什么是铝？

铝是世界上利用率最高的有色金属之一，从汽水罐到汽车保险杠，并具有药用价值。

铝土矿是一种开采出来的矿物，是氧化铝的主要来源。这种工艺被称为 "铝土矿冶炼"，从矿石中提取这种氧化物。

它是一种自然元素

铝是最丰富的元素之一，存在于从饮料罐到铝箔、厨房用具、窗框和飞机部件等众多产品中。铝的特性使其具有柔软、轻质、延展性、耐腐蚀和无毒等特点，因此它既经济又用途广泛--很容易通过铸造或机械加工形成复杂的形状；其延展性在所有金属中排名第二，而其延展性在所有金属中排名第六；此外，铝还能很容易地结合成各种合金，并与其他金属形成新的合金，因此铝是当今用途最广泛的元素之一！

铝的原子序数为 13，位于元素周期表的第十三周期。作为一种具有三个价电子的后过渡金属，铝在常温下具有很强的化学反应性和固态性；它的导电性使其能够有效地满足热能和电能的需求；此外，它还是一种良好的绝缘体，可防止腐蚀；纯铝看起来柔软且呈银色，它能自然地抵抗空气氧化，在其表面形成保护性氧化层。

自古埃及和美索不达米亚发现铝以来，铝就一直被用于染料和抛光剂，以增强颜色。早在公元 2 年，老普林尼就在他的百科全书中记载了铝的用途。

尽管科学家们很早就知道铝，但直到 19 世纪才开始大规模提取铝。1825 年，汉斯-克里斯蒂安-奥斯特德（Hans Christian Oersted）通过电解硫酸铝钾溶液，生产出了少量铝；汉弗莱-戴维（Humphrey Davy）最初将这种新元素命名为 "矾"，后来改为铝；1925 年，美国化学学会正式接受了这种金属的名称。

铝并不是天然存在的元素，而是与其他元素结合在矿物和岩石中，例如铝土矿。纯铝的反应性太强，不适合在自然界中使用，但很容易与氧气和地壳中的其他元素结合。

它是一种金属

铝的原子序数为 13，是地球上含量最高的三种元素之一。铝密度低，具有出色的机械性能和耐腐蚀性能，因此被广泛应用于工业领域以及汽车、火车和飞机等家用产品或家居用品中。

纯铝在自然界中很难获得，因为它与氧气反应生成化合物氧化铝，因此提取铝需要从地球上开采铝土矿，并用铝土矿破碎机进行加工，然后将其粉碎并与粘土和二氧化硅混合，在窑中加热，最后过滤形成熔融氧化铝，作为各种产品的原材料。

由铝转化而来的纯铝可以被生产出来。这种形式的铝不含合金元素，杂质含量也很低；可用于包括包铝在内的多种合金中。纯铝是食品包装和烹饪用具的重要成分，由于其轻质高强的特性，也被汽车和航空航天工业广泛使用。

现有多达 100 种不同的铝合金，每种合金都是为满足特定行业要求而定制的。它们包括热处理和可焊接合金、热处理工艺、焊接应用或非热处理方法；所有这些合金最初都是以这种方式加工的铝土矿，最终加入硅和镁元素，形成能够耐高温的更强合金；其中 6xxx 和 7xxx 经常用于商用飞机的生产。

铝是一种非常灵活的金属，可应用于运输、建筑、建造、制造和航空航天领域。铝的易加工性、耐腐蚀性和轻质特性使其非常适合用于汽车，以减少燃料消耗和碳排放；饮料/食品包装用途包括窗户护壁板屋顶材料，而其轻质特性也使其适用于航空航天部件制造。

它是一种合金

铝是一种可以与其他元素结合形成合金的元素，从汽水罐和飞机到汽车和汽水罐，这些合金在现代生活中扮演着不可或缺的角色。铝的质地较软，强度较低，因此不适合某些应用；但与其他金属制成合金后，铝的强度会大大提高。7075 就是这样一种合金，由于其强度重量比优于钢材，因此在军用工艺品中很受欢迎；此外，它还具有出色的抗疲劳性和可加工性，因此是一种极佳的选择。其他铝合金（如 6000 系列）也具有惊人的强度/耐腐蚀性能。

作为铝生产过程的一部分，首先必须使用化学溶液溶解铝土矿原料，去除其中的杂质。完成这一步骤后，铝就可以被分离出来，并在熔炉中熔炼成铝锭，铝锭可以通过轧制、挤压或铸造进一步加工成板材，以供进一步使用。

合金可以通过冷加工、合金化和热处理得到强化。添加硅和镁等添加剂可提高合金的强度、铸造性能和耐腐蚀性。

所有锻造铝合金都可根据合金元素及其含量进行分类。其名称编号的第一位数字表示合金系列，后两位数字表示杂质含量。它们还可以根据所使用的主要合金元素及其含量进一步细分，然后再根据所使用元素的等级进一步细分。

铝的比重低，按体积计算，它比其他大多数金属都要轻得多，因此处理和运输起来比其他许多金属都要简单和便宜。此外，由于铝具有导电性和出色的耐大气腐蚀和耐腐蚀性，它在汽车、飞机和高层建筑项目等工业领域有着广泛的应用。

它是一种废品

铝是一种非常有用的材料，可用于建筑、耐用消费品（如冰箱和烹饪用具）、导体和建筑材料。铝的多功能性使其得以广泛应用：在建筑材料、耐用消费品（如冰箱和烹饪用具）、导体中，铝通常被添加适量的其他金属和硅，以增强其在特定应用中的性能；铝甚至被用于飞机制造和车辆减重，包括汽车、自行车和飞机。铝还可用于包装食品容器以及利用其特性的食品和饮料包装及铝箔容器。

铝合金由铝与其他金属的混合物组成，因其强度、硬度和耐用性以及比钢和铜等金属更容易成型而经常被使用。由于这些优点，铝在需要轻质包装的产品（如汽水罐）中成为一种极具吸引力的材料。

铝的生产涉及一个复杂的过程，包括开采铝土矿和提炼铝土矿以生产氧化铝，然后再熔化制成铝。铝土矿的开采可能会造成严重污染，并产生大量废物；此外，铝土矿的高能耗加工过程可能会导致水坝决堤，将有毒的红泥释放到河流中，造成溢流。

虽然铝不会以最纯净的形式自然存在，但它确实以各种形式存在于地壳中，约占地壳质量的 8%。然而，由于铝的高活性特性，氧气很容易与铝结合，因此不容易找到纯铝。

铝在水溶液中以六价阳离子 Al3+ 的形式存在，在酸性溶液中可溶解形成氢氧化铝 Al(OH)3，而在碱性溶液中，铝在 pH = 10 之前仍可溶解，此时会沉淀为矿物铝。

铝矾土是原铝冶炼工业的一种有害副产品，由铝冶炼过程中留下的所有炉衬材料组成，如侧壁碳块和碳化硅块、底部耐火材料、世界各地拆除炉衬时留下的隔热材料等。妥善处理仍是当今全球原铝冶炼厂面临的最大环境挑战之一。