Алюминийдің қасиеттері, сипаттамалары, тарихы және қолданылуы
Алюминий (алюминий деп те аталады) - жер қыртысында ең мол металл элементі. Және бұл жақсы нәрсе, өйткені біз оны көп пайдаланамыз. Жылына шамамен 41 млн. Тоннаға жуық жылу толтырылып, кең ауқымды қолдануда. Автокөліктерден сыра қайнатушыларына, ал электр кабельдерінен әуе кемелеріне дейін алюминий біздің күнделікті өміріміздің маңызды бөлігі болып табылады.
Сипаттар
- Атом символы: Әл
- Атом нөмірі: 13
- Элемент категориясы: кейінгі өтпелі металл
- Тығыздығы: 2,70 г / см 3
- Еріту нүктесі: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
- Қайнау температурасы: 4566 ° F (2519 ° C)
- Moh's Hardness: 2.75
Сипаттамалары
Алюминий жеңіл, жоғары өткізгіштік, шағылысатын және уытты емес металды оңай өңдей алады. Металлдың беріктігі мен көптеген пайдалы қасиеттері көптеген өнеркәсіптік қосымшалар үшін тамаша материал болып табылады.
Тарих
Алюминий қосылыстары бояғыштар, косметика және дәрі-дәрмектер сияқты ежелгі мысырлықтармен қолданылған, бірақ 5000 жыл өткен соң адамдар таза металл алюминийін қалай жұту керектігін анықтады. Таңқаларлық емес, алюминий металл өндіру әдістемесі 19 ғасырда электр энергиясының пайда болуымен сәйкес келеді, өйткені алюминий балқыту айтарлықтай көлемде электр энергиясын талап етеді.
Алюминий өндірісіндегі маңызды серпіліс 1886 жылы Чарльз Мартин Холл алюминийді электролитті азайту арқылы шығаруға болатындығын анықтаған кезде пайда болды.
Сол уақытқа дейін алюминий алтыннан әлдеқайда сирек және қымбат болды. Алайда Холлдың ашылуының екі жылы ішінде Еуропада және Америкада алюминий компаниялары құрылды.
ХХ ғасырда алюминий сұраныс айтарлықтай өсті, әсіресе тасымалдау және қаптау салаларында.
Өндірістік техникалар айтарлықтай өзгермегенімен, олар айтарлықтай нәтижелі болды. Соңғы 100 жылда алюминийдің бір бірлігін өндіруге жұмсалған энергия көлемі 70% -ға төмендеді.
Өндіріс
Рудадан алюминий өндірісі алюминий оксидінен (Al2O3) байланысты, ол боксит кенінен шығарылады. Боксит әдетте 30-60% алюминий оксиді (әдетте алюминий деп аталады) және жер бетіне жақын орналасқан. Бұл үдерісті екі бөлікке бөлуге болады; (1) бокситтен алюминий оксидін алу және (2) алюминий металлының алюминийден балқыту.
Алюминийді әдетте «Bayer Process» деп аталатын әдіспен бөлу. Бұл бокситті ұнтақтауға ұсатып, сусыздандыру үшін сумен араластырып, қыздыру және каустикалық сода (NaOH) қосады. Каустикалық сода алюминийді ерітеді, ол сүзгілер арқылы өтіп, кірді қалдырады.
Алюминат ерітіндісі кейіннен «тұқым» ретінде алюминий гидроксидінің бөлшектерін қосқанда, жауын-шашын резервуарларына құйылады. Суыту және салқындату алюминий гидроксидінің тұқымдық материалға тұндыруына әкеп соғады, ал содан кейін алюминийді алу үшін қызады және кептіріледі.
Электролиттік жасушалар Charles Martin Hall табылған процесте алюминийден алюминийді жағуға арналған.
Клеткаларға берілетін алюминий 1742F ° (950 ° С) температурада балқытылған кролитпен фторланған ваннада ерітіледі.
Кез-келген жерде 10,000-300,000А-ден тікелей ток ағып, көміртегі анодтарынан катодтың қабығына дейін қоспалар арқылы жіберіледі. Бұл электр тогының алюминий алюминий мен оттегіге бөлінуі. Кислород көміртегі диоксиді алу үшін көміртегімен әрекеттеседі, ал алюминий көміртекті катодты жасуша төсеуіне тартылады.
Алюминий содан кейін қайта өңделетін алюминий материалын қосуға болатын пештерге жиналып алынуы мүмкін. Бүгінгі күні шығарылған алюминийдің үштен бір бөлігі қайта өңделген материалдан келеді. АҚШ-тың геологиялық шолуы бойынша 2010 жылы алюминий өндіретін ең ірі елдер Қытай, Ресей және Канада болды.
Өтініштер
Алюминийдің қосымшалары тізімге тым көп, ал металлдың арнайы қасиеттерінің арқасында зерттеушілер үнемі жаңа қосымшаларды табуда.
Жалпы айтқанда, алюминий және оның көптеген қорытпалары үш негізгі салаларда қолданылады; тасымалдау, орау және құрылыс.
Алюминий әртүрлі нысандарда және қорытпаларда ұшақтардың, автомобильдердің, пойыздардың, қайықтардың құрылымдық компоненттері (рамалары мен корпусы) үшін өте маңызды. Кейбір коммерциялық әуе кемелерінің 70% -ы алюминий қорытпаларынан тұрады (салмағы бойынша өлшенеді). Бөлшек кернеу немесе коррозияға төзімділік немесе жоғары температураға төзімділік қажет болса, қолданылатын қорытпаның түрі әр компоненттің бөлігінің талаптарына байланысты.
Өндірілген барлық алюминийдің шамамен 20% ы орама материалдарында қолданылады. Алюминий фольгасы - тамақ өнімдері үшін қолайлы қаптама материалы, себебі ол улы емес, ал химиялық өнімге арналған төменгі реактивтіліктің арқасында жеңіл, суға және оттегіге жол бермейді. Тек АҚШ-та жыл сайын шамамен 100 миллиард алюминий банкі тасымалданады. Олардың жартысынан көбі ақырындап қайта өңделеді.
Өзінің беріктігі мен коррозияға төзімділігіне байланысты жыл сайын шығарылатын алюминийдің 15% -ы құрылыс саласында қолданылады. Бұған терезе және есік рамалары, шатырлар, сиддер және құрылымдық қаптамалар, сондай-ақ аулалар, қақпақтар және гараж есіктері кіреді.
Алюминийдің электр өткізгіштігі оны алыс қашықтықтағы өткізгіш желілерде пайдалануға мүмкіндік береді. Болатпен бекітілген, алюминий қорытпалары мысға қарағанда арзанырақ және олардың жеңіл салмағынан сиреп кетуді азайтады.
Алюминийге арналған басқа да қосымшалар тұтыну электроникасы, көшелерді жарықтандыру тіректері, мұнай қондырғылары, алюминиймен қапталған терезелер, аспаптар, бейсбол битіктері және шағылысатын қауіпсіздік құрылғылары үшін жылу раковиналары болып табылады.
Көздер:
Көше, Артур. & Alexander, WO 1944. Адам қызметіндегі металдар . 11-басылым (1998).
USGS. Минералды Тауардың қысқаша сипаттамасы: Алюминий (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/