Leren over aluminium, het meest overvloedige element van de planeet

Aluminium (ook wel aluminium genoemd) is het meest voorkomende metaalelement in de aardkorst. En het is ook een goede zaak, omdat we er veel van gebruiken. Ongeveer 41 miljoen ton worden jaarlijks gesmolten en in een brede regeling van toepassingen werkzaam. Van auto-organen tot bierblikken, en van elektrische kabels tot vliegtuigskins, is aluminium een ​​heel groot deel van ons dagelijks leven.

Eigenschappen

• Atoombeeld: Al
• Atoomgetal: 13

• Element Categorie: Na-overgangsmetaal
• Dichtheid: 2. 70 g / cm ³
• Smeltpunt: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) < Kookpunt: 4566 ° F (2519 ° C)
• Moh's Hardheid: 2. 75
• Kenmerken

Aluminium is een lichtgewicht, hoog geleidend, reflecterend en niet-giftig metaal dat gemakkelijk kan worden bewerkt. De duurzaamheid van het metaal en talrijke voordelige eigenschappen maken het een ideaal materiaal voor veel industriële toepassingen.

Geschiedenis

Aluminiumverbindingen werden door oude Egyptenaren gebruikt als kleurstoffen, cosmetica en medicijnen, maar pas na 5000 jaar later ontdekten mensen hoe het pure metallisch aluminium smelt. Het is niet verrassend dat de ontwikkeling van methoden voor het vervaardigen van aluminiummetaal samenviel met de komst van elektriciteit in de 19e eeuw, omdat aluminium smelten aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit vereisen.

Een belangrijke doorbraak in aluminiumproductie kwam in 1886 toen Charles Martin Hall ontdekte dat aluminium met behulp van elektrolytische reductie zou kunnen worden geproduceerd.

Tot dan toe was aluminium zeldzamer en duurder dan goud. Echter, binnen twee jaar na de ontdekking van Hall, werden aluminiumbedrijven in Europa en Amerika opgericht.

In de 20ste eeuw groeide de vraag naar aluminium aanzienlijk, vooral in de transport- en verpakkingsindustrie.

Hoewel de productietechnieken niet in belangrijke mate zijn veranderd, zijn zij bijzonder efficiënt geworden. In de afgelopen 100 jaar is de hoeveelheid energie die wordt verbruikt om een ​​eenheid aluminium te produceren 70% gedaald.

Productie

De productie van aluminium uit erts is afhankelijk van aluminiumoxide (Al2O3), dat uit bauxieterts wordt geëxtraheerd. Bauxiet bevat normaal gesproken 30-60% aluminiumoxide (algemeen aangeduid als aluminiumoxide) en wordt regelmatig gevonden nabij het aardoppervlak. Dit proces kan in twee delen worden gescheiden; (1) de winning van aluminiumoxide uit bauxiet, en (2) het smelten van aluminiummetaal uit aluminiumoxide.

Scheiding van aluminiumoxide in normaal gedaan met behulp van wat bekend staat als het Bayer-proces. Dit houdt in dat het bauxiet wordt verpest in een poeder, mengt het met water om een ​​slurrie te maken, verwarming en kaaszuur (NaOH) toe te voegen. De bijtende soda lost aluminiumoxide op, waardoor het door filters kan doorgaan, waardoor onzuiverheden achterblijven.

De aluminaatoplossing wordt dan in precipitatietanks gedronken, waarbij deeltjes aluminiumhydroxide als 'zaad' worden toegevoegd. Agitatie en koeling resulteren in aluminiumhydroxide die op het zaadmateriaal neerslaat, dat vervolgens wordt verhit en gedroogd om aluminiumoxide te produceren.

Elektrolytische cellen worden gebruikt om aluminium van alumina te smelten in het proces dat is ontdekt door Charles Martin Hall.

Aluminium die in de cellen wordt gevoed, wordt opgelost in een gefluoreerd bad van gesmolten cryoliet bij 1742F ° (950C °).

Een directe stroom, waar dan ook van 10, 000-300, 000A wordt door de mengeling naar de katoendop verzonden vanuit de koolstofanoden in de cel. Deze elektrische stroom breekt het aluminiumoxide in aluminium en zuurstof af. De zuurstof reageert met de koolstof om kooldioxide te produceren, terwijl het aluminium aangetrokken wordt tot de koolstofkathodecelvoering.

Het aluminium kan vervolgens worden verzameld en in oven gebracht waar recyclebaar aluminium materiaal kan worden toegevoegd. Ongeveer eenderde van alle geproduceerde aluminium komt uit recycled materiaal. Volgens het geologische onderzoek van de VS waren de grootste aluminium producerende landen in 2010 China, Rusland en Canada.

Toepassingen

Aluminiumtoepassingen zijn te veel om te vermelden, en door de speciale eigenschappen van de metalen zijn onderzoekers regelmatig nieuwe applicaties.

Over het algemeen worden aluminium en de vele legeringen in drie grote industrieën gebruikt; transport, verpakking en bouw.

Aluminium, in verschillende vormen en legeringen, is cruciaal voor de structurele componenten (frames en lichamen) van vliegtuigen, auto's, treinen en boten. Zoveel als 70% van sommige commerciele vliegtuigen bestaan ​​uit aluminiumlegeringen (gemeten op gewicht). Of het onderdeel stres- of corrosieweerstand vereist, of tolerantie voor hoge temperaturen, het gebruikte legeringslegering is afhankelijk van de eisen van elk onderdeel.

Ongeveer 20% van alle geproduceerde aluminium wordt gebruikt in verpakkingsmateriaal. Aluminiumfolie is een geschikt verpakkingsmateriaal voor voedsel omdat het niet giftig is, terwijl het ook een geschikt afdichtmiddel voor chemische producten is vanwege de lage reactiviteit en ondoordringbaar is voor licht, water en zuurstof. Alleen in de VS worden ongeveer 100 miljard aluminium blikjes per jaar verzonden. Meer dan de helft van deze worden uiteindelijk gerecycleerd.

Vanwege de duurzaamheid en corrosieweerstand, wordt ongeveer 15% van het geproduceerde aluminium elk jaar gebruikt bij bouwtoepassingen. Dit omvat ramen en deurkozijnen, dakbedekking, zijwanden en structurele ramen, alsmede ruiten, luiken en garagedeuren.

De elektrische geleidbaarheid van aluminium maakt het ook mogelijk om in lange afstandsleidingen te worden gebruikt. Versterkte met staal, aluminiumlegeringen zijn kosteneffectiever dan koper en verminderen afname door hun lichte gewicht.

Andere toepassingen voor aluminium zijn onder andere schelpen en warmteafzettingen voor consumentenelektronica, straatverlichtingspolen, olierig-topstructuren, aluminiumbekledde ramen, kookgerei, honkbalbats en reflecterende veiligheidsinrichtingen.

Bronnen:

_{Straat, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.}

_{Metalen in de Dienst van de Mens . 11e editie (1998). USGS. Minerale grondstoffenopnames: Aluminium (2011). // mineralen. USGS. gov / mineralen / pubs / commodity / aluminium /
Volg Terence op Google+}