Kas yra aliuminis?

Aliuminis yra vienas iš labiausiai naudojamų spalvotųjų metalų pasaulyje - nuo sodos skardinių iki automobilių bamperių ir turi gydomųjų savybių.

Pagrindinis aliuminio oksido šaltinis yra išgaunamas mineralas boksitas. Šis procesas, vadinamas boksito lydymu, išgauna šį oksidą iš rūdos.

Tai natūralus elementas

Aliuminis yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų, kurio yra daugybėje gaminių - nuo gėrimų skardinių iki folijos, virtuvės reikmenų, langų rėmų ir lėktuvų komponentų. Dėl savo savybių aliuminis yra minkštas, lengvas, plastiškas, atsparus korozijai ir netoksiškas, todėl yra ekonomiškas ir universalus - jį lengva formuoti į sudėtingas formas liejimo ar mechaninio apdirbimo būdu; dėl savo plastiškumo jis užima antrąją vietą tarp visų metalų, o dėl plastiškumo - šeštąją vietą tarp visų metalų; be to, dėl savo gebėjimo lengvai jungtis į įvairius lydinius, iš kitų metalų sudarant naujus lydinius, aliuminis yra vienas universaliausių šiandien egzistuojančių elementų!

Aliuminio atominis skaičius yra 13 ir jis priklauso tryliktajam periodinės elementų lentelės periodui. Būdamas po pereinamojo laikotarpio metalas, turintis tris valentinius elektronus, aliuminis yra gana chemiškai reaktyvus ir kietas aplinkos temperatūroje; jo laidumas leidžia efektyviai tenkinti ir šilumos, ir elektros energijos poreikius; be to, jis yra geras izoliatorius nuo korozijos; grynas aliuminis atrodo minkštas ir sidabriškas, jis natūraliai priešinasi oro oksidacijai, dėl kurios jo paviršiuje susidaro apsauginiai oksidų sluoksniai.

Aliuminis naudojamas nuo senovės Egipto ir Mesopotamijos laikų, nes buvo naudojamas dažikliuose ir poliravimo priemonėse spalvai pagerinti. Plinijus Vyresnysis savo enciklopedijoje apie jo panaudojimą rašė jau 2 m. po Kr.

Nors aliuminis mokslininkams buvo žinomas jau seniai, masinė jo gavyba prasidėjo tik XIX a. Hansas Kristianas Oerstedas 1825 m., elektrolizės būdu išgaudamas nedidelius kiekius kalio aliuminio sulfato tirpalo, iš pradžių šį naująjį elementą Humphrey Davy pavadino aliuminiu, o vėliau pakeitė į aliuminį; galiausiai 1925 m. Amerikos chemikų draugija oficialiai patvirtino šį metalo pavadinimą.

Aliuminis natūraliai neegzistuoja kaip atskiras elementas, bet mineraluose ir uolienose, pavyzdžiui, išgaunamoje boksito rūdoje, jis yra susijungęs su kitais elementais. Grynas aliuminis yra per daug reaktyvus, kad jį būtų galima naudoti gamtoje, tačiau jis lengvai jungiasi su deguonimi ir kitais elementais, esančiais Žemės plutoje.

Tai metalas

Aliuminis, kurio atominis skaičius 13, yra vienas iš trijų labiausiai paplitusių elementų Žemėje. Dėl mažo tankio ir puikių mechaninių bei atsparumo korozijai savybių aliuminis plačiai naudojamas tiek pramonėje, tiek kaip namų apyvokos ar buities gaminių, pavyzdžiui, transporto priemonių, traukinių ir lėktuvų, dalis.

Gryno aliuminio gamtoje sunku gauti, nes jis reaguoja su deguonimi, sudarydamas aliuminio oksido junginį, todėl aliuminiui išgauti reikia išgauti boksitą iš žemės ir apdoroti jį boksito trupintuvais, o po to susmulkinti ir sumaišyti su moliu ir silicio dioksidu, kaitinti krosnyje ir galiausiai filtruoti, kad susidarytų išlydytas aliuminio oksidas, kuris naudojamas kaip žaliava įvairiems gaminiams gaminti.

Iš aliuminio aliuminio galima gaminti gryną aliuminį. Šioje formoje nėra legiruojančiųjų elementų ir mažai teršalų; jo galima rasti daugelyje lydinių, įskaitant plakiruotą aliuminį. Grynas aliuminis yra svarbi maisto pakuočių ir maisto gaminimo indų sudedamoji dalis, taip pat plačiai naudojamas automobilių ir kosmoso pramonėje dėl savo lengvų stiprumo savybių.

Egzistuoja net 100 skirtingų aliuminio lydinių, kurių kiekvienas pritaikytas konkretiems pramonės reikalavimams. Jų būna įvairių - nuo termiškai apdorotų ir suvirinamų lydinių iki terminio apdorojimo procesų, suvirinimo ir nešiluminio apdorojimo metodų; visi jie prasideda nuo taip apdoroto boksito ir ilgainiui apima silicio ir magnio elementus, kad susidarytų tvirtesni lydiniai, galintys atlaikyti aukštą temperatūrą; tarp jų yra 6xxx ir 7xxx, kurie dažnai naudojami komercinių lėktuvų gamyboje.

Aliuminis yra neįtikėtinai lankstus metalas, kurį galima naudoti transporto, statybos, statybos, gamybos ir kosmoso srityse. Dėl to, kad su aliuminiu lengva dirbti, jis atsparus korozijai ir lengvas, jis puikiai tinka naudoti transporto priemonėse, kad būtų sumažintos degalų sąnaudos ir anglies dioksido išmetimas; gėrimų ir maisto pakuotėms, įskaitant langus, naudojamas kaip stogų dangos, o dėl savo lengvų savybių jis taip pat tinka aerokosminių komponentų gamybai.

