Acest metal de argint este utilizat în multe industrii: în industria automobilelor, în industria de aeronave, în construcții și, bineînțeles, în industria energetică. Aluminiu este al 13-lea element din tabelul periodic Dmitri Ivanovici Mendeleev. În prezent, se estimează că aceasta reprezintă aproximativ 8% din masa totală a crustei solide și este al treilea element chimic în ceea ce privește prevalența pe planeta Pământ, dând loc doar oxigenului și siliciului.
Discovery history
Dar, din moment ce aluminiul are o activitate chimică mare, în forma sa pură practic nu apare în natură, prin urmare, spre deosebire de multe alte metale, a devenit cunoscut doar la începutul secolului al XIX-lea, când a fost obținut oficial aluminiu.
În 1824, fizicianul danez în procesul de electroliză a obținut pentru prima dată aluminiu. Deși metalul conținea impurități de mercur și potasiu, acest caz este primul caz dovedit de producere a aluminiului în laborator.
Numele omului de știință care a condus la metoda revoluționară a fost Hans Christian Oersted. Dar a durat aproape o jumătate de secol pentru a dezvolta tehnologii pentru producția sa în producția industrială. Cel mai natural aluminiu se găsește în mineralele de alum. Datorită acestui mineral, aluminiul a primit numele său, care în limba latină sună pe Alumen.
Mine de aluminiu
În lumea modernă, în producția de aluminiu se utilizează minereu de aluminiu, larg răspândit în natură, bauxită. Bilele de bioxit sunt roci argiloase, care includ diferite modificări de hidroxid cu impurități cum ar fi crom, siliciu, titan, sulf, vanadiu, săruri de carbonat de magneziu, calciu și fier.
În bauxită se găsesc aproape jumătate din elementele chimice ale tabelului periodic. Valoarea acestui minereu constă în faptul că, în plus față de o tonă de aluminiu extras din patru tone de bauxită, impuritățile sunt de asemenea valoroase pentru industrie. Pudra albă, oxidul de aluminiu (Al2O3), denumită și "alumină", se obține din bauxită în timpul procesării. Este din alumina prin electroliza in intreprinderile moderne produce metal.
Rolul energiei electrice în producție
Prin producția de aluminiu se consumă o cantitate enormă de energie electrică. Pentru a obține o tona de metal, energia este cheltuită atât de mult încât ar fi suficient pentru nevoile unei clădiri cu o clădire de 100 de locuințe pentru o lună întreagă. Anume, 15 MW * h. Prin urmare, majoritatea uzinelor de aluminiu sunt amplasate în apropierea centralelor hidroelectrice, a centralelor nucleare sau au propriile centrale termice, precum și o structură dezvoltată de sisteme și rețele de energie electrică.
Proprietăți din aluminiu
Aluminiu are o combinație rară de proprietăți, cum ar fi:
- greutate mică;
- plastic, conductivitate electrică;
- capacitatea de a forma aliaje cu alte metale.
Suprafața de aluminiu este întotdeauna acoperită cu un film de oxid foarte subțire, care este foarte rezistent și nu permite corodarea aluminiului. Acest material, atât cald cât și rece, este ușor de prelucrat prin presiune. Astfel de metode de prelucrare precum laminarea, ștanțarea sau desenarea sunt adesea făcute la întreprindere în producția anumitor părți.
O altă valoare a aluminiului este aceea că este netoxică, non-arzătoare și nu necesită colorare suplimentară: acest lucru face ca utilizarea sa în industria automobilelor și a aeronavelor să fie un element indispensabil. Ductilitatea aluminiului este surprinzătoare: a fost posibil să se facă o foaie și un fir foarte subțire cu o grosime de numai 4 microni, iar grosimea foliei este de trei ori mai subțire decât un fir de păr uman.
Datorită capacității aluminiului de a forma compuși cu un grup mare de elemente chimice, a apărut un grup mare de aliaje. De exemplu, o combinație de aluminiu și zinc este utilizată pentru a crea cazuri pentru diferite tipuri de tablete și telefoane, aluminiu în combinație de magneziu și siliciu este utilizat în producția de diferite tipuri de motoare, ca parte a elementelor șasiului și a diferitelor motoare. Diferite aliaje sunt utilizate în industria energetică.
Știința modernă continuă să studieze și să inventeze cele mai recente tipuri de aliaje de aluminiu. Astăzi nu există industrie în care aluminiul nu este utilizat. Este sigur să spunem că astfel de tipuri de industrie, cum ar fi aviația, spațiul, energia, automobilele, alimentele, electronice, au primit dezvoltarea lor modernă din cauza aluminiului și a aliajelor sale.
Să nu mai vorbim de o proprietate atât de importantă ca conductivitatea termică. La urma urmei, această proprietate a metalului este necesară în producția de sisteme de încălzire, de produse electrice, în industria de automobile și aeronave, în fabricarea sistemelor de frânare și altele asemenea. Capacitatea de căldură este procesul de transfer al energiei termice în corpurile fizice sau particulele lor de la obiecte fierbinți la frig, bazate pe legea Fourier. Concurentul cu aluminiu din acest domeniu este cupru.
Deci, care metal are o conductivitate termică ridicată? Aceasta nu este o întrebare absolut simplă Se știe că aluminiul este mai puțin conductiv termic decât cuprul la temperaturi medii, dar când vine vorba de temperaturi scăzute, și anume la 50 K, atunci conductivitatea termică a aluminiului crește semnificativ, în timp ce cuprul are o conductivitate termică mai scăzută. Punctul de topire al aluminiului este de 933, 61 K, ceea ce este de aproximativ 660 ° C, moment în care proprietățile lui Al, cum ar fi conductivitatea termică și densitatea, scad.
