Ce este aluminiul?

Aluminiul este unul dintre cele mai utilizate metale neferoase din lume, variind de la cutii de suc la bare de protecție auto și oferind proprietăți medicinale.

Bauxita, un mineral extras din mine, este principala sursă de oxid de aluminiu. Acest proces, denumit "topirea bauxitei", extrage acest oxid din minereul său.

Este un element natural

Aluminiul este unul dintre cele mai abundente elemente, prezent în numeroase produse, de la cutii de băuturi la folii, ustensile de bucătărie, rame de ferestre și componente de avioane. Proprietățile aluminiului îl fac potrivit pentru caracteristicile de moliciune, greutate redusă, ductilitate, rezistență la coroziune și non-toxicitate, făcându-l economic și versatil - ușor de modelat în forme complexe prin turnare sau prelucrare; maleabilitatea sa îl plasează pe locul al doilea dintre toate metalele, în timp ce ductilitatea sa ocupă locul al șaselea dintre toate; în plus, capacitatea sa de a se combina ușor formează o varietate de aliaje, formând noi aliaje din alte metale, face din aluminiu unul dintre cele mai versatile elemente prezente în prezent!

Aluminiul are un număr atomic de 13 și poate fi găsit în a treisprezecea perioadă a tabelului periodic. Fiind un metal de post-tranziție cu trei electroni de valență, aluminiul este destul de reactiv din punct de vedere chimic și solid la temperatura ambiantă; conductivitatea sa îi permite să deservească eficient atât nevoile de căldură, cât și pe cele de electricitate; în plus, este un bun izolator împotriva coroziunii; aluminiul pur are un aspect moale și argintiu și rezistă în mod natural oxidării de către aer pentru a crea straturi de oxid protector pe suprafața sa.

Aluminiul a existat încă de la descoperirea Egiptului antic și a Mesopotamiei, fiind utilizat în coloranți și agenți de lustruire pentru a spori culoarea. Pliniu cel Bătrân a scris despre utilizarea sa în enciclopedia sa încă din anul 2 d.Hr.

Deși aluminiul a fost cunoscut de mult timp de oamenii de știință, extracția sa în masă nu a început până în anii 1800. Hans Christian Oersted a produs cantități mici în 1825 prin electroliza soluției de sulfat de potasiu și aluminiu; Humphrey Davy a denumit inițial acest nou element "alumium", înainte de a-l schimba ulterior în aluminiu; în cele din urmă, în 1925, Societatea Americană de Chimie a acceptat oficial această denumire pentru acest metal.

Aluminiul nu există în natură ca element, ci mai degrabă poate fi găsit legat de alte elemente în minerale și roci, cum ar fi minereul de bauxită extras din minereuri. Aluminiul pur este prea reactiv pentru a fi utilizat în natură, dar se combină ușor cu oxigenul și cu alte elemente care se găsesc în scoarța terestră.

Este un metal

Aluminiul, cu numărul său atomic 13, este unul dintre cele mai abundente trei elemente de pe Pământ. Având o densitate scăzută și caracteristici mecanice și de rezistență la coroziune excelente, aluminiul este utilizat pe scară largă atât la nivel industrial, cât și ca parte a produselor sau articolelor de uz casnic, cum ar fi vehiculele, trenurile și avioanele.

Aluminiul pur este greu de găsit în natură, deoarece reacționează cu oxigenul pentru a forma compusul alumină, astfel încât extragerea aluminiului necesită extragerea bauxitei din pământ și prelucrarea acesteia cu concasoare de bauxită înainte de a fi zdrobită și amestecată cu argilă și silice pentru încălzire într-un cuptor înainte de a fi filtrată în cele din urmă pentru a forma oxid de aluminiu topit care servește drept materie primă pentru diverse produse.

Reformat din aluminar, aluminiul pur poate fi apoi produs. Această formă nu conține elemente de aliere și niveluri scăzute de contaminanți; poate fi găsită în numeroase aliaje, inclusiv aluminiu placat. Aluminiul pur este un ingredient important în ambalarea alimentelor și a ustensilelor de gătit și, de asemenea, este utilizat pe scară largă de industria auto și aerospațială datorită proprietăților sale de rezistență ușoară.

Există până la 100 de aliaje de aluminiu diferite, fiecare dintre acestea fiind adaptată pentru a îndeplini cerințele specifice ale industriei. Acestea variază de la aliaje tratate termic și sudabile, prin procese de tratare termică, aplicații de sudare sau metode fără tratare termică; toate pornesc de la bauxită prelucrată în acest mod și, în cele din urmă, includ elemente de siliciu și magneziu pentru a forma aliaje mai puternice, capabile să reziste la temperaturi ridicate; printre acestea se numără 6xxx și 7xxx, care se găsesc adesea în producția de avioane comerciale.

Aluminiul este un metal incredibil de flexibil, având aplicații în transporturi, construcții, construcții, producție și industria aerospațială. Ușurința cu care se lucrează, rezistența la coroziune și proprietățile ușoare ale aluminiului îl fac perfect pentru utilizarea în vehicule, pentru a reduce consumul de combustibil și emisiile de carbon; utilizările ambalajelor pentru băuturi/alimente includ ferestrele și materialele pentru acoperișuri, în timp ce proprietățile sale ușoare îl fac potrivit și pentru fabricarea componentelor aerospațiale.

