Алюминий

Алюминий

Описание

Алюминий – третий самый распространенный элемент в земной коре после кислорода и кремния. Его содержание составляет в среднем 8% массы земной коры.

Алюминий слишком реактивен, чтобы существовать в естественном виде. Он обнаружен в связанном форме в более чем 270 различных минералах. Основной производственной рудой является боксит, где он присутствует в форме гидратированного оксида. Помимо боксита, может быть извлечен из нефелина, лейцита, силлиманита, андалузита и мусковита.

Subscription to the analytical newsletter (800x100)
  • Символ: Al
  • Атомный номер: 13
  • Атомная масса: 27 г/моль
  • Кристаллическая решетка: кубическая структура с центрированными гранями
  • Температура плавления: 660 С
  • Температура кипения: 2056 C
  • Плотность при 20 C: 2,7 г/куб.см
  • Теплопроводность при 20 С: 240 Вт/м
  • Мощность отражателя (полированный алюминий):  От 85 до 90% в видимом спектре, от 90 до 98% в инфракрасном диапазоне
  • Модуль упругости: 67 000 Мпа

Читать далее…

Историческая справка

1807: Хамфри Дэви, обнаружив, что натрий и калий входят в состав квасцов, предполагает, что существует еще один металл, который он называет «алюминий» (по-латыни «alum»).

1821: Пьер Бертье обнаружил в шахте около Бо-де-Прованс минерал (боксит), содержащий более 50% оксида алюминия.

Открытие и выделение алюминия из руды, как правило, приписывают Фридриху Вехлеру в 1827 году. Однако двумя годами ранее датскому химику и физику Гансу Кристиану Эрстеду удалось создать нечистую форму металла. Но, безусловно, Вехлер был первым, кто подробно описал химические и физические свойства нового металла.

1846: французский химик Анри Сент-Клер Девиль усовершенствовал метод Вехлера, восстановив руду натрием. Он опубликовал свое исследование в 1856 году. Этот метод до сих пор используется на некоторых производствах, но является чрезвычайно дорогим.

1886: независимо друг от друга, Поль Эрульт и Чарльз Мартин Холл открывают новый метод производства алюминия, отмечая, что возможно растворить глинозем и разложить смесь путем электролиза (процесс Эрульта-Холла) для получения сырого металла. Этот процесс позволяет получать алюминий относительно экономичным способом.

1887: Карл Йозеф Байер описывает метод, известный как процесс Байера для получения глинозема из бокситов. Это открытие буквально «толкает» алюминий в эпоху массового производства и потребления.

1888: первые компании по производству алюминия были основаны в Швейцарии, Франции и США.

Свойства алюминия

Алюминий – самый востребованный металл на современном рынке после железа. Причиной этого является его необычайный спектр свойств. В частности, его низкая плотность помогает экономить топливо и энергию в транспортном секторе. В то же время алюминий чрезвычайно прочен и устойчив к атмосферным воздействиям.

Недостатком являются огромные энергетические затраты на производство алюминия из рудного боксита. К счастью, алюминий пригоден для вторичной переработки. В этом случае можно сэкономить до 95% потребляемой энергии.

Основные свойства алюминия:

  • низкая плотность (небольшой вес);
  • чрезвычайно высокая прочность;
  • необычайное долголетие;
  • хорошая проводимость электричества и тепла;
  • высокая коррозионная и атмосферостойкость;
  • абсолютная непроницаемость для газов и жидкостей;
  • легкая обрабатываемость;
  • 100% перерабатываемость изделий из алюминия (вторичный алюминий).

Физические характеристики

Механическое сопротивление – алюминий в основном используется в виде сплавов, добавки могут составлять до 15% веса алюминия. Прочность алюминиевого сплава можно адаптировать к требуемым характеристикам.

Например, считается, что один килограмм алюминия может заменить два килограмма стали в автомобильной промышленности.

Коррозионная стойкость – алюминий естественным образом создает оксидный слой, который защищает его от коррозии. Различные виды обработки поверхности могут дополнительно улучшить эту стойкость (анодирование, лакирование и т.д.).

Тепловая и электрическая проводимость – алюминий является отличным проводником тепла и электричества.

Теплопроводность алюминия используется во многих системах отвода тепла, например, в системах охлаждения. К примеру, для кондиционирования воздуха в автомобилях.

При одинаковом весе алюминий обладает удвоенной электрической проводимостью меди, что объясняет его предпочтительное использование в передачи электроэнергии на большие расстояния.

Пластичность – алюминий легко обрабатывается и деформируется без разрушения даже при низких температурах, что позволяет придавать ему самые разнообразные формы.

Вторичная переработка – алюминий на 100% подлежит вторичной переработке без ухудшения его свойств. Для переработки необходимо небольшое количество энергии. До 5% энергии от общего объема, необходимого для производства первичного металла.

Гидроизоляция, барьерный эффект – даже при очень маленькой толщине алюминиевая фольга полностью водонепроницаема, не пропускает свет, микроорганизмы и запахи. Кроме того, сам металл не выделяет запаха, что делает его отличным выбором для пищевой или фармацевтической упаковки.

Отражающие свойства – алюминий обладает высокой отражательной способностью как света, так и тепла. Что в сочетании с его небольшим весом делает его идеальным материалом для отражателей в осветительном оборудовании или защитных чехлах.

Выпуск алюминия

Область применения

Металлический алюминий обладает высокой окисляемостью, но сразу же пассивируется тонким слоем оксида алюминия Al2O3 в несколько микрон, который защищает его от коррозии и негативного воздействия окружающей среды.

Эта коррозионная стойкость и удивительная легкость сделали его одним из самых используемых материалов. Алюминий является важным промышленным продуктом, особенно в аэронавтике, транспорте и строительстве.

Его низкий вес востребован в транспортном секторе (где необходимо экономить каждый литр топлива), будь то головка цилиндра в двигателе внутреннего сгорания, рама шасси или самолет. К примеру, для Airbus A340 две трети материалов изготовлены из алюминия. В результате он весит «всего» около 90 000 кг.

В строительстве востребованы долговечность окон, фасадов и крыш из алюминия.

В упаковочной промышленности алюминий защищает пищевые и фармацевтические препараты благодаря своим барьерным свойствам. Даже в виде тончайшей пластины, он защищает от света, газа, пара и микробов.

Его хорошая электропроводимость нашла применение в электротехнике.

Спектр применения алюминия можно расширять практически до бесконечности.

Переработка вторичного алюминия

Вторичный алюминий – это алюминий, который в отличие от первичного алюминия (металлургический алюминий), получаемого электролизом с плавкой солью, получают путем переплавки алюминиевого лома.

Алюминиевый лом промышленных изделий (автомобилестроение, электротехническая промышленность, строительство), бытовых отходов (упаковка для напитков) или производственных отходов (токарные, перфорационные отходы) становится вторичным алюминием и не отличается по качеству от первичного материала.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

девятнадцать − пять =

Пролистать наверх