Карактеристике, карактеристике, историја и примена алуминијума
Алуминијум (познат и као алуминијум) је најобимнији метални елемент у земаљској корици. И то је добра ствар, јер смо користили доста тога. Сваке године око 41 милион тона се топи и користи се у широком распореду апликација. Од ауто тела до конзерва за пиво, и од електричних каблова до коже авиона, алуминијум је велики део нашег свакодневног живота.
Особине
- Атомски симбол: Ал
- Атомски број: 13
- Елемент Категорија: Пост-транзицијски метали
- Густина: 2,70 г / цм3
- Тачка топљења: 1220.58 ° Ф (660.32 ° Ц)
- Тачка кључања: 4566 ° Ф (2519 ° Ц)
- Тврдоћа Моха: 2,75
Карактеристике
Алуминијум је лаган, високо проводљив, рефлектујући и нетоксичан метал који се лако може обрадити. Трајност метала и бројне погодне особине чине га идеалним материјалом за многе индустријске примене.
Историја
Древни Египћани користе алуминијумска једињења као боје, козметику и лекове, али до 5000 година касније су људи открили како да смрде чисти метални алуминијум. Није изненађујуће што се развојем метода за производњу алуминијумског метала поклопило са појавом електричне енергије у 19. вијеку, пошто алуминијумска топионица захтијева значајне количине електричне енергије.
Велики продор у производњи алуминијума дошао је 1886. године, када је Цхарлес Милл Халл открио да се алуминијум може производити коришћењем електролитичке редукције.
До тада је алуминијум био ријетнији и скупљи од злата. Међутим, у року од двије године откривања Хала, у Европи и Америци су основане алуминијске компаније.
Током двадесетог века потражња алуминијума значајно се повећала, нарочито у транспортној и пакирној индустрији.
Иако се производне технике нису значајно промениле, постале су значајније ефикасније. Током протеклих 100 година, количина енергије која је потрошена за производњу једне јединице алуминијума смањена је за 70%.
Производња
Производња алуминијума од руде зависи од алуминијум оксида (Ал2О3), који се екстрахује из руде боксита. Боксит обично садржи 30-60% алуминијум оксида (обично се назива глиница) и редовно се налази близу површине земље. Овај процес се може раздвојити на два дела; (1) екстракцију глинице из боксита и (2), таљење алуминијумског метала из глинице.
Одвајање глинице у нормално обављеним коришћењем познатог као Баиеров процес. Ово подразумева дробљење боксита у прах, мијешајући га водом како би се направила густина, загревање и додавање натријум-сода (НаОХ). Каустична сода раствара алуминијум, што му омогућава пролаз кроз филтере, остављајући нечистоће иза себе.
Алуминијумски раствор се затим исушује у резервоаре резервоара где се додају честице алуминијум хидроксида као "семе". Агитација и хлађење резултирају преципитацијом алуминијум-хидроксида на семенски материјал, који се затим загрева и осуши за производњу глинице.
Електролитичке ћелије се користе за бацање алуминијума из глинице у процес који је открио Цхарлес Мартин Халл.
Алумина, која се уноси у ћелије, раствара се у флуорираној кади стаљеног криолита на 1742 ° Ц (950 ° Ц).
Директна струја било где од 10,000-300,000А се шаље из угљеничних анода у ћелију кроз смешу до катодне љуске. Ова електрична струја разбија алуминијум у алуминијум и кисеоник. Кисеоник реагује са угљеником за производњу угљен-диоксида, док се алуминијум привлачи на облогу ћелије карбонатних ћелија.
Алуминијум се затим може сакупљати и однети у пећи где се може додати материјал који се може рециклирати. Око трећине произведеног алуминијума данас произилази из рециклираног материјала. Према Геолошком истраживању САД, највеће земље произвођача алуминијума у 2010. години биле су Кина, Русија и Канада.
Апликације
Алуминијумске апликације су превише бројне, а због посебних својстава метала истраживачи редовно проналазе нове апликације.
Генерално говорећи, алуминијум и његове легуре се користе у три главне индустрије; транспорт, паковање и изградњу.
Алуминијум, у различитим облицима и легурама, критичан је за структурне компоненте (рамове и тела) авиона, аутомобила, возова и чамаца. Чак 70% комерцијалних авиона састоји се од легура алуминијума (мерено тежином). Да ли дел захтева стрес или отпорност на корозију, или толеранцију на високе температуре, врста употребљене легуре зависи од захтева сваког од компоненти.
Око 20% произведеног алуминијума користи се у амбалажним материјалима. Алуминијумска фолија је погодан амбалажни материјал за храну због тога што је нетоксичан, а такође је погодан заптивач за хемијске производе због своје мале реактивности и непропустан за светлост, воду и кисеоник. Само у САД, око 100 милијарди алуминијумских лименки се испоручује сваке године. Више од половине ових се на крају рециклира.
Због своје издржљивости и отпорности на корозију, око 15% алуминијума произведених сваке године користи се у грађевинарству. Ово укључује прозоре и оквире врата, кровне конструкције, облоге и структуралне оквире, као и олуци, ролетне и гаражна врата.
Електрична проводљивост алуминијума такође омогућава да се користи у линијама водова на даљину. Ојачани челиком, алуминијумске легуре су економичније од бакра и смањују сагање због њихове мале тежине.
Остале апликације за алуминијум укључују шкољке и хладњаке за потрошачку електронику, стубове за улично осветљење, надградне плоче за нафту, прозоре са алуминијумским премазом, кухињски прибор, бејзбол палице и одбојне сигурносне уређаје.
Извори:
Улица, Артхур. & Алекандер, ВО 1944. Метали у служби човека . 11. издање (1998).
УСГС. Минерални извори робе: Алуминијум (2011). хттп://минералс.усгс.гов/минералс/пубс/цоммодити/алуминум/