Ալյումինի հատկությունները, բնութագրերը, պատմությունը եւ կիրառումը
Ալյումին (նաեւ հայտնի է որպես ալյումին) ամենաթույլ մետաղական տարրն է երկրի խառնարանում: Եվ դա լավ բան է, քանի որ մենք շատ ենք օգտագործում: Ամեն տարի մոտ 41 մլն տոննա մանրացված են եւ աշխատում են լայն կիրառական ծրագրերի մեջ: Ավտո մարմիններից մինչեւ գարեջուր խցիկներ, իսկ էլեկտրական մալուխներից մինչեւ օդանավերի մաշկը, ալյումինը մեր առօրյա կյանքի շատ մեծ մասն է:
Հատկություններ
- Ատոմային խորհրդանիշ. Ալ
- Ատոմային համարը `13
- Element Կատեգորիա: Post-transition metal
- Խտություն `2.70 գ / սմ 3
- Հալման կետ `1220.58 ° F (660.32 ° C)
- Եռման կետ `4566 ° F (2519 ° C)
- Moh's Hardness: 2.75
Բնութագրերը
Ալյումինը թեթեւ, բարձր հաղորդունակ, ռեֆլեկտիվ եւ ոչ թունավոր մետաղ է, որը հեշտությամբ կարելի է մշակել: Մետաղի երկարակեցությունը եւ բազմաթիվ շահավետ հատկությունները այն դարձնում են իդեալական նյութ բազմաթիվ արդյունաբերական ծրագրերի համար:
Պատմություն
Ալյումինի միացությունները օգտագործվում էին հին եգիպտացիների կողմից որպես ներկանյութեր, կոսմետիկա եւ դեղամիջոցներ, սակայն այն չի եղել մինչեւ 5000 տարի անց, երբ մարդիկ հայտնաբերեցին, թե ինչպես կարելի է մաքուր մետաղական ալյումինի լվանալ: Զարմանալի չէ, որ ալյումինե մետաղ արտադրելու մեթոդների զարգացումը համընկավ 19-րդ դարում էլեկտրականության հետ, քանի որ ալյումինե մալուխը պահանջում է զգալի քանակությամբ էլեկտրաէներգիա:
Ալյումինի արտադրության խոշոր առաջընթացը եկավ 1886 թ.-ին, երբ Charles Martin Hall- ը հայտնաբերեց, որ ալյումինը կարող է արտադրվել էլեկտրոլիտային կրճատմամբ:
Մինչեւ այդ ժամանակ ալյումինը ավելի հազվադեպ էր եւ ավելի թանկ էր, քան ոսկին: Այնուամենայնիվ, Հոլի հայտնագործության երկու տարիների ընթացքում ստեղծվել են ալյումինե ընկերություններ Եվրոպայում եւ Ամերիկայում:
20-րդ դարի ընթացքում ալյումինի պահանջարկը զգալիորեն աճել է, հատկապես տրանսպորտի եւ փաթեթավորման ոլորտներում:
Թեեւ արտադրական տեխնիկան զգալիորեն չի փոխվել, նրանք դարձել են ավելի արդյունավետ: Վերջին 100 տարվա ընթացքում ալյումինի մեկ միավոր արտադրելու համար սպառված էներգիայի քանակը նվազել է 70% -ով:
Արտադրություն
Հանքանյութի ալյումինի արտադրությունը կախված է ալյումինի օքսիդից (Al2O3), որը արդյունահանվում է բոքսիտի հանքաքարից: Բոքսիտը սովորաբար պարունակում է 30-60% ալյումինի օքսիդ (սովորաբար կոչվում է ալյումին) եւ պարբերաբար հայտնաբերվում է երկրի մակերեւույթի մոտ: Այս գործընթացը կարող է բաժանվել երկու մասի. (1) հանքանյութի բոքսիտի արդյունահանումը, եւ (2), ալյումինից մետաղից պատրաստելը:
Ալյումինի բաժանումը սովորաբար արվում է այն բանից, ինչ հայտնի է որպես Bayer Process- ը: Սա ներառում է բոքսիտի ջախջախիչը փոշի մեջ, ջրի մեջ խառնելով, շաղ տալ, ջեռուցել եւ ավելացնել քաղցր սոդա (NaOH): Կարտեզային սոդա լուծվող ալյումին է, որը թույլ է տալիս այն անցնել զտիչներով, թողնելով կեղտը ետեւում:
Ալյումինային լուծումը այնուհետեւ drained into precipitator տանկեր, որտեղ ալյումինե հիդրոօքսիդի մասնիկները ավելացվում են որպես «սերմ»: Խառնուրդը եւ սառեցումը արդյունքում առաջացնում են ալյումինե հիդրոքսիդը `սերմացու նյութի վրա, որը այնուհետեւ ջեռուցվում եւ չորացնում է ալյումինի արտադրման համար:
