Czym jest aluminium?

Aluminium jest jednym z najczęściej wykorzystywanych metali nieżelaznych na świecie, od puszek po napojach po zderzaki samochodowe i oferuje właściwości lecznicze.

Boksyt, wydobywany minerał, jest głównym źródłem tlenku glinu. Proces ten, zwany "wytapianiem boksytu", wydobywa ten tlenek z jego rudy.

Jest to naturalny element

Aluminium jest jednym z najobficiej występujących pierwiastków, obecnym w wielu produktach, od puszek po napojach po folie, przybory kuchenne, ramy okienne i elementy samolotów. Właściwości aluminium sprawiają, że jest ono miękkie, lekkie, plastyczne, odporne na korozję i nietoksyczne, dzięki czemu jest ekonomiczne i wszechstronne - łatwo formuje się w złożone kształty poprzez odlewanie lub obróbkę skrawaniem; jego ciągliwość plasuje je na drugim miejscu wśród wszystkich metali, a plastyczność na szóstym miejscu wśród nich wszystkich; ponadto jego zdolność do łatwego łączenia się w różne stopy tworzące nowe stopy z innych metali sprawia, że aluminium jest jednym z najbardziej wszechstronnych obecnie dostępnych pierwiastków!

Aluminium ma liczbę atomową 13 i znajduje się w trzynastym okresie układu okresowego. Jako metal przejściowy z trzema elektronami walencyjnymi, aluminium jest dość reaktywne chemicznie i stałe w temperaturze otoczenia; jego przewodnictwo pozwala mu efektywnie zaspokajać potrzeby zarówno w zakresie ciepła, jak i energii elektrycznej; ponadto jest dobrym izolatorem przed korozją; czyste aluminium wydaje się miękkie i srebrzyste i jest naturalnie odporne na utlenianie przez powietrze, tworząc ochronne warstwy tlenku na swojej powierzchni.

Aluminium jest znane od czasów odkrycia starożytnego Egiptu i Mezopotamii, gdzie było używane w barwnikach i środkach polerujących w celu wzmocnienia koloru. Pliniusz Starszy pisał o jego zastosowaniach w swojej encyklopedii już w 2 roku naszej ery.

Chociaż aluminium od dawna było znane naukowcom, jego masowe wydobycie rozpoczęło się dopiero w XIX wieku. Hans Christian Oersted wyprodukował niewielkie ilości tego pierwiastka w 1825 roku poprzez elektrolizę roztworu siarczanu glinowo-potasowego; Humphrey Davy początkowo nazwał ten nowy pierwiastek "alumium", a następnie zmienił go na aluminium; ostatecznie w 1925 roku Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne oficjalnie zaakceptowało tę nazwę dla tego metalu.

Aluminium nie występuje naturalnie jako pierwiastek, ale można je znaleźć w związkach z innymi pierwiastkami w minerałach i skałach, takich jak wydobywana ruda boksytu. Czyste aluminium jest zbyt reaktywne, by mogło być wykorzystywane w naturze, ale łatwo łączy się z tlenem i innymi pierwiastkami występującymi w skorupie ziemskiej.

Jest to metal

Aluminium, o liczbie atomowej 13, jest jednym z trzech najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na Ziemi. Dzięki niskiej gęstości i doskonałym właściwościom mechanicznym i odporności na korozję, aluminium jest szeroko stosowane zarówno w przemyśle, jak i jako część produktów domowych lub artykułów gospodarstwa domowego, takich jak pojazdy, pociągi i samoloty.

Czyste aluminium jest trudne do uzyskania w naturze, ponieważ reaguje z tlenem, tworząc związek tlenku glinu, więc wydobycie aluminium wymaga wydobycia boksytu z ziemi i przetworzenia go za pomocą kruszarek boksytu przed kruszeniem i zmieszaniem z gliną i krzemionką w celu podgrzania w piecu przed ostatecznym filtrowaniem w celu utworzenia stopionego tlenku glinu, który służy jako surowiec do różnych produktów.

Po zreformowaniu z aluminium można wyprodukować czyste aluminium. Ta forma nie zawiera pierwiastków stopowych i ma niski poziom zanieczyszczeń; można ją znaleźć w wielu stopach, w tym w platerowanym aluminium. Czyste aluminium jest ważnym składnikiem opakowań żywności i przyborów kuchennych, a także jest szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym ze względu na jego lekkie właściwości wytrzymałościowe.

Istnieje aż 100 różnych stopów aluminium, z których każdy jest dostosowany do określonych wymagań branżowych. Począwszy od stopów poddawanych obróbce cieplnej i spawalnych, poprzez procesy obróbki cieplnej, zastosowania spawalnicze lub metody bez obróbki cieplnej; wszystkie zaczynają się od boksytu przetwarzanego w ten sposób i ostatecznie zawierają pierwiastki krzemu i magnezu, tworząc mocniejsze stopy zdolne do wytrzymania wysokich temperatur; wśród nich są 6xxx i 7xxx, które często można znaleźć w komercyjnej produkcji samolotów.

Aluminium jest niezwykle elastycznym metalem, mającym zastosowanie w transporcie, budownictwie, produkcji i lotnictwie. Łatwość obróbki aluminium, jego odporność na korozję i lekkość sprawiają, że doskonale nadaje się do stosowania w pojazdach w celu zmniejszenia zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla; opakowania na napoje / żywność obejmują okna, pokrycia dachowe, a jego lekkie właściwości sprawiają, że nadaje się również do produkcji komponentów lotniczych.

