Che cos'è l'alluminio?

L'alluminio è uno dei metalli non ferrosi più utilizzati al mondo, dalle lattine di bibite ai paraurti delle auto e offre proprietà medicinali.

La bauxite, un minerale estratto, è la principale fonte di ossido di alluminio. Questo processo, chiamato "fusione della bauxite", estrae questo ossido dal suo minerale.

È un elemento naturale

L'alluminio è uno degli elementi più abbondanti, presente in numerosi prodotti che vanno dalle lattine per bevande ai fogli, agli utensili da cucina, ai telai delle finestre e ai componenti degli aerei. Le proprietà dell'alluminio lo rendono adatto alla morbidezza, alla leggerezza, alla duttilità, alla resistenza alla corrosione e alle caratteristiche di atossicità che lo rendono economico e versatile - facilmente plasmabile in forme complesse mediante colata o lavorazione meccanica; la sua malleabilità lo colloca al secondo posto tra tutti i metalli, mentre la sua duttilità si colloca al sesto posto tra tutti; inoltre, la sua capacità di combinarsi facilmente per formare una varietà di leghe, formando nuove leghe a partire da altri metalli, rende l'alluminio uno degli elementi più versatili oggi presenti!

L'alluminio ha un numero atomico di 13 e si trova nel tredicesimo periodo della tavola periodica. Essendo un metallo di post-transizione con tre elettroni di valenza, l'alluminio è abbastanza reattivo dal punto di vista chimico e solido a temperatura ambiente; la sua conduttività gli permette di servire efficacemente sia il calore che l'elettricità; inoltre è un buon isolante contro la corrosione; l'alluminio puro appare morbido e argenteo e resiste naturalmente all'ossidazione da parte dell'aria per creare strati di ossido protettivo sulla sua superficie.

L'alluminio è presente fin dalla scoperta dell'antico Egitto e della Mesopotamia, utilizzato nelle tinture e negli agenti lucidanti per migliorare il colore. Plinio il Vecchio ne scrisse l'uso nella sua enciclopedia già nel 2 d.C..

Sebbene l'alluminio fosse noto da tempo agli scienziati, la sua estrazione di massa iniziò solo nel 1800. Hans Christian Oersted ne produsse piccole quantità nel 1825 elettrolizzando una soluzione di solfato di potassio e alluminio; Humphrey Davy inizialmente chiamò questo nuovo elemento "allumium", prima di cambiarlo in alluminio; alla fine, nel 1925, l'American Chemical Society accettò ufficialmente questo nome per questo metallo.

L'alluminio non esiste in natura come elemento, ma si trova legato ad altri elementi in minerali e rocce, come il minerale di bauxite che viene estratto. L'alluminio puro è troppo reattivo per essere utilizzato in natura, ma si combina facilmente con l'ossigeno e altri elementi presenti nella crosta terrestre.

È un metallo

L'alluminio, con il suo numero atomico 13, è uno dei tre elementi più abbondanti sulla Terra. Grazie alla sua bassa densità e alle eccellenti caratteristiche meccaniche e di resistenza alla corrosione, l'alluminio è ampiamente utilizzato sia a livello industriale che come componente di prodotti per la casa o di oggetti domestici come veicoli, treni e aerei.

L'alluminio puro è difficile da trovare in natura, poiché reagisce con l'ossigeno per formare il composto allumina, quindi per estrarre l'alluminio è necessario estrarre la bauxite dalla terra e lavorarla con i frantoi per bauxite, prima di essere frantumata e mescolata con argilla e silice per essere riscaldata in un forno, prima di essere infine filtrata per formare l'ossido di alluminio fuso che serve come materia prima per vari prodotti.

Riformato dall'alluminar, è possibile produrre alluminio puro. Questa forma non contiene elementi di lega e bassi livelli di contaminanti; si può trovare in numerose leghe, tra cui l'alluminio placcato. L'alluminio puro è un ingrediente importante per gli imballaggi alimentari e gli utensili da cucina ed è ampiamente utilizzato anche dall'industria automobilistica e aerospaziale per le sue proprietà di leggerezza e resistenza.

Esistono ben 100 leghe di alluminio diverse, ognuna delle quali è stata creata su misura per soddisfare le esigenze specifiche del settore. Si va dalle leghe trattate termicamente e saldabili, ai processi di trattamento termico, alle applicazioni di saldatura o ai metodi di non trattamento termico; tutte nascono dalla bauxite lavorata in questo modo e alla fine includono elementi di silicio e magnesio per formare leghe più forti in grado di resistere alle alte temperature; tra queste ci sono le 6xxx e le 7xxx che si trovano spesso nella produzione di aerei commerciali.

L'alluminio è un metallo incredibilmente flessibile, con applicazioni nei settori dei trasporti, dell'edilizia, della produzione e dell'aerospaziale. La facilità di lavorazione, la resistenza alla corrosione e le proprietà di leggerezza dell'alluminio lo rendono perfetto per l'utilizzo nei veicoli per ridurre il consumo di carburante e le emissioni di anidride carbonica; gli utilizzi per l'imballaggio di bevande/alimenti includono i materiali di copertura per i rivestimenti delle finestre, mentre le sue proprietà leggere lo rendono adatto anche alla produzione di componenti aerospaziali.