Este un aliaj

Aluminiul este un element care poate fi combinat cu alte elemente pentru a forma aliaje, iar aceste aliaje fac parte integrantă din viața modernă, de la cutii de sucuri și avioane la mașini și cutii de sucuri. Textura moale și lipsa de rezistență a aluminiului îl fac nepotrivit pentru anumite aplicații; însă, alipit cu alte metale, acesta devine mult mai rezistent. Un astfel de aliaj, 7075, este popular printre navele militare datorită raportului rezistență/greutate în comparație cu oțelul; în plus, oferă o rezistență superioară la oboseală și prelucrabilitate, ceea ce îl face o alegere excelentă. Alte aliaje de aluminiu, cum ar fi seria 6000, se mândresc, de asemenea, cu proprietăți uimitoare de rezistență/rezistență la coroziune.

Ca parte a procesului de producție a aluminiului, impuritățile trebuie mai întâi eliminate din materia primă bauxită prin utilizarea de soluții chimice pentru dizolvarea acesteia. După această etapă, aluminiul poate fi separat și topit într-un cuptor, rezultând un lingou care poate fi prelucrat ulterior prin laminare, extrudare sau turnare în foi pentru utilizare ulterioară.

Aliajele pot fi consolidate prin prelucrare la rece, aliere și tratare termică. Aditivi precum siliciul și magneziul pot fi adăugați pentru a îmbunătăți rezistența, proprietățile de turnare și rezistența la coroziune ale unui aliaj.

Toate aliajele de aluminiu forjat pot fi clasificate pe baza elementelor de aliere prezente și a cantităților acestora. Prima cifră a numerelor de desemnare identifică familia de aliaje, în timp ce ultimele două indică conținutul de impurități. Ele pot fi, de asemenea, subdivizate în funcție de principalele elemente de aliere utilizate și de cantitățile acestora, și apoi subdivizate în funcție de aceste grade de elemente utilizate.

Gravitația specifică scăzută a aluminiului îl face mult mai ușor ca volum decât majoritatea celorlalte metale, ceea ce îl face mult mai simplu și mai ieftin de manipulat și transportat în comparație cu multe altele. În plus, datorită conductivității sale electrice și rezistenței excelente la coroziunea atmosferică și la coroziune, are numeroase aplicații industriale, cum ar fi automobilele, aeronavele și proiectele de construcții de clădiri înalte.

Este un produs rezidual

Aluminiul este un material extrem de util, prezent în construcții, bunuri de larg consum (cum ar fi frigiderele și ustensilele de gătit), conductoare electrice și materiale de construcții. Versatilitatea aluminiului permite utilizarea sa pe scară largă: în materialele de construcție, în produsele de larg consum (cum ar fi frigiderele și ustensilele de gătit), în conductorii electrici și în cantități moderate de alte metale și siliciu care sunt adesea adăugate pentru a-i îmbunătăți proprietățile pentru aplicații specifice; aluminiul a fost utilizat chiar și în construcția de avioane și în vehicule pentru a reduce greutatea - inclusiv în mașini, biciclete și avioane. De asemenea, poate fi găsit la ambalarea recipientelor pentru alimente, precum și la ambalarea alimentelor și băuturilor și a foliilor care îi folosesc proprietățile.

Aliajele de aluminiu, care constau în amestecuri care combină aluminiul cu alte metale, sunt adesea utilizate pentru rezistența, duritatea și durabilitatea lor, precum și pentru faptul că sunt mai ușor de modelat decât metale precum oțelul și cuprul. Datorită acestor beneficii, aluminiul este un material atractiv pentru produsele care necesită ambalaje ușoare, cum ar fi dozele de suc.

Producția de aluminiu implică un proces complex care include extracția minereului de bauxită și rafinarea acestuia pentru a produce alumină, înainte de topire pentru a produce aluminiu. Exploatarea bauxitei poate fi foarte poluantă și generează deșeuri semnificative; în plus, prelucrarea intensivă a bauxitei poate provoca ruperea barajelor care eliberează noroi roșu toxic în râurile vii, ceea ce duce la deversări.

Deși aluminiul nu se găsește în natură în forma sa cea mai pură, acesta se găsește în scoarța terestră în diferite forme și reprezintă aproximativ 8% din masa sa. Cu toate acestea, datorită proprietăților sale extrem de reactive, formele pure nu pot fi găsite la fel de ușor, deoarece oxigenul se leagă cu ușurință de acesta.

Aluminiul există sub forma cationului hexaaqua Al3+ în soluțiile de apă și poate fi dizolvat pentru a forma hidroxid de aluminiu, Al(OH)3, în soluții acide, în timp ce în soluțiile alcaline rămâne solubil până la pH = 10, când precipită sub forma mineralului aluminar.

Aluminar este un produs secundar periculos al industriei de topire a aluminiului primar, constând din toate materialele de căptușeală a celulelor rămase în urmă într-o topitorie de aluminiu, cum ar fi carbonul din pereții laterali și blocurile de carbură de siliciu, materialele refractare de jos, materialele izolante rămase în urma operațiunilor de îndepărtare a căptușelii oalelor din întreaga lume. Eliminarea corespunzătoare rămâne una dintre cele mai mari provocări de mediu cu care se confruntă în prezent topitoriile de aluminiu primar la nivel mondial.