Alüminiumin xüsusiyyətləri, xüsusiyyətləri, tarixi və tətbiqi
Alüminium (həmçinin alüminium kimi tanınır) yer qabığının ən zəngin metal elementidir. Və bu da yaxşı bir şeydir, çünki bir çoxunu istifadə edirik. Hər il təxminən 41 milyon ton əridilmişdir və geniş tətbiq edilən ərizələrlə məşğul olur. Avtomatik orqanlardan pivə qutularına qədər, elektrik kabellərindən təyyarə dərilərinə qədər, alüminium gündəlik həyatımızın çox böyük bir hissəsidir.
Properties
- Atomik Sembol: Al
- Atom nömrəsi: 13
- Element Kateqoriya: Post-keçid metal
- Sıxlıq: 2.70 q / sm3
- Ərimə nöqtəsi: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
- Qaynar nöqtəsi: 4566 ° F (2519 ° C)
- Moh'nin sərtliyi: 2.75
Xüsusiyyətlər
Alüminium asanlıqla işlənə bilən yüngül, yüksək ötürücülü, əks etdirici və qeyri-zəhərli bir metaldir. Metalın dayanıqlığı və çoxsaylı faydalı xüsusiyyətləri bir çox sənaye tətbiqləri üçün ideal bir materialdır.
Tarix
Alüminium birləşmələri boyalar, kosmetika və dərman kimi köhnə misirlilər tərəfindən istifadə olunmuşdur, lakin 5000 il bundan sonra insanlarda saf metal alüminiumdan necə kəpəkləndiyini aşkar etmişdir. Təəccüblü deyil ki, alüminium metal istehsalı metodlarının inkişafı 19-cu əsrdə elektrik enerjisi ilə yanaşı gəldi, çünki alüminium əriməsi əhəmiyyətli miqdarda elektrik tələb edir.
Alüminium istehsalında böyük bir sıçrayış 1886-cı ildə Charles Martin Hall alüminium elektrolitik azaldılması ilə istehsal edilə biləcəyini aşkar edərkən gəldi.
O zamana qədər alüminium qızıldan daha nadir və daha bahalı idi. Ancaq, Hall-in kəşfi iki il ərzində Avropada və Amerikada alüminium şirkətləri quruldu.
20-ci əsrdə, xüsusilə nəqliyyat və qablaşdırma sənayesində alüminium tələbi əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır.
İstehsal üsulları əhəmiyyətli dərəcədə dəyişməməsinə baxmayaraq, onlar daha təsirli hala gəldi. Son 100 ildə bir ədəd alüminium istehsal edən istehlak edilən enerji miqdarı 70% azalıb.
İstehsalat
Cevherdən alüminium istehsalı boksit filizindən hasil edilən alüminium oksiddən (Al2O3) asılıdır. Boksit adətən 30-60% alüminium oksidi (adətən alümina adlandırılır) və yer üzünün səthində müntəzəm olaraq aşkar olunur. Bu proses iki hissəyə bölünə bilər; (1) boksitdən alüminanın çıxarılması, və (2) alüminium metalinin alüminadan əriməsi.
Bayer prosesi olaraq bilinən şeylərdən istifadə edərək, alüminanın ayrılması normaldır. Bu, boksitin bir toza sarsıdılmasını, çirkab suyu qarışdırmaq, qızartma və kostik soda (NaOH) əlavə etmək üçün su ilə qarışdırmaqdan ibarətdir. Kauçuk soda alüminanı buraxır və bu, filtrlərdən keçməsinə və çirkləri tərk etməyə imkan verir.
Alüminat həll yolu daha sonra alüminium hidroksidin parçacıqları "toxum" olaraq əlavə edildikdə çöküntü tanklarına boşaldılır. Qarışıq və soyutma alüminium hidroksid toxum materialına çökür, nəticədə alümina istehsal etmək üçün qızdırılır və qurudulur.
