aluminijum (poznat i kao aluminij) je najobilniji metalni element u zemljinoj kori. I to je dobra stvar, jer puno toga koristimo. Svake godine topi se oko 41 milijun tona i zaposleno je u širokom rasporedu aplikacija. Od auto kućišta do limenki piva, od električnih kabela do kože zrakoplova, aluminij je vrlo velik dio našeg svakodnevnog života.
Svojstva
- Atomski simbol: Al
- Atomski broj: 13
- Kategorija elemenata: Post-tranzicijski metal
- Gustoća: 2,70 g / cm3
- Talište: 660,32 ° F
- Vrelište: 2519 ° F
- Mohova tvrdoća: 2,75
Karakteristike
Aluminij je lagan, vrlo provodljiv, reflektirajući i netoksični metal koji se lako može obraditi. Trajnost metala i brojna povoljna svojstva čine ga idealnim materijalom za brojne industrijske primjene.
Povijest
Aluminijske spojeve stari su Egipćani koristili kao boje, kozmetiku i lijekove, ali tek 5000 godina kasnije ljudi su otkrili kako topiti čisti metalni aluminij. Nije iznenađujuće da se razvoj metoda za proizvodnju aluminijskog metala poklopio s pojavom električne energije u 19. stoljeću, jer je za topljenje aluminija potrebna značajna količina električne energije.
Veliki napredak u proizvodnji aluminija dogodio se 1886. kada je Charles Martin Hall otkrio da se aluminij može proizvesti korištenjem elektrolitičke redukcije. Do tada je aluminij bio rjeđi i skuplji od zlata. Međutim, u roku od dvije godine Hallovog otkrića, u Europi i Americi osnivaju se aluminijske tvrtke.
Tijekom 20. stoljeća potražnja za aluminijem znatno je porasla, posebno u prijevoznoj i ambalažnoj industriji. Iako se tehnike proizvodnje nisu bitno promijenile, one su postale znatno efikasnije. Tijekom posljednjih 100 godina, količina energije koja se potroši za proizvodnju jedne jedinice aluminija smanjila se za 70%.
Proizvodnja
Proizvodnja aluminija od rude ovisi aluminij oksid (Al2O3), koji se izvlači iz rude boksita. Boksit obično sadrži 30-60% aluminij-oksida (koji se obično naziva glinica) i redovito se nalazi u blizini zemljine površine. Taj se postupak može odvojiti na dva dijela; (1) vađenje glinice iz boksita i (2), taljenje aluminija iz glinice.
Razdvajanje glinice se obično vrši korištenjem onoga što je poznato kao Bayer-ov postupak. To uključuje drobljenje boksita u prah, miješanje s vodom radi dobivanja suspenzije, zagrijavanje i dodavanje kaustične sode (NaOH). Kaustična soda otapa glinicu, koja mu omogućava prolazak kroz filtere, ostavljajući nečistoće iza sebe.
Otopina aluminata zatim se odvodi u spremnike taloga u koje se dodaju čestice aluminij hidroksida kao "sjeme". Miješanje i hlađenje rezultira taloženjem aluminij hidroksida na sjemenskom materijalu, koji se zatim zagrijava i suši kako bi se stvorila glinica.
Elektrolitičke ćelije koriste se za topljenje aluminija iz glinice u procesu koji je otkrio Charles Martin Hall. Glinica koja se dovodi u stanice otopljena je u fluoriranoj kupelji rastopljenog kriolita na 1742F ° (950C °).
Iz ugljikove anode u stanici kroz smjesu se šalje jednosmjerna struja od 10 000-300 000A do katodne ljuske. Ova električna struja razgrađuje glinicu na aluminij i kisik. Kisik reagira s ugljikom kako bi stvorio ugljični dioksid, dok aluminij privlači oblogu ćelije s ugljičnom katodom.
Zatim se aluminij može sakupiti i odnijeti u peći, gdje se može dodati aluminijski materijal koji se može reciklirati. Otprilike jedna trećina svih proizvedenih aluminija danas proizlazi iz recikliranog materijala. Prema američkom Geološkom zavodu, najveći zemlje koje proizvode aluminij u 2010. su bile Kina, Rusija i Kanada.
Prijave
Primjene Aluminija previše su brojne za popis, a zbog metalnih posebnosti svojstva istraživači redovito pronalaze nove aplikacije. Općenito govoreći, aluminij i njegovi mnogi legure koriste se u tri glavne industrije; prijevoz, pakiranje i gradnja.
Aluminij je u raznim oblicima i legurama presudan za strukturne sastavnice (okvire i karoserije) zrakoplova, automobila, vlakova i plovila. Čak 70% nekih komercijalnih letjelica sastoji se od aluminijskih legura (mjereno težinom). Bilo da dio zahtijeva otpornost na stres ili koroziju ili toleranciju na visoke temperature, vrsta korištene legure ovisi o zahtjevima svakog sastavnog dijela.
Oko 20% svega proizvedenog aluminija koristi se u ambalažnim materijalima. Aluminijska folija je pogodan materijal za pakiranje hrane, jer nije netoksična, dok je i a odgovarajuće brtvilo za kemijske proizvode zbog male reaktivnosti i nepropusno za svjetlost, vodu i kisik. Samo u SAD-u se godišnje isporuči oko 100 milijardi aluminijskih limenki. Preko polovine njih se na kraju reciklira.
Zbog svoje izdržljivosti i otpornosti na koroziju, oko 15% proizvedenog aluminija svake godine se koristi u građevinskim primjenama. To uključuje prozore i okvire vrata, krovište, sporedne kolosijeke i strukturalno uokvirivanje, kao i oluke, kapke i garažna vrata.
Aluminij-a električna provodljivost također mu omogućuje da se koristi u dalekovodnim vodovima. Ojačana čelikom, aluminijske legure su isplativije od bakra i smanjuju progib zbog svoje male težine.
Ostale aplikacije za aluminij uključuju školjke i hladnjake za potrošačku elektroniku, stupove rasvjete, Gornje konstrukcije za ulje, aluminijski obloženi prozori, posuđe za kuhanje, baseball palice i reflektirajuća sigurnost uređaji.
izvori:
Ulica, Arthure. & Alexander, W. O. 1944. Metali u službi čovjeka. 11. izdanje (1998).
USGS. Sažeci mineralnih sirovina: Aluminij (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/