Lære om aluminium, planetens mest overflodse element

Aluminium (også kjent som aluminium) er det mest vanlige metallelementet i jordskorpen. Og det er også en god ting, fordi vi bruker mye av det. Om lag 41 millioner tonn smeltes hvert år og er ansatt i en bred ordning for søknader. Fra auto-organer til ølbokser, og fra elektriske kabler til flyskinn, er aluminium en veldig stor del av hverdagen.

Egenskaper

• Atomisk symbol: Al
• Atomisk nummer: 13

• Element Kategori: Etter overgangsmetall
• Tetthet: 2. 70 g / cm ³
• Smeltepunkt: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) < Kokpunkt: 4566 ° C (2519 ° C)
• Mohs hardhet: 2. 75
• Egenskaper

Aluminium er et lett, sterkt ledende, reflekterende og giftfritt metall som lett kan bearbeides. Metallets holdbarhet og mange fordelaktige egenskaper gjør det til et ideelt materiale for mange industrielle applikasjoner.

Historier

Aluminiumforbindelser ble brukt av gamle egyptere som fargestoffer, kosmetikk og medisiner, men det var ikke før 5000 år senere at menneskene oppdaget hvordan man smelte ren metallisk aluminium. Ikke overraskende utviklet utviklingen av metoder for å produsere aluminiummetall sammen med adventen av elektrisitet i det 19. århundre, da aluminiumsmelting krever betydelige mengder elektrisitet.

Et stort gjennombrudd i aluminiumproduksjonen kom i 1886 da Charles Martin Hall oppdaget at aluminium kunne produseres ved hjelp av elektrolytisk reduksjon.

Inntil den tiden hadde aluminium vært sjeldnere og dyrere enn gull. Imidlertid ble det innen to år med Halls oppdagelse etablert aluminium selskaper i Europa og Amerika.

I løpet av det 20. århundre vokste etterspørselen etter aluminium betydelig, spesielt innen transport og emballasje.

Selv om produksjonsteknikker ikke har endret seg vesentlig, har de blitt spesielt mer effektive. I løpet av de siste 100 årene har mengden energi forbrukt for å produsere en enhet av aluminium redusert 70%.

Produksjon

Produksjon av aluminium fra malm er avhengig av aluminiumoksid (Al2O3), som ekstraheres fra bauxittmalm. Bauxitt inneholder normalt 30-60% aluminiumoksid (vanligvis referert til som aluminiumoksyd) og finnes jevnlig nær jordens overflate. Denne prosessen kan deles i to deler; (1) utvinning av alumina fra bauxitt, og (2) smelte av aluminiummetall fra alumina.

Separering av alumina i normalt gjort ved hjelp av det som kalles Bayer-prosessen. Dette innebærer å knuse bauksittet i et pulver, blande det med vann for å lage oppslemming, oppvarming og tilsetning av kaustisk soda (NaOH). Den kaustiske brus løsner aluminiumoksyd, noe som gjør det mulig å passere gjennom filtre, etterlater urenheter bak.

Aluminatoppløsningen dreneres deretter til utfeltanker der partikler av aluminiumhydroksyd blir tilsatt som "frø". Omrøring og avkjøling resulterer i aluminiumhydroksyd utfelling på frømaterialet, som deretter oppvarmes og tørkes for å produsere alumina.

Elektrolytiske celler brukes til å smelte aluminium fra alumina i prosessen oppdaget av Charles Martin Hall.

Alumina matet inn i cellene, oppløses i et fluorert bad av smeltet kryolitt ved 1742F ° (950 ° C).

En likestrøm fra hvor som helst fra 10, 000-300, 000A blir sendt fra karbonanodene i cellen gjennom blandingen til et katodeskall. Denne elektriske strømmen bryter ned alumina i aluminium og oksygen. Syret reagerer med karbonet for å produsere karbondioksid, mens aluminiumet tiltrekkes til karbonkatodecellelinjen.

Aluminiumet kan deretter oppsamles og tas til ovner hvor resirkulerbart aluminiummateriale kan tilsettes. Omtrent en tredjedel av alt aluminium som produseres i dag kommer fra resirkulert materiale. Ifølge den amerikanske geologiske undersøkelsen var de største aluminiumproduserende landene i 2010 Kina, Russland og Canada.

Applikasjoner

Aluminiums applikasjoner er for mange til å liste, og på grunn av metallets spesielle egenskaper søker forskerne regelmessig nye applikasjoner.

Generelt brukes aluminium og dets mange legeringer i tre hovedindustrier; transport, emballasje og konstruksjon.

Aluminium, i en rekke former og legeringer, er kritisk for de strukturelle komponentene (rammer og kropper) av fly, biler, tog og båter. Så mye som 70% av noen kommersielle fly består av aluminiumslegeringer (målt etter vekt). Hvorvidt delen krever stress eller korrosjonsbestandighet, eller toleranse for høye temperaturer, er typen av legering som er avhengig av kravene til hver komponentdel.

Omtrent 20% av alle produserte aluminium brukes i emballasjematerialer. Aluminiumsfolie er et egnet emballasjemateriale for mat på grunn av at det er giftfritt, mens det også er et egnet tetningsmiddel for kjemiske produkter på grunn av dets lave reaktivitet og er ugjennomtrengelig for lys, vann og oksygen. Bare i USA blir rundt 100 milliarder aluminiumsburker sendt hvert år. Over halvparten av disse blir til slutt resirkulert.

På grunn av dets holdbarhet og korrosjonsbestandighet, brukes ca 15% av aluminium produsert hvert år i byggeprosjekter. Dette inkluderer vinduer og dørkarmer, taktekking, sidespor og strukturell innramming, samt takrenner, skodder og garasjeporter.

Aluminiums elektriske ledningsevne gjør det også mulig å benytte seg i langdistanse lederledninger. Forsterket med stål, er aluminiumlegeringer mer kostnadseffektive enn kobber og reduserer sagging på grunn av deres lette vekt.

Andre bruksområder for aluminium inkluderer skjell og varmepumpe for forbrukerelektronikk, gatebelysningspoler, oljeplattformer, aluminiumsbelagte vinduer, kjøkkenredskaper, baseballbatterier og reflekterende sikkerhetsanordninger.

Kilder:

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

_{Metaller i tjenesten av mannen}

_{. 11. utgave (1998). usgs. Mineral Commodity Summaries: Aluminum (2011). // mineraler. USGS. gov / mineraler / puber / vare / aluminium / Følg Terence på Google+}