Tai lydinys

Aliuminis yra elementas, kuris gali būti jungiamas su kitais elementais į lydinius, o šie lydiniai yra neatsiejama šiuolaikinio gyvenimo dalis - nuo limonado skardinių ir lėktuvų iki automobilių ir limonado skardinių. Dėl minkštos aliuminio struktūros ir nepakankamo stiprumo jis netinka kai kurioms reikmėms, tačiau legiruotas su kitais metalais jis tampa daug stipresnis. Vienas iš tokių lydinių, 7075, yra populiarus tarp karinių laivų dėl savo tvirtumo ir svorio santykio, palyginti su plienu; be to, jis pasižymi geresniu atsparumu nuovargiui ir apdirbamumu, todėl yra puikus pasirinkimas. Kiti aliuminio lydiniai, pavyzdžiui, 6000 serijos, taip pat pasižymi nuostabiomis atsparumo stiprumui ir korozijai savybėmis.

Gaminant aliuminį iš boksito žaliavos pirmiausia reikia pašalinti priemaišas naudojant cheminius tirpalus, kad jos ištirptų. Atlikus šį etapą, aliuminį galima atskirti ir išlydyti krosnyje, taip gaunant luitą, kurį galima toliau apdoroti valcuojant, išspaudžiant arba liejant į lakštus tolesniam naudojimui.

Lydiniai gali būti stiprinami šaltuoju apdirbimu, legiruojant ir termiškai apdorojant. Siekiant pagerinti lydinio stiprumą, liejimo savybes ir atsparumą korozijai, galima pridėti tokių priedų kaip silicis ir magnis.

Visus apdoroto aliuminio lydinius galima klasifikuoti pagal juose esančius legiruojančius elementus ir jų kiekius. Pirmasis jų žymėjimo numerio skaitmuo nurodo lydinio šeimą, o paskutiniai du - priemaišų kiekį. Juos taip pat galima toliau skirstyti pagal pagrindinius naudojamus legiruojamuosius elementus ir jų kiekius, o tada dar labiau skirstyti pagal šias naudojamų elementų klases.

Dėl mažo savitojo svorio aliuminis yra gerokai lengvesnis už daugumą kitų metalų, todėl, palyginti su daugeliu kitų metalų, jį daug paprasčiau ir pigiau tvarkyti ir transportuoti. Be to, dėl elektrinio laidumo ir puikaus atsparumo atmosferos korozijai ir korozijos poveikiui jis turi daug pramoninio pritaikymo sričių, pavyzdžiui, automobilių, orlaivių ir aukštybinių pastatų statybų projektuose.

Tai yra atliekų produktas

Aliuminis yra labai naudinga medžiaga, naudojama pastatuose, ilgalaikio vartojimo prekėse (pvz., šaldytuvuose ir maisto ruošimo induose), elektros laidininkuose ir statybinėse medžiagose. Aliuminio universalumas leidžia jį plačiai naudoti: statybinėse medžiagose, ilgalaikio vartojimo prekėse (pvz., šaldytuvuose ir maisto gaminimo induose), elektros laidininkuose, o siekiant pagerinti jo savybes konkrečioms reikmėms, dažnai pridedamas nedidelis kiekis kitų metalų ir silicio; aliuminis netgi buvo naudojamas lėktuvų konstrukcijose ir transporto priemonėse, siekiant sumažinti jų svorį, įskaitant automobilius, dviračius ir lėktuvus. Jį taip pat galima rasti maisto produktų pakuočių, taip pat maisto ir gėrimų pakuočių bei folijos talpyklų, kuriose naudojamos jo savybės.

Aliuminio lydiniai, kuriuos sudaro aliuminio ir kitų metalų mišiniai, dažnai naudojami dėl jų tvirtumo, kietumo ir ilgaamžiškumo, taip pat dėl to, kad juos lengviau formuoti nei tokius metalus kaip plienas ir varis. Dėl šių privalumų aliuminis yra patraukli medžiaga gaminiams, kuriems reikia lengvos pakuotės, pavyzdžiui, limonado skardinėms.

Aliuminio gamyba apima sudėtingą procesą, kurio metu išgaunama boksito rūda, ji rafinuojama, kad būtų gautas aliuminio oksidas, o po to lydomas ir gaminamas aliuminis. Boksito kasyba gali būti labai tarši ir sukelti daug atliekų; be to, energijai imlus boksito perdirbimas gali sukelti užtvankų griūtis, dėl kurių į gyvąsias upes išsilieja toksiškas raudonasis purvas.

Nors aliuminis natūraliai neatsiranda grynuoju pavidalu, jis įvairiomis formomis aptinkamas Žemės plutoje ir sudaro apie 8% jos masės. Tačiau dėl labai reaktyvių savybių grynų formų taip lengvai nerandama, nes su juo lengvai jungiasi deguonis.

Vandens tirpaluose aliuminis yra šešiašakis katijonas Al3+ ir rūgštiniuose tirpaluose gali būti ištirpintas iki aliuminio hidroksido, Al(OH)3, o šarminiuose tirpaluose jis išlieka tirpus iki pH = 10, kai nusėda kaip mineralas aliuminaras.

Aliuminaras yra pavojingas pirminės aliuminio lydymo pramonės šalutinis produktas, susidedantis iš visų aliuminio lydymo celių išklotinių medžiagų, tokių kaip šoninių sienelių anglies ir silicio karbido blokai, dugno ugniai atsparios medžiagos, izoliacinės medžiagos, likusios po puodų išklotinių šalinimo operacijų visame pasaulyje. Tinkamas šalinimas tebėra viena didžiausių aplinkosaugos problemų, su kuriomis šiandien susiduria pasaulinės pirminio aliuminio lydymo įmonės.