Tìm hiểu về nhôm, yếu tố dồi dào nhất của hành tinh

Nhôm (còn gọi là nhôm) là thành phần kim loại dồi dào nhất trong vỏ trái đất. Và đó cũng là một điều tốt vì chúng tôi sử dụng rất nhiều điều đó. Khoảng 41 triệu tấn được nấu chảy mỗi năm và được sử dụng trong một loạt các ứng dụng. Từ cơ thể tự động đến lon bia, và từ dây cáp điện đến da máy bay, nhôm là một phần rất lớn trong cuộc sống hàng ngày của chúng tôi.

Tài sản

• Ký hiệu nguyên tử: Al
• Số nguyên tử: 13

Các thành phần của kim loại: Sau khi chuyển đổi kim loại

• Mật độ: 2. 70 g / cm
• 3 ^{Điểm nóng chảy: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) < Điểm sôi: 4566 ° F (2519 ° C)}
• Độ cứng của Moh: 2.75
• Đặc điểm
• Nhôm là loại kim loại nhẹ, có độ dẫn cao, phản xạ và không độc hại có thể gia công dễ dàng. Độ bền của kim loại và nhiều tính chất thuận lợi làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

Các thành phần nhôm được sử dụng bởi người Ai Cập cổ đại như thuốc nhuộm, mỹ phẩm và thuốc men, nhưng chỉ đến 5000 năm sau, con người mới phát hiện ra làm thế nào để làm sạch nhôm kim loại tinh khiết. Không có gì ngạc nhiên khi sự phát triển các phương pháp sản xuất kim loại nhôm trùng hợp với sự xuất hiện của điện vào thế kỷ 19, vì luyện nhôm đòi hỏi số lượng điện đáng kể.

Một bước đột phá lớn trong sản xuất nhôm là vào năm 1886 khi Charles Martin Hall phát hiện ra rằng nhôm có thể được sản xuất bằng cách sử dụng điện phân giảm.

Cho đến thời điểm đó, nhôm đã được hiếm hơn và đắt hơn vàng. Tuy nhiên, trong vòng hai năm sau khi phát hiện của Hall, các công ty nhôm đã được thành lập ở châu Âu và Mỹ.

Trong suốt thế kỷ 20, nhu cầu nhôm đã tăng đáng kể, đặc biệt trong ngành công nghiệp vận tải và đóng gói.

Mặc dù kỹ thuật sản xuất không thay đổi đáng kể nhưng chúng đã trở nên hiệu quả hơn đáng kể. Trong 100 năm qua, lượng năng lượng tiêu thụ để sản xuất một đơn vị nhôm đã giảm 70%.

Sản xuất

Sản xuất nhôm từ quặng phụ thuộc vào oxit nhôm (Al2O3), được chiết xuất từ ​​quặng bauxite. Bauxite thường chứa 30-60% nhôm oxit (thường được gọi là nhôm) và thường xuyên được tìm thấy gần mặt đất. Quá trình này có thể được chia thành hai phần; (1) khai thác alumina từ bauxite, và (2), việc luyện kim nhôm từ alumina.

Việc tách alumin thường được thực hiện bằng cách sử dụng quy trình Bayer. Điều này bao gồm việc nghiền bauxite thành bột, trộn nó với nước để tạo ra một bùn, làm nóng và thêm soda caustic (NaOH). Soda ăn da giải thể alumina, cho phép nó đi qua các bộ lọc, để lại các tạp chất phía sau.

Dung dịch aluminate sau đó được đổ vào bể lắng, nơi các hạt hydroxit nhôm được thêm vào như là 'hạt giống'. Sự kích thích và làm mát dẫn đến kết tủa hydroxit nhôm lên trên vật liệu hạt, sau đó được làm nóng và làm khô để tạo ra alumina.

Các tế bào điện phân được sử dụng để làm nhôm nhôm từ alumina trong quá trình phát hiện bởi Charles Martin Hall.

Alumina được cho vào trong các tế bào được hòa tan trong dung dịch cryolite lỏng chảy ở nhiệt độ 1742F ° (950C °).

Dòng điện trực tiếp từ 10 000-300 000A được gửi từ anode carbon trong tế bào qua hỗn hợp tới vỏ catốt. Dòng điện này phân hủy alumina thành nhôm và oxy. Oxy phản ứng với carbon để tạo ra carbon dioxide, trong khi nhôm bị hút vào lớp tế bào cacbon cacbon.

Nhôm sau đó có thể được thu gom và đưa vào lò nung có thể nhúng vật liệu nhôm có thể tái chế. Khoảng một phần ba tổng số nhôm được sản xuất ngày nay là từ vật liệu tái chế. Theo khảo sát địa chất Hoa Kỳ, các nước sản xuất nhôm lớn nhất trong năm 2010 là Trung Quốc, Nga và Canada.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của nhôm rất nhiều trong danh sách, và do đặc tính đặc biệt của kim loại, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các ứng dụng mới một cách thường xuyên.

Nói chung, nhôm và các hợp kim của nó được sử dụng trong ba ngành công nghiệp chính; vận chuyển, đóng gói, và xây dựng.

Nhôm, dưới nhiều hình thức và hợp kim, rất quan trọng đối với các bộ phận cấu tạo (khung và thân) của máy bay, ô tô, tàu hỏa và tàu thuyền. Khoảng 70% số máy bay thương mại bao gồm các hợp kim nhôm (được đo bằng trọng lượng). Cho dù bộ phận này đòi hỏi sự căng thẳng hoặc chống ăn mòn, hay chịu được nhiệt độ cao, loại hợp kim được sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu của từng bộ phận.

Khoảng 20% ​​tổng lượng nhôm được sản xuất được sử dụng trong các vật liệu bao gói. Nhôm foil là vật liệu đóng gói phù hợp cho thực phẩm do không độc hại, đồng thời nó cũng là chất trám kín thích hợp cho các sản phẩm hóa học vì tính phản ứng thấp và không thấm nước, nước và oxy. Riêng ở Mỹ, mỗi năm vận chuyển khoảng 100 tỷ lon nhôm. Hơn một nửa trong số này cuối cùng được tái chế.

Do độ bền và tính chống ăn mòn, khoảng 15% nhôm được sản xuất mỗi năm được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng. Điều này bao gồm cửa sổ và khung cửa, mái, vách, khung kết cấu, cũng như các máng xối, cửa chớp và cửa nhà để xe.

Độ dẫn điện của nhôm cũng cho phép nó được sử dụng trong dây dẫn đường dài. Củng cố bằng thép, hợp kim nhôm có hiệu quả về chi phí hơn đồng và giảm sự chùng xuống do trọng lượng nhẹ của chúng.

Các ứng dụng khác cho nhôm bao gồm vỏ và bộ tản nhiệt cho thiết bị điện tử gia dụng, cột đèn chiếu sáng đường phố, thiết bị kết cấu giàn khoan, cửa sổ nhôm tráng, dụng cụ nấu ăn, dơi bóng chày và các thiết bị an toàn phản xạ.

Nguồn:

Phố, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

Kim loại trong Dịch vụ của Con người

. Phiên bản thứ 11 (1998).

USGS. Tóm tắt hàng hóa khoáng sản: Nhôm (2011). // minerals. usgs. gov / minerals / pubs / commodity / aluminum /

_{Theo dõi Terence trên Google+}