Jest to stop

Aluminium jest pierwiastkiem, który może być łączony z innymi pierwiastkami w celu tworzenia stopów, a stopy te odgrywają integralną część współczesnego życia, od puszek po napojach gazowanych i samolotów po samochody i puszki po napojach gazowanych. Miękka struktura aluminium i brak wytrzymałości sprawiają, że nie nadaje się ono do niektórych zastosowań; ale stopione z innymi metalami staje się znacznie mocniejsze. Jeden z takich stopów, 7075, jest popularny wśród jednostek wojskowych ze względu na stosunek wytrzymałości do masy w porównaniu do stali; dodatkowo zapewnia doskonałą odporność na zmęczenie i obrabialność, co czyni go doskonałym wyborem. Inne stopy aluminium, takie jak seria 6000, również mogą pochwalić się niesamowitą wytrzymałością / odpornością na korozję.

W ramach procesu produkcji aluminium zanieczyszczenia muszą być najpierw usunięte z surowca boksytowego za pomocą roztworów chemicznych do jego rozpuszczenia. Po wykonaniu tego kroku aluminium może zostać oddzielone i wytopione w piecu, w wyniku czego powstaje wlewek, który może być dalej przetwarzany poprzez walcowanie, wytłaczanie lub odlewanie w arkusze do dalszego wykorzystania.

Stopy można wzmacniać poprzez obróbkę na zimno, stopowanie i obróbkę cieplną. Dodatki takie jak krzem i magnez mogą być dodawane w celu poprawy wytrzymałości, właściwości odlewniczych i odporności stopu na korozję.

Wszystkie kute stopy aluminium można sklasyfikować na podstawie zawartości pierwiastków stopowych i ich ilości. Pierwsza cyfra ich oznaczenia identyfikuje rodzinę stopu, podczas gdy dwie ostatnie wskazują zawartość zanieczyszczeń. Można je również podzielić na podstawie głównych pierwiastków stopowych i ich ilości, a następnie dalej podzielić na podstawie gatunków użytych pierwiastków.

Niski ciężar właściwy aluminium sprawia, że jest ono znacznie lżejsze objętościowo niż większość innych metali, co czyni je znacznie prostszym i tańszym w obsłudze i transporcie w porównaniu do wielu innych metali. Ponadto, ze względu na swoją przewodność elektryczną i doskonałą odporność na korozję atmosferyczną i korozję korozyjną, ma wiele zastosowań przemysłowych, takich jak samochody, samoloty i wysokie projekty budowlane.

Jest to produkt odpadowy

Aluminium jest niezwykle użytecznym materiałem, występującym w budynkach, trwałych produktach konsumenckich (takich jak lodówki i przybory kuchenne), przewodnikach elektrycznych i materiałach budowlanych. Wszechstronność aluminium umożliwia jego szerokie zastosowanie: w materiałach budowlanych, trwałych produktach konsumpcyjnych (takich jak lodówki i przybory kuchenne), przewodnikach elektrycznych i umiarkowanych ilościach innych metali i krzemu, które są często dodawane w celu poprawy jego właściwości w określonych zastosowaniach; aluminium było nawet używane w konstrukcji samolotów i pojazdów w celu zmniejszenia masy - w tym samochodów, rowerów i samolotów. Można go również znaleźć w opakowaniach na żywność, a także w opakowaniach na żywność i napoje oraz pojemnikach foliowych, które wykorzystują jego właściwości.

Stopy aluminium, które składają się z mieszanek łączących aluminium z innymi metalami, są często wykorzystywane ze względu na ich wytrzymałość, twardość i trwałość, a także są łatwiejsze do formowania niż metale takie jak stal i miedź. Ze względu na te zalety, aluminium jest atrakcyjnym materiałem w produktach wymagających lekkich opakowań, takich jak puszki po napojach.

Produkcja aluminium obejmuje złożony proces, który obejmuje wydobycie rudy boksytu i jej rafinację w celu wytworzenia tlenku glinu, a następnie stopienie w celu wytworzenia aluminium. Wydobycie boksytu może być bardzo zanieczyszczające i powodować powstawanie znacznych odpadów; ponadto energochłonne przetwarzanie boksytu może powodować pęknięcia zapór, które uwalniają toksyczne czerwone błoto do żywych rzek, powodując wycieki.

Chociaż aluminium nie występuje naturalnie w najczystszej postaci, występuje w skorupie ziemskiej w różnych formach i stanowi około 8% jej masy. Jednak ze względu na jego wysoce reaktywne właściwości, czystych form nie można znaleźć tak łatwo, ponieważ tlen łatwo się z nim wiąże.

Glin występuje jako sześciowodny kation Al3+ w roztworach wodnych i może być rozpuszczony do postaci wodorotlenku glinu, Al(OH)3, w roztworach kwaśnych, podczas gdy w roztworach alkalicznych pozostaje rozpuszczalny do pH = 10, kiedy to wytrąca się jako minerał glinu.

Aluminar jest niebezpiecznym produktem ubocznym przemysłu pierwotnego wytopu aluminium, składającym się ze wszystkich materiałów wykładzinowych pozostawionych w hucie aluminium, takich jak węgiel boczny i bloki węglika krzemu, dolny materiał ogniotrwały, materiały izolacyjne pozostałe po operacjach usuwania wykładzin garnkowych na całym świecie. Prawidłowa utylizacja pozostaje jednym z największych wyzwań środowiskowych, przed którymi stoją obecnie globalne huty aluminium.