Oppia Alumiinista, planeetan runsaimmasta elementistä

Alumiini (tunnetaan myös alumiinina) on maankuoren runsain metallielementti. Ja se on hyvä asia, koska käytämme paljon sitä. Noin 41 miljoonaa tonnia sulatetaan vuosittain ja käytetään laajassa sovellusjärjestelyssä. Autokartoista olutkoloihin ja sähkökaapeleista lentokoneiden nahkoihin alumiini on erittäin suuri osa jokapäiväistä elämäämme.

Ominaisuudet

• Atomic Symbol: Al
• Atomic Number: 13
• Tiheys: 2. 70 g / cm
• 3 ^{Sulamispiste: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) <1> Kiehumispiste: 4566 ° F (2519 ° C)}
• Moh: n kovuus: 2. 75
• Ominaisuudet
• Alumiini on kevyt, erittäin johtava, heijastava ja myrkytön metalli, jota voidaan helposti työstää. Metallin kestävyys ja lukuisat edulliset ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen materiaalin monille teollisille sovelluksille.

Muinaisten egyptiläisten käyttämät alumiiniyhdisteet ovat väriaineita, kosmetiikkaa ja lääkkeitä, mutta vasta 5000 vuotta myöhemmin ihmiset havaitsivat, miten puhdistaa puhtaasta metallisesta alumiinista. Ei ole yllättävää, että alumiinimetallin valmistusmenetelmät kehittyivät samaan aikaan kuin sähkön kynnyksellä 1800-luvulla, koska alumiinisulatus vaatii huomattavia määriä sähköä.

Alumiinituotannossa tapahtui suuri läpimurto vuonna 1886, kun Charles Martin Hall havaitsi alumiinin valmistuksen elektrolyyttisesti.

Siihen saakka alumiini oli ollut harvinaisempaa ja kalliimpaa kuin kulta. Kuitenkin kahden vuoden kuluessa Hallin löytämisestä, alumiiniyhtiöt perustettiin Euroopassa ja Amerikassa.

1900-luvulla alumiinin kysyntä kasvoi merkittävästi erityisesti kuljetus- ja pakkausteollisuudessa.

Vaikka tuotantotekniikka ei ole muuttunut merkittävästi, se on tullut huomattavasti tehokkaammaksi. Viimeisen 100 vuoden aikana yhden alumiiniyksikön tuottamiseen kulutetun energian määrä on laskenut 70%.

Tuotanto

Alumiinin tuotanto malmista riippuu alumeksioksidista (Al2O3), joka uutetaan bauksiittimalmista. Bauxiitti tavallisesti sisältää 30-60% alumiinioksidia (yleisesti nimitystä alumiinioksidi) ja sitä tavataan säännöllisesti maanpinnan lähellä. Tämä prosessi voidaan jakaa kahteen osaan; (1) alumiinioksidin erottaminen bauksiitista ja (2) alumiinimetallin sulattaminen alumiinioksidista.

Alumiinioksidin erottaminen normaalisti käyttämällä Bayer-prosessia. Tämä tarkoittaa bauksiitin murskaamista jauheeseen sekoittamalla sitä vedellä lietteen muodostamiseksi, lämmittämiseksi ja lisäämällä natriumhydroksidia (NaOH). Kaustinen soodi liuottaa alumiinioksidia, joka sallii sen kulke- man suodattimien läpi, jolloin epäpuhtaudet jäävät jäljelle.

Aluminaattiliuos valutetaan sitten saostusastioihin, joissa alumiinihydroksidin hiukkaset lisätään "siemeniksi". Sekoitus ja jäähdytys aiheuttaa alumiinihydroksidia, joka saostuu siemenmateriaaliin, jota sitten kuumennetaan ja kuivataan alumiinioksidin tuottamiseksi.

Elektrolyyttisiä soluja käytetään alumiinin sulatukseen alumiinioksidista Charles Martin Hallin havaitsemassa prosessissa.

Soluihin syötetty alumiini liuotetaan sulaan kryoliitin fluorattuun kylpyyn 1742F °: ssa (950 ° C).

Kaikkiaan 10 000-300 000A: n tasavirtaa lähetetään solun sisältämistä hiilen anodeista seoksen läpi katodikuorelle. Tämä sähkövirta katkaisee alumiinioksidin alumiiniksi ja hapeksi. Happi reagoi hiilen kanssa muodostaen hiilidioksidia, kun taas alumiini vetäytyy hiilikatalyyttisen solun vuoraukseen.

Alumiinia voidaan sitten kerätä ja ottaa uuneihin, joissa voidaan lisätä kierrätettävää alumiinimateriaalia. Noin kolmasosa kaikista alumiinista on peräisin kierrätysmateriaalista. Yhdysvaltain geologisen tutkimuksen mukaan vuonna 2010 suurimmat alumiinituotantomaat olivat Kiina, Venäjä ja Kanada.

Sovellukset

Alumiinin sovellukset ovat liian suuria listalle, ja metallin erityisominaisuuksien ansiosta tutkijat etsivät uusia sovelluksia säännöllisesti.

Yleisesti ottaen alumiinia ja sen monia seoksia käytetään kolmella suurella toimialalla; kuljetus, pakkaus ja rakentaminen.

Alumiini, erilaisissa muodoissa ja seoksissa, on kriittinen ilma-alusten, autojen, junien ja veneiden rakenteellisille osille (kehykset ja runot). Jopa 70% kaupallisista ilma-aluksista koostuu alumiiniseoksista (mitattuna painosta). Olipa kyse osasta korroosiota tai korroosionkestävyyttä tai korkeiden lämpötilojen sietokykyä, käytettävän seoksen tyyppi riippuu kunkin komponentin vaatimuksista.

Pakkausmateriaaleissa käytetään noin 20% valmistetusta alumiinista. Alumiinifolio on sopiva elintarvikkeiden pakkausmateriaali, koska se on myrkytön, kun taas se on myös sopiva tiiviste kemiallisille tuotteille sen alhaisen reaktiivisuuden vuoksi ja on läpäisemätön valolle, vedelle ja hapelle. Pelkästään USA: ssa toimitetaan vuosittain noin 100 miljardia alumiinipurkkua. Yli puolet näistä kierrätetään.

Sen kestävyyden ja korroosionkestävyyden ansiosta noin 15% valmistettua alumiinia käytetään vuosittain rakennusalalla. Tähän kuuluvat ikkunat ja ovenkehykset, katto, sivuraide ja rakenteellinen kehystys sekä kattoikkunat, ikkunaluukut ja autotallinovet.

Alumiinin sähkönjohtokyky mahdollistaa myös sen käytön pitkän matkan johtoriviin. Teräksellä vahvistetut, alumiiniseokset ovat kustannustehokkaampia kuin kupari ja vähentävät saggingia kevyestä painostaan.

Muita alumiinisovelluksia ovat kulutuselektroniikan kuoret ja lämpösauvat, katuvalaistuspylväät, öljynporauslaatat, alumiinipinnoitetut ikkunat, keittovälineet, baseball-lepakot ja heijastavat turvalaitteet.

Lähteet:

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

Metals in the Service of Man

. 11. painos (1998).

_{USGS. Mineraalituotteiden tiivistelmät: alumiini (2011). // mineraalit. USGS. gov / mineraalit / pubit / hyödykkeet / alumiini /}

_{Seuraa Terence Google+ -palvelussa}