Էլեկտրալիտային բջիջները օգտագործվում են Ալլինգի կողմից ալլумենից հոտազերծելու համար, որը հայտնաբերել է Չարլզ Մարտին Հոլլը:
Ալյումինան սնվում է բջիջների մեջ, լուծված է 1742F ° (950C °) ջերմաստիճանի կուլոլիտի ֆտորացված լոգանքով:
10,000-300,000 Ա-ից ցանկացած ուղղակի հոսանք է խառնուրդի մեջ ցածր ածխածնի անոդների միջոցով: Այս էլեկտրական ճառագայթումը խախտում է ալյումինինը ալյումինի եւ թթվածնի մեջ: Թթվածինը արձագանքում է ածխածնի հետ, ածխաթթու գազի արտադրության համար, իսկ ալյումինը ներգրավված է ածխածնի կաթոդային բջիջների վրա:
Այնուհետեւ ալյումինը կարող է հավաքվել եւ տեղափոխվել վառարաններ, որտեղ կարող են ավելացվել վերամշակելի ալյումինե նյութ: Այսօր արտադրված ալյումինի մեկ երրորդը գալիս է վերամշակված նյութից: ԱՄՆ-ի Երկրաբանական հետազոտությունների համաձայն, 2010 թվականին ամենամեծ ալյումինի արտադրող երկրներն են Չինաստանը, Ռուսաստանը եւ Կանադան:
Դիմումները
Ալյումինի դիմումները շատերի համար ցուցադրվում են, եւ մետաղի հատուկ հատկությունների պատճառով հետազոտողները պարբերաբար նոր հայտեր են գտնում:
Ընդհանուր առմամբ, ալյումինե եւ նրա բազմաթիվ խառնուրդներ օգտագործվում են երեք հիմնական ոլորտներում. փոխադրումը, փաթեթավորումը եւ շինարարությունը:
Ալյումին, տարբեր ձեւերով եւ համաձուլվածքներով, կարեւոր է օդանավի, ավտոմոբիլների, գնացքների եւ նավակների կառուցվածքային բաղադրամասերի (շրջանակների եւ մարմինների) համար: Որոշ առեւտրային ինքնաթիռների 70% -ը բաղկացած է ալյումինե համաձուլվածքներից (չափված քաշով): Անկախ նրանից, թե սառը կամ կոռոզիոն դիմադրություն է պահանջվում, կամ բարձր ջերմաստիճանների հանդուրժողականությունը, օգտագործվող խառնուրդի տեսակը կախված է յուրաքանչյուր բաղադրիչի պահանջներից:
Արտադրվող ալյումինի մոտ 20% -ը օգտագործվում է փաթեթավորման նյութերի մեջ: Ալյումինե փայլաթիթեղը սննդի համար պիտանի փաթեթավորող նյութ է, քանի որ այն ոչ թունավոր է, մինչդեռ դա նաեւ քիմիական արտադրանքի համար պիտանի նյութ է, քանի որ այն ունի ցածր ռեակտիվություն եւ անթափանց է թեթեւ, ջրի եւ թթվածնի համար: Միայն ԱՄՆ-ում ամեն տարի առաքվում են շուրջ 100 մլրդ ալյումինե խցիկներ: Դրանց կեսից ավելին, ի վերջո, վերամշակված են:
Դրա կայունության եւ կորոզիայի դիմադրության պատճառով յուրաքանչյուր տարի արտադրվող ալյումինի մոտ 15% -ը օգտագործվում է շինարարական ծրագրերում: Սա ներառում է պատուհանների եւ դռների շրջանակներ, տանիք, սայթաքում եւ կառուցվածքային շրջանակներ, ինչպես նաեւ վառարաններ, շվաքարաններ եւ ավտոտնակ դռներ:
Ալյումինի էլեկտրական հաղորդունակությունը թույլ է տալիս նաեւ այն օգտագործել երկարատեւ հաղորդիչ գծերում: Պողպատով ամրացված, ալյումինե համաձուլվածքները ավելի թանկ են, քան պղնձը եւ նվազեցնում են սահունությունը իրենց թեթեւ քաշի շնորհիվ:
Ալյումինի համար նախատեսված այլ ծրագրեր ներառում են սպիրտային էլեկտրոնիկայի, փողոցային լուսավորության բեւեռների, նավթատարի վերին կառույցների, ալյումինե կաղապարով պատուհանների, խոհանոցային պարագաների, բեյսբոլի բծերի եւ ռեֆլեկտիվ անվտանգության սարքեր:
Աղբյուրները.
Փողոց, Արթուր Եւ Ալեքսանդր, WO 1944. Մետաղներ մարդուն ծառայությունում : 11-րդ հրատարակություն (1998):
USGS- ը: Հանքային ապրանքի ամփոփում. Ալյումինե (2011): http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/