Mi az alumínium?

Az alumínium a világ egyik legtöbbet használt színesfémje, az üdítősdobozoktól kezdve az autó lökhárítókig, és gyógyászati tulajdonságokkal is rendelkezik.

A bányászott bauxit az alumínium-oxid fő forrása. A "bauxitolvasztásnak" nevezett eljárással ezt az oxidot nyerik ki az ércből.

Ez egy természetes elem

Az alumínium az egyik legelterjedtebb elem, amely az italos dobozoktól kezdve a fóliákon át a konyhai eszközökig, ablakkeretekig és repülőgép-alkatrészekig számos termékben megtalálható. Az alumínium tulajdonságai miatt lágysága, könnyűsége, alakíthatósága, korrózióállósága és nem mérgező tulajdonságai gazdaságossá és sokoldalúvá teszik - öntéssel vagy megmunkálással könnyen alakítható összetett formákká; alakíthatósága miatt a fémek közül a második, alakíthatósága miatt pedig a hatodik helyen áll; továbbá az a képessége, hogy más fémekből új ötvözeteket alkotva könnyen kombinálható, az alumíniumot a ma létező egyik legsokoldalúbb elemmé teszi!

Az alumínium atomi száma 13, és a periódusos rendszer tizenharmadik periódusában található. Három valenciaelektronnal rendelkező, átmeneti fémként az alumínium kémiailag meglehetősen reakcióképes, és környezeti hőmérsékleten szilárd; vezetőképessége lehetővé teszi, hogy mind a hő-, mind az elektromos áram szükségleteket hatékonyan szolgálja; továbbá jó szigetelő a korrózió ellen; a tiszta alumínium puha és ezüstös színűnek tűnik, és természetes módon ellenáll a levegő oxidációjának, amely védő oxidréteget hoz létre a felületén.

Az alumíniumot már az ókori Egyiptom és Mezopotámia felfedezése óta használják festékekben és polírozószerekben a színek fokozására. Az idősebb Plinius már Kr. u. 2-ben írt enciklopédiájában a felhasználásáról.

Bár az alumíniumot már régóta ismerték a tudósok, tömeges kitermelése csak az 1800-as években kezdődött. Hans Christian Oersted 1825-ben kis mennyiséget állított elő kálium-alumínium-szulfát-oldat elektrolízisével; Humphrey Davy kezdetben "alumíniumnak" nevezte el ezt az új elemet, majd később alumíniumra változtatta; végül 1925-ben az Amerikai Kémiai Társaság hivatalosan is elfogadta ezt a nevet erre a fémre.

Az alumínium a természetben nem elemként létezik, hanem más elemekhez kötődve található meg ásványokban és kőzetekben, például a bauxitércben, amelyet bányásznak belőle. A tiszta alumínium túlságosan reaktív ahhoz, hogy a természetben használjuk, de könnyen egyesül az oxigénnel és a földkéregben található más elemekkel.

Ez egy fém

Az alumínium a 13-as atomi számával a Föld három leggyakoribb elemének egyike. Alacsony sűrűségének és kiváló mechanikai és korrózióállósági tulajdonságainak köszönhetően az alumíniumot széles körben használják mind az iparban, mind a háztartási termékek vagy háztartási cikkek, például járművek, vonatok és repülőgépek részeként.

A természetben nehéz tiszta alumíniumot találni, mivel oxigénnel reagálva alumínium-dioxidot képez, ezért az alumínium kinyeréséhez bauxitot kell bányászni a földből, és bauxitdarálókkal feldolgozni, majd agyaggal és szilícium-dioxiddal keverve kemencében melegíteni, majd végül szűrni, hogy olvadt alumínium-oxidot képezzen, amely különböző termékek alapanyagául szolgál.

Az alumíniumból reformálva tiszta alumíniumot lehet előállítani. Ez a forma nem tartalmaz ötvözőelemeket és alacsony szennyezőanyag-tartalmú; számos ötvözetben megtalálható, beleértve a plattírozott alumíniumot is. A tiszta alumínium fontos összetevője az élelmiszercsomagolásnak és a főzőedényeknek, valamint könnyű szilárdsági tulajdonságai miatt az autó- és repülőgépipar is széles körben használja.

Több mint 100 különböző alumíniumötvözet létezik, amelyek mindegyike az adott iparági követelményekhez igazodik. A hőkezelt és hegeszthető ötvözetektől kezdve a hőkezelési eljárásokon, a hegesztési alkalmazásokon és a hőkezelés nélküli módszereken keresztül; mindegyik ilyen módon feldolgozott bauxitból indul, és végül szilícium- és magnéziumelemeket is tartalmaz, hogy erősebb, magas hőmérsékletnek ellenálló ötvözeteket alkosson; ezek közé tartozik a 6xxx és 7xxx, amelyek gyakran megtalálhatók a kereskedelmi repülőgépgyártásban.

Az alumínium egy hihetetlenül rugalmas fém, amely a közlekedés, az építőipar, az építőipar, a gyártás és a repülés területén egyaránt alkalmazható. Az alumínium könnyű megmunkálhatósága, korrózióállósága és könnyű tulajdonságai miatt tökéletesen alkalmas a járművek használatára az üzemanyag-fogyasztás és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése érdekében; az ital- és élelmiszercsomagolás felhasználási területei közé tartoznak az ablakok, az iparvágányok és a tetőfedő anyagok, míg könnyű tulajdonságai miatt a repülőgép-alkatrészek gyártására is alkalmas.

