18新利最新登入铝是如何工作的

像许多其他元素周期表,铝是自然发生的。与所有元素,铝是一种纯粹的化学物质,不能被分解成更简单的东西。所有的元素在元素周期表的安排原子序数——原子核的质子数。铝的幸运数字是13,所以一个铝原子有13个质子。它也有13个电子。

位于上方和下方的元素周期表形成铝的家庭,或集团,分享相似的属性。铝属于集团13日还包括硼(B)、(Ga),镓铟(中)和铊(Tl)。右边的表显示这些元素将安排在元素周期表。18新利最新登入请注意,每个元素代表了一个符号,符号为铝艾尔。以上每个符号元素的数量原子量,以原子质量单位(阿姆河)。元素的原子的重量平均质量取决于考虑每个天然同位素的贡献。铝的原子重量是26.98阿姆河。数量低于铝的标志就是它的原子序数。

化学家分类元素组13为金属,除了硼,这并不是一个成熟的金属。金属一般闪亮的元素进行热量和电好。他们也可塑的,能够适应各种形状韧性——能够吸引到电线。这些特征当然适用于铝。事实上,通常用于铝炊具因为它导热效率。只有铜的导电性能好,使铝电工材料的理想材料,包括灯泡、电线、电话电线。其他重要的铝下面列出的属性:

• 熔点:660摄氏度(933 K;1220华氏度)
• 沸点:2519摄氏度(2792 K;4566华氏度)
• 密度:2.7克/厘米³
• 高反射率
• 无磁性的
• 无火花
• 抗腐蚀

这些最后的两个属性使铝特别有用。其耐蚀性是由于化学反应发生在金属和氧气之间。当铝与氧气反应,一层氧化铝形式以外的金属。这个薄层盾牌底层铝氧的腐蚀效果,水和其他化学物质。因此,铝是特别有价值的户外使用。时也不会产生火花,这意味着您可以使用它附近的易燃或爆炸性材料。

铝在自然界存在于各种化合物。利用其属性,它必须与其他元素结合,很长,复杂的过程,始于一个坚硬如岩石的物质被称为铝土矿。

经历这一过程后,铝是非常柔软轻巧的纯粹的形式。有时需要改变这些属性,使铝越来越困难,例如。为此,冶金学家将铝和其他金属元素,形成所谓的合金。通常用铜合金,铝镁和锰。铜和镁铝的强度增加,而提高锰铝的耐蚀性。

铝在自然界发现的并不是作为一种纯粹的元素。它表现出相对较高的化学反应活性,这意味着它往往与其他元素形成化合物。270多矿物地球的岩石和土壤含铝化合物。这使得铝最丰富的金属和第三在地壳中含量丰富的元素。只比铝硅和氧更常见。下一个最常见的金属铝铁后,紧随其后的是镁、钛和锰。

铝的主要来源是一个矿石被称为铝土矿。一个矿石是任何天然固体材料的金属或可以获得有价值的矿物。在这种情况下,固体材料是水合氧化铝的混合物和水合氧化铁。水分是指水分子化学绑定到两个化合物。氧化铝的化学公式₂O₃。氧化铁的公式是铁₂O₃。

铝土矿的发生在平层躺在地球表面附近,可能涵盖许多英里。地质学家找到这些存款勘探——以核心样本或钻井在土壤含铁矿石的嫌疑。通过分析核心,科学家们能够确定的数量和质量的铝土矿。

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鸟瞰图铝土矿和氧化铝加工厂在澳大利亚

矿石被发现后,通常露天矿提供最终将成为铝的铝土。第一个推土机清理土地高于存款。然后工人放松土壤与炸药,这使矿石表面。巨型铲子然后勺bauxite-rich土壤和转储到卡车,运送铁矿石加工厂。法国是第一个大型铝土矿开采。在美国,阿肯色州是铝土矿的主要供应商之前,期间和之后第二次世界大战。但是今天,材料主要是开采澳大利亚、非洲、南美和加勒比地区。

铝的商业生产的第一步是氧化铝的分离从铝土矿的氧化铁。这是使用一种技术来完成由卡尔·约瑟夫·拜耳奥地利化学家,1888年。在拜耳法铝土矿是混入烧碱,或氢氧化钠,在压力下加热。氢氧化钠溶解氧化铝,形成铝酸钠。氧化铁是固体,过滤分离。最后,氢氧化铝引入液体铝酸钠使氧化铝沉淀的解决方案,或者是固体。这些晶体是清洗和加热的水。结果是纯氧化铝,白色粉末也被称为氧化铝。

氧化铝是一种方便的材料本身。其硬度是有用的作为一个磨料和切割工具的一个组件。它还可以用于水净化和陶瓷和其他建筑材料。但它的主要用途是作为起点来提取纯铝。在下一节中,我们将看到看铝氧化铝转换成所需的步骤。

蒂姆·格雷厄姆/盖蒂图片社
没有冶炼,这怪物可能无法享受他的啤酒。

将氧化铝,氧化铝,转换为铝工业革命的一个重要里程碑。直到现代冶炼技术发展,只能获得少量的铝。大多数早期过程依赖于取代铝活性金属,但金属仍然昂贵,相对难以捉摸。在1886年,一切都改变了——今年两个有抱负的化学家和实业家开发了一个基于电解冶炼过程。

