Алюминий

Металлический элемент алюминий является третьим по обилию элементом в земной коре, составляющим 8% почвы и горных пород планеты (кислород и кремний составляют 47% и 28% соответственно). В природе алюминий содержится только в химических соединениях с другими элементами, такими как сера, кремний и кислород. Чистый металлический алюминий можно экономично производить только из оксидной руды алюминия. Подробнее тут

Металлический алюминий обладает многими свойствами, которые делают его полезным в широком спектре применений. Он легкий, прочный, немагнитный и нетоксичный. Он проводит тепло и электричество и отражает тепло и свет. Он прочен, но легко поддается обработке, и сохраняет свою прочность при сильном морозе, не становясь хрупким. Поверхность алюминия быстро окисляется, образуя невидимый барьер для коррозии. Кроме того, алюминий можно легко и экономично перерабатывать в новые продукты.

Фон

Соединения алюминия доказали свою полезность на протяжении тысячелетий. Около 5000 года до н. э. , Персидские гончары делали свои самые прочные сосуды из глины, которая содержала оксид алюминия. Древние египтяне и вавилоняне использовали соединения алюминия в красителях для тканей, косметике и лекарствах. Однако только в начале девятнадцатого века алюминий был идентифицирован как элемент и выделен как чистый металл. Сложность извлечения алюминия из его природных соединений делала этот металл редким в течение многих лет; спустя полвека после его открытия он все еще был таким же редким и ценным, как серебро.

В 1886 году два 22-летних ученых независимо разработали процесс плавки, который сделал возможным экономичное массовое производство алюминия. Известный как процесс Холла-Эро в честь его американских и французских изобретателей, этот процесс и сегодня остается основным методом производства алюминия. Процесс Байера по переработке алюминиевой руды, разработанный в 1888 году австрийским химиком, также внес значительный вклад в экономичное массовое производство алюминия.

В 1884 году в Соединенных Штатах было произведено 125 фунтов (60 кг) алюминия, и он продавался примерно по той же цене за единицу, что и серебро. В 1995 году заводы США произвели 7,8 миллиарда фунтов (3,6 миллиона метрических тонн) алюминия, а цена на серебро была в семьдесят пять раз выше цены на алюминий.

сырьевые ресурсы

Соединения алюминия встречаются во всех типах глины, но наиболее полезной для производства чистого алюминия рудой является боксит. Боксит состоит из 45-60% оксида алюминия, а также различных примесей, таких как песок, железо и другие металлы. Хотя некоторые месторождения бокситов представляют собой твердые породы, большинство из них состоят из относительно мягкой грязи, которую легко выкапывать из открытых карьеров. Австралия производит более трети мировых запасов бокситов. Для производства 1 фунта (0,5 кг) металлического алюминия требуется около 4 фунтов (2 кг) бокситов.

Каустическая сода (гидроксид натрия) используется для растворения соединений алюминия, содержащихся в бокситах, отделяя их от примесей. В зависимости от состава бокситовой руды при добыче может быть использовано относительно небольшое количество других химических веществ

Алюминий производится в два этапа: процесс Байера по переработке бокситовой руды с получением оксида алюминия и процесс Холла-Херулта по выплавке оксида алюминия с выделением чистого алюминия.

из алюминия. Крахмал, известь и сульфид натрия-вот некоторые примеры.

 

Криолит, химическое соединение, состоящее из натрия, алюминия и фтора, используется в качестве электролита (токопроводящей среды) в процессе плавки. Природный криолит когда-то добывался в Гренландии, но в настоящее время это соединение производится синтетически для использования в производстве алюминия. Фторид алюминия добавляют для снижения температуры плавления раствора электролита.

Другим основным ингредиентом, используемым в процессе плавки, является углерод. Угольные электроды передают электрический ток через электролит. Во время плавки часть углерода расходуется при соединении с кислородом с образованием углекислого газа. На самом деле на каждый фунт (2,2 кг) произведенного алюминия приходится около половины фунта (0,2 кг) углерода. Часть углерода, используемого при выплавке алюминия, является побочным продуктом переработки нефти; дополнительный углерод получают из угля.

Поскольку выплавка алюминия предполагает пропускание электрического тока через расплавленный электролит, для этого требуется большое количество электроэнергии. В среднем для производства 2 фунтов (1 кг) алюминия требуется 15 киловатт-часов (кВт * ч) энергии. Стоимость электроэнергии составляет около трети стоимости выплавки алюминия.

 

 

Оказалась ли полезной для Вас наша статья?

Оцените статью
Мы расскажем
Добавить комментарий

Adblock
detector