Ez egy ötvözet

Az alumínium olyan elem, amely más elemekkel ötvözetekké kombinálható, és ezek az ötvözetek a modern élet szerves részét képezik, az üdítős dobozoktól kezdve a repülőgépeken át az autókig és az üdítős dobozokig. Az alumínium lágy textúrája és szilárdságának hiánya miatt egyes alkalmazásokhoz nem alkalmas; más fémekkel ötvözve azonban sokkal erősebbé válik. Az egyik ilyen ötvözet, a 7075-ös, a katonai kézművesek körében népszerű az acélhoz viszonyított szilárdság-tömeg aránya miatt; emellett kiváló fáradásállóságot és megmunkálhatóságot biztosít, ami kiváló választássá teszi. Más alumíniumötvözetek, mint például a 6000-es sorozat, szintén elképesztő szilárdsági/korrózióállósági tulajdonságokkal büszkélkedhetnek.

Az alumíniumgyártási folyamat részeként a bauxit nyersanyagból először el kell távolítani a szennyeződéseket kémiai oldatok segítségével. Miután ez a lépés megtörtént, az alumíniumot el lehet választani, majd egy kemencében olvasztani, aminek eredményeképpen egy ingotot kapunk, amelyet hengerléssel, extrudálással vagy öntéssel tovább lehet dolgozni, és további felhasználásra lemezekké alakítani.

Az ötvözeteket hidegmegmunkálással, ötvözéssel és hőkezeléssel lehet erősíteni. Az ötvözet szilárdságának, öntési tulajdonságainak és korrózióállóságának javítása érdekében olyan adalékanyagok adhatók hozzá, mint a szilícium és a magnézium.

Minden kovácsolt alumíniumötvözet osztályozható a jelen lévő ötvözőelemek és azok mennyisége alapján. A jelölési számok első számjegye az ötvözetcsaládot, míg az utolsó kettő a szennyezőanyagtartalmat jelzi. A felhasznált főbb ötvözőelemek és azok mennyiségei alapján is tovább oszthatók, majd a felhasznált elemek ezen fokozatai alapján tovább oszthatók.

Az alumínium alacsony fajsúlya miatt térfogatában lényegesen könnyebb, mint a legtöbb más fém, így kezelése és szállítása sokkal egyszerűbb és olcsóbb, mint sok más fémé. Ezenkívül elektromos vezetőképessége és kiváló ellenállása a légköri korrózióval és a korróziós korrózióval szemben számos ipari alkalmazása van, például az autókban, a repülőgépekben és a magasépítési projektekben.

Ez egy hulladéktermék

Az alumínium rendkívül hasznos anyag, megtalálható az épületekben, tartós fogyasztási cikkekben (például hűtőszekrényekben és főzőedényekben), elektromos vezetőkben és építőanyagokban. Az alumínium sokoldalúsága lehetővé teszi széleskörű felhasználását: építőanyagokban, tartós fogyasztási cikkekben ( mint a hűtőszekrények és főzőedények), elektromos vezetőkben, és gyakran adnak hozzá mérsékelt mennyiségű más fémet és szilíciumot, hogy javítsák a tulajdonságait az adott alkalmazásokhoz; az alumíniumot még repülőgépek építésénél és járműveknél is használják a súlycsökkentés érdekében - beleértve az autókat, kerékpárokat és repülőgépeket. Az alumíniumot megtalálhatjuk az élelmiszerek csomagolóedényeiben, valamint a tulajdonságait kihasználó élelmiszer- és italcsomagolásokban és fóliatárolókban is.

Az alumíniumötvözeteket, amelyek az alumíniumot más fémekkel kombináló keverékekből állnak, gyakran használják szilárdságuk, keménységük és tartósságuk miatt, valamint azért, mert könnyebben formázhatók, mint az olyan fémek, mint az acél és a réz. Ezen előnyök miatt az alumínium vonzó anyag a könnyű csomagolást igénylő termékekben, például az üdítős dobozokban.

Az alumínium előállítása összetett folyamat, amely magában foglalja a bauxitérc bányászatát és finomítását timföld előállítása érdekében, majd az alumínium előállítása érdekében történő beolvasztását. A bauxitbányászat nagyon környezetszennyező lehet, és jelentős hulladékot termel; továbbá a bauxit energiaigényes feldolgozása gátak áttörését okozhatja, amely mérgező vörösiszapot juttat az élő folyókba, ami kiömlést eredményez.

Bár az alumínium a természetben nem fordul elő a legtisztább formában, a földkéregben különböző formákban fordul elő, és a Föld tömegének mintegy 8%-ét teszi ki. Erősen reaktív tulajdonságai miatt azonban a tiszta formákat nem lehet olyan könnyen megtalálni, mivel az oxigén könnyen kötődik hozzá.

Az alumínium az Al3+ hexa-kationként létezik a vizes oldatokban, és savas oldatokban alumínium-hidroxid, Al(OH)3 formájában oldódik, míg lúgos oldatokban oldható marad egészen pH = 10-ig, amikor is az ásványi aluminár formájában kicsapódik.

Az aluminar az elsődleges alumíniumkohászat veszélyes mellékterméke, amely az alumíniumkohóban hátrahagyott cellabélési anyagokból áll, mint például az oldalfali szén- és szilíciumkarbid blokkok, az alsó tűzálló anyagok, az edénybélés eltávolítási műveletekből visszamaradt szigetelőanyagok világszerte. A megfelelő ártalmatlanítás ma is az egyik legnagyobb környezetvédelmi kihívás, amellyel a globális primer alumíniumkohóknak szembe kell nézniük.