Алуминијум (такође познат као алуминијум) је најобилнији метални елемент у земљиној кори. И то је добра ствар, јер користимо пуно тога. Сваке године топи се око 41 милион тона и запослено је у широком распореду апликација. Од ауто тела до лименки за пиво, од електричних каблова до кожа авиона, алуминијум је врло велики део наше свакодневице.
Својства
- Атомски симбол: Ал
- Атомски број: 13
- Елемент Категорија: Метал након преласка
- Густина: 2,70 г / цм3
- Тачка топљења: 660,32 ° Ф
- Тачка кључања: 2519 ° Ф
- Мохова тврдоћа: 2,75
Карактеристике
Алуминијум је лаган, високо проводљив, рефлективни и нетоксични метал који се лако може обрадити. Трајност метала и бројне повољне особине чине га идеалним материјалом за бројне индустријске примене.
Историја
Једињења алуминијума су стари Египћани користили као боје, козметику и лекове, али тек 5000 година касније људи су открили како топити чисти метални алуминијум. Није изненађујуће да се развој метода за производњу алуминијумског метала поклопио са појавом електричне енергије у 19. веку, јер је за топљење алуминијума потребна значајна количина електричне енергије.
Велики пробој у производњи алуминија догодио се 1886. године, када је Цхарлес Мартин Халл открио да се алуминијум може произвести коришћењем електролитичке редукције. До тада је алуминијум био рјеђи и скупљи од злата. Међутим, у року од две године од Халовог открића, у Европи и Америци оснивају се алуминијске компаније.
Током 20. века, потражња за алуминијумом је знатно порасла, посебно у транспортној и амбалажној индустрији. Иако се технике производње нису битно промениле, оне су постале знатно ефикасније. У посљедњих 100 година, количина енергије која се потроши за производњу једне јединице алуминијума смањила се за 70%.
Производња
Производња алуминијума од руде зависи алуминијум оксид (Ал2О3), који се извлачи из руде боксита. Боксит обично садржи 30-60% алуминијум-оксида (који се обично називају глиницом) и редовно се налази у близини земљине површине. Овај поступак се може раздвојити на два дела; (1) екстракција глинице из боксита и (2), топљење алуминијума из глинице.
Одвајање глинице се уобичајено обавља помоћу Баиер процеса. То укључује дробљење боксита у прах, мешање са водом да би се направила суспензија, загревање и додавање каустичне соде (НаОХ). Каустична сода раствара глиницу, која му омогућава пролазак кроз филтере, остављајући нечистоће иза себе.
Отопина алумината се затим одводи у резервоаре за таложење, где се као „семе“ додају честице алуминијум хидроксида. Мешање и хлађење резултира таложењем алуминијум хидроксида на семенском материјалу, који се затим загрева и суши да би се створила глиница.
Електролитичке ћелије користе се за топљење алуминијума из глинице у процесу који је открио Цхарлес Мартин Халл. Глиница која се доводи у ћелије је растворена у флуорисаној купки од растаљеног криолита на 1742Ф ° (950Ц °).
Директна струја од 10.000-300.000А шаље се од угљеничких анода у ћелији кроз смешу до катодне љуске. Ова електрична струја разбија глиницу на алуминијум и кисеоник. Кисеоник реагује са угљеником и ствара угљен-диоксид, док алуминијум привлачи облогу ћелије са угљеничном катодом.
Затим се алуминијум може сакупити и однети у пећи где се може додати алуминијумски материјал који се може рециклирати. Отприлике једна трећина произведеног алуминијума данас потиче од рециклираног материјала. Према америчком геолошком заводу, највећи земље за производњу алуминијума у 2010. су биле Кина, Русија и Канада.
Апликације
Примене алуминијума су превише бројне да би се могле набројати, а због посебних својстава метала, истраживачи редовно проналазе нове примене. Генерално гледано, алуминијум и његови многи легуре користе се у три главне индустрије; транспорт, паковање и грађевинарство.
Алуминијум је у разним облицима и легурама пресудан за конструкцијске компоненте (оквире и тела) авиона, аутомобила, возова и чамаца. Чак 70% неких комерцијалних летелица састоји се од легура алуминијума (мерено тежином). Било да део захтева отпорност на стрес или корозију или толеранцију на високе температуре, врста легуре која се користи зависи од потреба сваког саставног дела.
Око 20% свега произведеног алуминијума користи се у амбалажном материјалу. Алуминијска фолија је погодан материјал за паковање хране јер није нетоксична, док је такође а погодан заптивни материјал за хемијске производе због његове слабе реактивности и непропусан за светлост, воду и кисеоник. Само у САД-у се сваке године испоручи око 100 милијарди алуминијумских лименки. Преко половине њих се на крају рециклира.
Због своје издржљивости и отпорности на корозију, око 15% произведеног алуминијума сваке године се користи у грађевинским применама. Ово укључује прозоре и оквире врата, кровиште, споредне колосијеке и структурално уоквиривање, као и олуке, ролетне и гаражна врата.
Алуминијумски електрична проводљивост такође омогућава да се користи у далеководима далековода. Ојачана челиком, легуре алуминија су исплативије од бакра и смањују прогиб због мале тежине.
Остале апликације за алуминијум укључују шкољке и хладњаке за потрошачку електронику, стубове за уличну расвету, горње конструкције за уљану подлогу, прозори обложени алуминијумом, прибор за јело, палице за бејзбол и рефлективна сигурност уређаји.
Извори:
Улица, Артхуре. & Алекандер, В. О. 1944. Метали у служби човека. 11. издање (1998).
УСГС. Сажеци минералних роба: Алуминијум (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/