È una lega

L'alluminio è un elemento che può essere combinato con altri elementi per formare leghe, che sono parte integrante della vita moderna, dalle lattine di bibite agli aerei, dalle automobili alle lattine di bibite. La consistenza morbida dell'alluminio e la sua mancanza di resistenza lo rendono inadatto ad alcune applicazioni; ma in lega con altri metalli diventa molto più resistente. Una di queste leghe, la 7075, è popolare tra le imbarcazioni militari per il suo rapporto forza-peso rispetto all'acciaio; inoltre, offre una resistenza alla fatica e una lavorabilità superiori, che la rendono una scelta eccellente. Anche altre leghe di alluminio, come la serie 6000, vantano incredibili proprietà di resistenza alla corrosione.

Nel processo di produzione dell'alluminio, le impurità devono essere prima rimosse dalla materia prima bauxite utilizzando soluzioni chimiche per dissolverla. Una volta eseguita questa fase, l'alluminio può essere separato e fuso in un forno, ottenendo un lingotto che può essere ulteriormente lavorato attraverso la laminazione, l'estrusione o la colata in lastre da utilizzare successivamente.

Le leghe possono essere rafforzate attraverso lavorazioni a freddo, leghe e trattamenti termici. Si possono aggiungere additivi come il silicio e il magnesio per migliorare la forza, le proprietà di fusione e la resistenza alla corrosione di una lega.

Tutte le leghe di alluminio battuto possono essere classificate in base agli elementi di lega presenti e alle loro quantità. La prima cifra del numero di designazione identifica la famiglia di leghe, mentre le ultime due indicano il contenuto di impurità. Possono anche essere ulteriormente suddivise in base ai principali elementi di lega utilizzati e alle loro quantità, e quindi ulteriormente suddivise in base ai gradi di elementi utilizzati.

Il basso peso specifico dell'alluminio lo rende significativamente più leggero in volume rispetto alla maggior parte degli altri metalli, rendendolo molto più semplice ed economico da maneggiare e trasportare rispetto a molti altri. Inoltre, grazie alla sua conducibilità elettrica e all'eccellente resistenza alla corrosione atmosferica e alla corrosione, ha molte applicazioni industriali, come automobili, aerei e progetti di costruzione di grattacieli.

È un prodotto di scarto

L'alluminio è un materiale estremamente utile, presente in edifici, beni di consumo durevoli (come frigoriferi e utensili da cucina), conduttori elettrici e applicazioni di materiali da costruzione. La versatilità dell'alluminio ne consente un uso diffuso: nei materiali da costruzione, nei beni di consumo durevoli (come frigoriferi e utensili da cucina), nei conduttori elettrici e in quantità moderate di altri metalli e silicio, spesso aggiunti per migliorarne le proprietà per applicazioni specifiche; l'alluminio è stato persino utilizzato nella costruzione di aeroplani e nei veicoli per ridurne il peso, tra cui automobili, biciclette e aeroplani. Si trova anche nei contenitori per alimenti, negli imballaggi per cibi e bevande e nei contenitori in fogli che ne sfruttano le proprietà.

Le leghe di alluminio, che consistono in miscele che combinano l'alluminio con altri metalli, sono spesso utilizzate per la loro forza, durezza e durata, oltre che per la facilità di stampaggio rispetto a metalli come l'acciaio e il rame. Grazie a questi vantaggi, l'alluminio è un materiale interessante per i prodotti che richiedono un imballaggio leggero, come le lattine di bibite.

La produzione di alluminio comporta un processo complesso che comprende l'estrazione del minerale bauxite e la sua raffinazione per produrre allumina, prima di fonderla per ottenere l'alluminio. L'estrazione della bauxite può essere molto inquinante e creare notevoli rifiuti; inoltre, la lavorazione ad alta intensità energetica della bauxite può causare la rottura di dighe che rilasciano fanghi rossi tossici su fiumi vivi, con conseguenti fuoriuscite.

Sebbene l'alluminio non sia presente in natura nella sua forma più pura, è presente in varie forme sulla crosta terrestre e rappresenta circa l'8% della sua massa. A causa delle sue proprietà altamente reattive, tuttavia, non è facile trovare forme pure, poiché l'ossigeno si lega facilmente ad esso.

L'alluminio esiste come catione esaqua Al3+ nelle soluzioni acquose e può essere dissolto per formare l'idrossido di alluminio, Al(OH)3, dalle soluzioni acide, mentre in quelle alcaline rimane solubile fino a pH = 10, quando precipita come minerale alluminare.

L'alluminar è un sottoprodotto pericoloso dell'industria di fusione dell'alluminio primario, costituito da tutti i materiali di rivestimento delle celle lasciati in una fonderia di alluminio, come i blocchi di carbone e carburo di silicio delle pareti laterali, il refrattario del fondo e i materiali isolanti lasciati dalle operazioni di rimozione del rivestimento delle celle in tutto il mondo. Il corretto smaltimento rimane una delle maggiori sfide ambientali che le fonderie di alluminio primario devono affrontare oggi.