Densitatea unui metal argintiu este determinată de temperatura acestuia și depinde de starea sa. Deci, la o temperatură de 27 ° C, densitatea de aluminiu, respectiv, este egală cu 2697 kg / m3, iar la un punct de topire de 660 ° C, densitatea sa este egală cu 2368 kg / m3 . Scăderea densității metalului în funcție de temperatură se datorează expansiunii sale prin încălzire directă.
Tabele de proprietăți din aluminiu și cupru
Apoi, considerăm tabelele proprietăților fizice și conductivităților termice ale aluminiului și cuprului la diferite temperaturi.
- densitatea de Cu și Al, kg / m3;
- căldură specifică Cu și Al, J / (kg · K);
- difuzivitatea termică a Cu și Al, m 2 / s;
- conductivitatea termică a Cu și Al, W / (m-K);
- rezistivitatea electrică Cu și Al, Ohm · m;
- Funcția Lorentz Cu și Al;
Tabelul proprietăților fizice ale aluminiului
| T, K | kg / m3 | J / (kg · K) | m 2 / s | W / (m-K) | Ohm · m | L / L0 |
| 50 | - | - | 358 | 1350 | 0, 0478 / 0, 0476 | - |
| 100 | 2.725 | 483.6 | 228 | 300, 4 / 302 | 0, 442 / 0, 440 | - |
| 200 | 2715 | 800.2 | 109 | 236, 8 / 237 | 1, 587 / 1, 584 | 0, 78 |
| 300 | 2.697 | 903.7 | 93.8 | 235, 9 / 237 | 2, 733 / 2, 733 | 0, 88 |
| 400 | 2.675 | 951.3 | 93, 6 | 238, 8 / 240 | 3, 866 / 3, 875 | 0, 94 |
| 500 | 2.665 | 991.8 | 88.8 | 234, 7 / 236 | 4, 995 / 5, 020 | 0.96 |
| 600 | 2.652 | 1036.7 | 83.7 | 230, 1 / 230 | 6.130 / 6.122 | 0, 95 |
| 700 | 2.626 | 1090.2 | 78.4 | 224, 4 / 225 | 7, 350 / 7, 322 | 0.96 |
| 800 | 2.595 | 1153.8 | 73.6 | 220, 4 / 218 | 8.700 / 8.614 | 0, 97 |
| 900 | 2560 | 1228.2 | 69.2 | 217, 6 / 210 | 10, 18 / 10, 005 | 0, 99 |
| 933.61s | 2.550 | 1255.8 | 68.0 | 217, 7 / 208 | 10, 74 / 10, 565 | 1 |
| 933.61l | 2.368 | 1176.7 | 35.2 | 98, 1 | - 24, 77 | 1.06 |
| 1000 | 2.350 | 1176.7 | 36, 4 | 100.6 | - 25, 88 | 1.06 |
| 1200 | 2.290 | 1176.7 | 39.5 | 106.4 | - 28, 95 | 1.04 |
| 1400 | - | 1176.7 | 42, 4 | - | - 31, 77 | - |
| 1600 | - | 1176.7 | 44, 8 | - | - 34, 40 | - |
| 1800 | - | 1176.7 | 46.8 | - | - 36, 93 | - |
Tabelul proprietăților fizice ale cuprului
| T, K | kg / m3 | J / (kg · K) | m 2 / s | W / (m-K) | Ohm · m | L / L0 |
| 50 | - | - | - | 1250 | 0.0518 | - |
| 100 | - | - | - | 482 | 0.348 | - |
| 200 | - | - | 130 | 413 | 1048 | - |
| 300 | 8933 | 385.0 | 117 | 401, 9 / 401 | 1.725 | 0.945 |
| 400 | 8.870 | 3.97.7 | 111 | 391, 5 / 393 | 2.402 | 0961 |
| 500 | 8628 | 408.0 | 107 | 385, 4 / 386 | 3.090 | 0, 976 |
| 600 | 8779 | 416.9 | 103 | 376, 9 / 379 | 3.792 | 0, 976 |
| 700 | 8726 | 425, 1 | 99.7 | 369, 7 / 373 | 4514 | 0, 976 |
| 800 | 8656 | 432, 9 | 96.3 | 360, 8 / 366 | 5.262 | 0.973 |
| 900 | 8622 | 441.7 | 93, 3 | 355, 3 / 359 | 6041 | 0.979 |
| 1000 | 8567 | 451.4 | 90, 3 | 349, 2 / 352 | 6868 | 0.979 |
| 1100 | 8509 | 464.3 | 85, 5 | 337, 6 / 346 | 7717 | 0972 |
| 1200 | 8451 | 480, 8 | 80.6 | 327, 5 / 339 | 8626 | 0.970 |
| 1300 | 8394 | 506.5 | 75.8 | 322, 1 / 332 | 9592 | 0972 |
| 1357.6s | 8361 | 525.2 | 72.3 | 317 | 10171 | 0972 |
| 1357.6l | 8.00 | 513.9 | 41.2 | 175 | 21.01 | 1.08 |
| 1400 | 7, 98 | 513.9 | 42, 7 | 175 | 21.43 | 1.08 |
Din toate cele de mai sus, se vede clar că aluminiul este unul dintre prioritățile metalelor din industrie, dar are încă o proprietate: acest metal și aliajele sale pot fi topite, de mai multe ori, fără a-și pierde caracteristicile. Printre altele, este mai economic decât mineritul din minereu. Deci, pe o economie de energie electrică depășește 14 kW / h. Se estimează că în prezent se utilizează 75% din aluminiu și aliajele sale minate.