В мире алюминия

Металлургия      Постоянная ссылка | Все категории

В сегодняшнем высокотехнологическом мире трудно представить жизнь без многих привычных вещей, подаренных человечеству стараниями и открытиями усердных ученых-химиков, физиков, инженеров. Тяга людей к научным изысканиям и изучению мира такая же древняя, как и само человечество в целом. Еще в глубокой древности наши предки умело использовали многие металлы не только в качестве орудий труда и защиты, но также и учитывая их специфические химические свойства. Так, алюминий (alumen) – это металл и ни что иное, как средство, которое еще 500 лет до нашей эры, использовалось в разных целях, в том числе для обрабатывания кожи. Это вещество имело буквальное название “алюминиевые квасцы”, а позднее ясно и привычно для нас – “алюминий”. Этот нетяжелый, гибкий и светлый металл по сей день используется во многих сферах нашей жизни. Описание алюминиевых квасцов было найдено в древних писаниях некоторых философов, живших в V веке до нашей эры.

Самая древняя археологическая раскопка алюминия – пояс с алюминиевым обрамлением на пряжке. Относится она к третьему тысячелетию до нашей эры. Однако до сих пор остается тайной за семью печатями производство алюминия в то время, поэтому повторное открытие алюминия датируется уже 19-м веком. Это объясняется его высокой способностью к окислению, так как в свободном виде алюминий, в силу своей химической активности, не встречается. Тем не менее, как химический элемент, алюминий является самым распространенным металлом на планете. 8,80% массы земной поверхности состоит из алюминия в связанной состоянии.

Современная история алюминия начинается в Европе в 19 столетии, но окись алюминия знали еще в 18 веке. В 1807 году ученый Деви обнаружил частицы алюминия в глине. Он долгое время пытался выделить металл, но чистый алюминий получить не смог. В результате его опытов получился железоалюминиевый сплав и это дало толчок для серьезного и целенаправленного добывания нового металла.

20-е года 19-того века в истории алюминия знаменательны открытием датского ученого Эрстеда, который, используя калий и AlCl3 без воды в своем составе (путем отторжения ртути) получил почти чистый от всяких примесей металл. Сразу же вслед за ним в Германии был получен путем химического воздействия и с использованием магния алюминиевый порошок, килограмм которого стал стоить 2400 марок. В 1850 году француз по фамилии Девиль заменил металлический калий более дешевой содой. Это позволило начать производство металла в значительных количествах, и стоимость его понизилась до 200 марок за килограмм.

В 1854 году немцем Бунзеном было открыто и доказано, что алюминий можно производить при помощи электролиза и дважды хитрец Девиль оформил это открытие: способ заключался в восстановлении двойного хлорида алюминия и натрия металлическим натрием.

Открытие Девиля крайне заинтересовало Наполеона III, который начал использовать алюминий для изготовления более легких шлемов и прочей военной амуниции. Из алюминия делали даже пуговицы для высшего командного состава армии – похожий по цвету на серебро, алюминий на первых порах ценился крайне дорого. С 1855 по 1890 года было получено всего 200 тонн этого металла. Примечательно, что первым предметом, который был изготовлен из алюминия, была погремушка для внука императора.

В 1855 году промышленное производство алюминия было начато под Парижем, где Девиль построил целых три фабрики, которые в течении длительного времени обеспечивали все до единого мировые потребности в алюминии. Количество произведенного в год алюминия равнялось 2-3 тоннам. В середине 19-того века была открыта вторая алюминиевая фабрика во Франции. Именно на этой фабрике (в городе Руане) производство алюминия стало базироваться на бокситах, название которых связаны с названием одного из маленьких французских городов в прованской провинции. В 1880-х годах 19-того столетия был открыт современный электролитический процесс производства алюминия в больших количествах. Окись алюминия сначала растворялась в расплавленной смеси, а затем путем электролиза получался алюминий, чистый на 99,5%. С этого времени производство алюминия убыстряется и процветает.

С 1887 по 1892 года Байер улучшил процесс добычи окиси алюминия из бокситов. Открытая им технология используется и в настоящее время. С ее использованием и связанными с этим процессами в 1890 году были построены заводы в швейцарском городе Нойхаузен и американском Питсбурге.

Несмотря на то, что алюминий является четвертым в списке наиболее часто встречающихся в природе металлов, следуя за кислородом, водородом и кремнием, в мире совсем не много месторождений, в которых было бы экономически выгодно добывать алюминий. Для этого его содержание в породе должно быть не менее 25%. В бокситах количество окиси алюминия составляет 55-60%. Их крупнейшие месторождения находятся в Австрии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке. Промышленные месторождения имеются также в Югославии, Греции, Венгрии, Франции и на территории бывшего СССР. Добывание бокситов происходит на открытых карьерах. И, поскольку для получения чистого алюминия необходим процесс электролиза, фабрики по производству алюминия всегда располагаются в районах, которые богаты на недорогую электрическую энергию, часто в зоне гидроэлектростанций. По сравнению с другими металлами производство одного килограмма чистого алюминия требует гораздо больше затрат. Так, для получения одной тонны чернового алюминия расходуется 14-16 тысяч кВт/час электроэнергии.

Алюминий отбирают из электролизера каждые двое суток. Металл, который получается \в итоге выливают в определенные квадратные формы, которые перерабатываются в более тонкие изделия.

Последовательность добывания алюминия из бокситов следующая:

1. Добыча бокситов

2. Размельчение бокситов, смешивание их с каустической содой и размещение в больших автоклавах

3. Вступление каустической соды под воздействием высокой температуры и давления в химическую реакцию с окисью алюминия в бокситах и образование жидкости алюмината натрия.

4. Удаление так называемой “красной грязи” – различных “загрязняющих” элементов. Дальнейшая обработка происходит уже с алюминатом натрия.

5. Охлаждение алюмината натрия, образование гидрооксида алюминия в кристаллической форме для дальнейшей переработки.

6. Нагревание кристаллического гидрооксида алюминия в специальных печах до температуры 1000 ºС. В результате вода удаляется и остается окись алюминия в виде сухого белого порошка.

7. Растворение окиси алюминия в специальных электролитических ванных с жидким криолите при температуре 950 ºС. При этом под действием электрической энергии кислород отделяется от алюминия на угольных анодах. После этого уже в в виде двуокиси углерода кислород удаляется в атмосферу, в то время как жидкий алюминий собирается в катоде.

8. Охлаждение чистого алюминия и заливание его в специальные печи, где он смешивается с другими компонентами необходимых сплавов, после чего эти сплавы разливаются в формы с образованием слитков, круглых прутов или специальных экструзионных столбов.

Вот такая “подноготная” алюминия – материала, который очень успешно используется в промышленной и строительной сфере как самый гибкий, подающийся обработке, но при этом очень прочный и надежный материал.

Металлургия      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника