Металлический элемент алюминий — третий по распространенности элемент в коре Земли, составляющий 8% почвы и горных пород планеты (на кислород и кремний приходится 47% и 28% соответственно). В природе алюминий встречается только в химических веществах. В нем есть и другие элементы, такие как сера, кремний и кислород. Чистый металлический алюминий можно экономически выгодно производить только из оксида алюминия. Дополнительная информация.
Металлический алюминий обладает многими свойствами, которые делают его полезным в широком спектре применений. Он легкий, прочный, немагнитный и нетоксичный. Он работает от тепла и электричества и отражает тепло и свет. Он прочен, но прост в обращении и сохраняет устойчивость к сильным морозам, не будучи хрупким. Алюминиевые поверхности быстро окисляются, образуя невидимый барьер для коррозии. Кроме того, алюминий можно легко и экономично перерабатывать в новые изделия.
Фон
Соединения алюминия доказали свою полезность на протяжении тысяч лет. Они использовались в течение приблизительно 5 000БК.Персидские гончары создали самые прочные глиняные сосуды, содержащие оксид алюминия. Древние египтяне и вавилоняне использовали соединения алюминия в красках для тканей, косметике и лекарствах. Однако к началу 19 века алюминий был признан элементом и выделен в чистый металл. Трудность извлечения алюминия из его природных соединений сделала этот металл дефицитным в течение многих лет после полувека, когда его находка все еще была такой же редкой и драгоценной, как серебро.
В 1886 году двое 22-летних ученых независимо друг от друга разработали процесс плавки и создали экономичное массовое производство алюминия. Известный американским и французским изобретателям как процесс Холла-Эррола, до сих пор остается основным методом производства алюминия.Процесс Байера для обработки алюминиевых руд, разработанный компанией Austrian Chemicals в 1888 году, также сделал экономически выгодным массовое производство алюминия внес значительный вклад в развитие процесса Байера.
В 1884 году в США было произведено 125 фунтов (60 кг) алюминия, который продавался примерно по той же цене, что и серебро; в 1995 году американские заводы произвели 7,8 млрд фунтов (3,6 млн тонн) алюминия, при этом цены на серебро были в 75 раз выше цен на алюминий.
сырьевые ресурсы
Соединения алюминия содержатся во всех видах глины, но самой полезной рудой для производства чистого алюминия является боксит. Боксит состоит на 45-60% из оксида алюминия и различных примесей, таких как песок, железо и другие металлы. Некоторые месторождения бокситов представляют собой твердую породу, но большинство состоит из относительно мягкого шлама, который легко вынимать из открытых шахт. Австралия производит более трех мировых запасов бокситов: для производства 1 кг (0,5 кг) металлического алюминия требуется около 2 кг бокситов.
Каустическая сода (гидроксид натрия) используется для растворения соединений алюминия в бокситах и отделения их от грязи. В зависимости от состава бокситовой руды в процессе добычи могут использоваться относительно небольшие количества других химических веществ.
Алюминий производится в два этапа: процесс Байера для обработки бокситовой руды с целью получения оксида алюминия и процесс Холла-Герольда для плавления оксида алюминия и получения чистого алюминия.
Производство алюминия. Крахмал, известь и сульфид натрия — вот некоторые примеры.
Криолитос, соединение, состоящее из натрия, алюминия и фторида, используется в качестве электролита (проводящей среды) в процессе плавки. Когда-то в Гренландии сетовали на природные криолиты, но теперь их синтезируют для использования в производстве алюминия. Фторид алюминия добавляется для снижения температуры плавления раствора электролита.
Другим основным компонентом, используемым в процессе плавки, является углерод. Угольные электроды передают электричество через электролит. Во время плавления часть углерода расходуется, кислород соединяется и образуется углекислый газ. Фактически, на каждый фунт (2,2 кг) произведенного алюминия приходится около половины фунта (0,2 кг) углерода. Часть углерода, используемого при плавке алюминия, является углеродом нефтепереработки. Избыток углерода получают из углерода.
Для плавления алюминия требуется большое количество электроэнергии, так как при этом происходит прохождение электричества через расплавленный электролит. В среднем для производства 2 фунтов (1 кг) алюминия требуется 15 кВт/ч. Стоимость электроэнергии составляет примерно одну треть от стоимости плавки алюминия.
Была ли ваша статья полезной?