Elektrolitik hüceyrələr Charles Martin Hall tərəfindən kəşf edilən prosesdə alüminadan alüminiumdan bükmək üçün istifadə olunur.
Hüceyrələrə qidalanan alümina 1742F ° (950 ° C) temperaturda eritilmiş kriolitin florlanmış bir banyosunda həll olunur.
Hər yerin 10,000-300,000 A aralığında birbaşa cərəyanı qarışıqdan bir katot qabığına qədər hüceyrədə olan karbon anodlarından göndərir. Bu elektrik cərəyanı alüminanı alüminium və oksigenə çevirir. Karbon dioksidi istehsal etmək üçün oksigen karbonla reaksiya verir, alüminium karbon katot hüceyrə astarına çəkilir.
Alüminium daha sonra təkrar istifadə edilə bilən alüminium materialın əlavə oluna biləcəyi sobalara toplana bilər. Hazırda çıxarılan bütün alüminiumun təxminən üçdə biri təkrar materialdan gəlir. ABŞ Geoloji Tədqiqatına görə, 2010-cu ildə ən böyük alüminium istehsal edən ölkələr Çin, Rusiya və Kanada idi.
Proqramlar
Alüminium tətbiqi çox sayda siyahıya sahibdir və metalin xüsusi xüsusiyyətləri səbəbindən tədqiqatçılar müntəzəm olaraq yeni tətbiqlər tapırlar.
Ümumiyyətlə, alüminium və onun bir çox ərintiləri üç böyük sənayedə istifadə olunur; nəqliyyat, qablaşdırma və tikinti.
Alüminium, müxtəlif formalarda və ərintilərdə, təyyarələrin, avtomobilin, qatarların və gəmilərin struktur komponentləri (çərçivələri və orqanları) üçün vacibdir. Bəzi kommersiya təyyarələrinin 70% -i alüminium ərintilərindən (çəki ilə ölçülmüş) ibarətdir. Partiyanın stress və ya korroziya müqavimətini tələb etməsi və ya yüksək temperaturda tolerantlıq tələb olunduqda, istifadə olunan ərintinin növü hər bir komponentin tələblərinə əsaslanır.
Hazırlanan bütün alüminiumdan təxminən 20% qablaşdırma materiallarında istifadə olunur. Alüminium folqa yemək üçün uyğun bir qablaşdırma materialdır, çünki bunun qeyri-zəhərli olmasının yanında, aşağı reaktivlik səbəbi ilə kimyəvi məhsullar üçün uyğun bir sızdırmazlıq təşkil edir və yüngül, suya və oksigenə keçir. Yalnız ABŞ-da, təxminən 100 milyard alüminium qutu hər il sevk edilir. Bunların yarısından çoxu nəticədə geri çevrilir.
Onun davamlılığı və korroziyaya davamlılığı səbəbindən hər il istehsal edilən alüminiumun təxminən 15% -i tikinti proqramlarında istifadə olunur. Bunlara pəncərələr və qapı çərçivələri, çatı örtükləri, sidinglər və struktur çərçivələri daxildir, o cümlədən oluklar, kepenkler və qaraj qapıları.
Alüminium elektrik keçiriciliği də uzun məsafədə aparıcı xəttlərdə istifadəyə imkan verir. Çelik ilə təchiz edilmiş, alüminium ərintiləri misdan daha səmərəli və onların yüngülliyi səbəbiylə sarkma azaldır.
Alüminium üçün digər tətbiqlər istehlakçı elektronika, küçə işıqlandırma dirəkləri, yağ qurğusu üst quruluşları, alüminium örtüklü pəncərələr, yemək qabları, beysbol yarasaları və əks etdirici təhlükəsizlik cihazları üçün mərmilər və səthlər daxildir.
Mənbələr:
Küçə, Arthur. & Alexander, WO 1944. İnsan Xidmətində Metaller . 11-ci nəşr (1998).
USGS. Mineral Əmtəə Xülasəsi: Alüminium (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/