Aluminium (også kjent som aluminium) er det mest tallrike metallelementet i jordskorpen. Og det er bra, også fordi vi bruker mye av det. Rundt 41 millioner tonn smeltes hvert år og brukes i en lang rekke applikasjoner. Fra autokropper til ølbokser, og fra elektriske kabler til flyskinn, er aluminium en veldig stor del av hverdagen vår.
Eiendommer
- Atomisk symbol: Al
- Atomnummer: 13
- Elementkategori: Metall etter overgang
- Tetthet: 2,70 g / cm3
- Smeltepunkt: 660,32 ° C
- Kokepunkt: 2519 ° C (4566 ° F)
- Mohs hardhet: 2,75
Kjennetegn
Aluminium er et lett, meget ledende, reflekterende og ikke-giftig metall som lett kan bearbeides. Metallets holdbarhet og mange fordelaktige egenskaper gjør det til et ideelt materiale for mange industrielle applikasjoner.
Historie
Aluminiumsforbindelser ble brukt av gamle egyptere som fargestoffer, kosmetikk og medisiner, men det var først 5000 år senere at mennesker oppdaget hvordan de kunne smelte rent metallisk aluminium. Ikke overraskende falt utviklingen av metoder for å produsere aluminiummetall sammen med fremkomsten av elektrisitet på 1800-tallet, da smelting av aluminium krever betydelige mengder strøm.
Et stort gjennombrudd i aluminiumsproduksjonen kom i 1886 da Charles Martin Hall oppdaget at aluminium kunne produseres ved hjelp av elektrolytisk reduksjon. Fram til den tid hadde aluminium vært sjeldnere og dyrere enn gull. Innen to år etter Halls funn ble det imidlertid etablert aluminiumselskaper i Europa og Amerika.
I løpet av 1900-tallet økte etterspørselen etter aluminium betydelig, spesielt innen transport- og emballasjebransjen. Selv om produksjonsteknikker ikke har endret seg vesentlig, er de blitt mer effektive. I løpet av de siste 100 årene har mengden energi som forbrukes for å produsere en enhet aluminium redusert med 70%.
Produksjon
Produksjon av aluminium av malm er avhengig av aluminiumoksyd (Al2O3), som trekkes ut fra bauxittmalm. Bauxitt inneholder normalt 30-60% aluminiumoksyd (ofte referert til som aluminiumoksyd) og blir regelmessig funnet nær jordoverflaten. Denne prosessen kan skilles i to deler; (1) ekstraksjon av aluminiumoksyd fra bauxitt, og (2) smelting av aluminiummetall fra aluminiumoksyd.
Separasjon av aluminiumoksyd i normalt utført ved bruk av det som kalles Bayer-prosessen. Dette innebærer å knuse bauxitten til et pulver, blande den med vann for å lage en oppslemming, varme og tilsette kaustisk brus (NaOH). Den kaustiske sodaen løser opp aluminiumoksyd, som lar den passere gjennom filtre, og etterlater urenheter bak seg.
Aluminatløsningen dreneres deretter i utfellingstanker hvor partikler av aluminiumhydroksyd tilsettes som 'frø'. Omrøring og avkjøling resulterer i at aluminiumhydroksyd utfeller ut på såmaterialet, som deretter blir oppvarmet og tørket for å produsere aluminiumoksyd.
Elektrolytiske celler brukes til å smelte aluminium fra aluminiumoksyd i prosessen oppdaget av Charles Martin Hall. Alumina som mates inn i cellene, blir oppløst i et fluorert bad med smeltet kryolit ved 950 ° C.
En likestrøm fra 10.000 til 300.000 A blir sendt fra karbonanodene i cellen gjennom blandingen til et katodeskall. Denne elektriske strømmen bryter alumina ned i aluminium og oksygen. Oksygenet reagerer med karbonet for å produsere karbondioksid, mens aluminiumet blir tiltrukket av karbon-katodecelleforingen.
Aluminiumet kan deretter samles opp og føres til ovner der resirkulerbart aluminiummateriale kan tilsettes. Omtrent en tredel av alt aluminium produsert i dag kommer fra resirkulert materiale. I følge US Geological Survey, den største land som produserer aluminium i 2010 var Kina, Russland og Canada.
applikasjoner
Aluminiums applikasjoner er for mange til å liste, og på grunn av metallets spesielle egenskaper forskere finner nye applikasjoner med jevne mellomrom. Generelt sett er aluminium og dets mange legeringer brukes i tre store næringer; transport, emballasje og konstruksjon.
Aluminium, i en rekke former og legeringer, er avgjørende for strukturelle komponenter (rammer og karosserier) til fly, biler, tog og båter. Så mye som 70% av noen kommersielle fly består av aluminiumslegeringer (målt etter vekt). Enten delen krever spenning eller korrosjonsbestandighet, eller toleranse for høye temperaturer, er typen legering som er avhengig av kravene til hver komponentdel.
Cirka 20% av all produsert aluminium brukes i emballasjematerialer. Aluminiumsfolie er et passende emballasjemateriale for mat på grunn av at det ikke er giftig, mens det også er et egnet fugemasse for kjemiske produkter på grunn av sin lave reaktivitet og er ugjennomtrengelig for lys, vann og oksygen. Bare i USA sendes det rundt 100 milliarder aluminiumsbokser hvert år. Over halvparten av disse blir etter hvert resirkulert.
På grunn av sin holdbarhet og motstand mot korrosjon brukes cirka 15% aluminium produsert hvert år i byggeprogrammer. Dette inkluderer vinduer og dørkarmer, taktekking, sidespor og konstruksjon, samt takrenner, skodder og garasjeporter.
aluminiums elektrisk Strømføringsevne tillater det også å brukes i langdistanseledninger. Forsterket med stål, aluminiumslegeringer er mer kostnadseffektive enn kobber og reduserer slakking på grunn av deres lette vekt.
Andre bruksområder for aluminium inkluderer skall og kjøleribber for forbrukerelektronikk, gatebelysningsstenger, toppkonstruksjoner med oljerigg, aluminiumsbelagte vinduer, kjøkkenutstyr, baseball-flaggermus og reflekterende sikkerhet enheter.
kilder:
Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metaller i tjeneste for mennesket. 11. utgave (1998).
USGS. Mineral Commodity Summaries: Aluminium (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/