电解字面意思是“打破电”,它可以用于分解一个化学成分的化学物质。传统的电解设置需要两个金属电极被淹没在液体或熔融的样本包含正负离子材料。当电极连接到一个电池、一个电极成为正极或阳极。另一个电极成为负端,或阴极。由于电极带电,他们吸引还是排斥带电粒子溶解在解决方案。积极的阳极吸引带负电荷的离子,而负面阴极吸引带正电的离子。

汉弗莱·戴维爵士,英国化学家认为,给铝其名称、电解生产铝的努力未获成功的1800年代早期。法国教师和业余化学家亨利以前帝威也空手上来。然后,1886年2月,经过几年的试验,美国查尔斯·马丁大厅遇到合适的公式:直流电通过氧化铝溶液溶解在熔融冰晶石或氟化铝钠(Na₃阿尔夫₆)。直到1987年,冰晶石从矿床开采发现西海岸的格陵兰岛。今天,化学家合成的复合矿物萤石,更为常见。

铝电解中的步骤如下所述:

1. 氧化铝溶解在熔融冰晶石在1000摄氏度(1832华氏度)。这可能看起来像一个非常高的温度,直到你意识到纯铝的熔点是2054摄氏度(3729华氏度)。添加冰晶石允许电解发生在更低的温度。
2. 电解液是放置在一个铁增值税内衬石墨。增值税作为阴极。
3. 碳阳极浸入电解液。
4. 电流通过熔融材料。
5. 铝离子在阴极电解减少铝金属。在阳极,碳被氧化形成二氧化碳气体。全面的反应是:

2 al₂O₃+ 3 c - > 4铝+ 3有限公司₂

6. 熔融铝金属水槽底部的增值税和定期排水塞。

铝电解过程由大厅导致大量的纯铝。突然,黄金不再是罕见的。通过电解生产铝的想法减少冰晶石并不罕见,。法国人叫保罗的L.T. Heroult想出了同样的想法只是几个月后。大厅,然而,18新利最新登入在1889年获得专利申请流程,一年之后他创立了匹兹堡减少公司,后来成为美国铝公司,或美国铝业。到1891年,铝生产达到超过300吨(272公吨)[来源:美国铝业]。

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在左边,你可以看到一个巨大的锅,铝可以注入模具。

中使用的大桶Hall-Heroult过程被称为锅。一大罐可以产生超过2吨铝每一天。但是公司可以用它输出通过连接几个罐子在一起电解电池列。一个冶炼厂可能包含一个或多个电解槽系列,每200到300罐。在这些锅、铝生产持续日夜确保金属仍以液态形式。

一天一次,工人虹吸铝电解槽系列。大部分金属拨出捏造锭。捏造锭,熔融铝收益大熔炉,它可以与其他金属形成合金混合。从那里,金属清洗过程经历了一个称为稀释。稀释使用气体,如氮或氩分离杂质,并将其表面,这样他们就可以被脱脂。然后倒进模具,冷却净化铝金属迅速通过喷洒冷水。

一些从电解电池列不是合金或铝被清洗。相反,它是直接倒进模子里,慢慢地变硬形成冷却铸造(或再融化)锭。原铝植物再熔化锭卖给铸造厂。铸造厂返回其液态铝进行合金化和稀释。然后把铝分成不同部分,电器、汽车和其他应用程序,通过使用下面的制造技术。

• 铸造:铝可以铸造成无限多样的形状把熔融金属倒入模具。当铝冷却变硬,需要模具的形状。铸造是用于制造的固体,独特形状的物体,如汽车发动机零部件、铝锤子和电铁的底部。
• 滚动:通过反复加热铝锭穿过重型滚轮,可以简化成薄片金属甚至是极薄的衬托。大约需要10 - 12通过薄箔片,厚度仅0.15来看。
• 挤压通过一个死:挤压包括迫使软化的铝。模具孔的形状决定了挤压铝的形状。
• 锻造:锻造过程铝锤或压制,导致超强力金属。这种方法使得伪造铝适合stress-bearing部分飞机和汽车。

饮料可以诞生 饮料可以开始用一块圆形的金属铝片的穿孔。这个圆,直径5.5英寸(14.0厘米),被称为空白。一台机器将空白吸引到一个杯子的直径3.5英寸(8.9厘米)。第二个机重绘杯,延伸,熨烫,变薄。最后,可以打扫,装饰和“宰杀”以适应盖子。

• 画:丝,铝杆被先后通过一系列较小的死亡,这一过程称为绘画。画铝罐生产钢丝直径小于10毫米。
• 加工:传统的加工操作,如车削、铣削、钻孔、攻丝和锯,很容易对铝及其合金进行。加工通常是用于生产螺栓、螺丝和其他小块的硬件。

铝是一种金属,通常不需要完成的吸引力。但它可以抛光,漆和电镀。例如,啤酒和苏打制造商使用印刷过程贴上他们的铝罐上的标签(见边栏)。典型的印刷配方通常漆涂料,以及遵守铝和提供审美情趣。当然,这样的结束是一个关注回收时,因为他们必须被删除。在下一节中,我们将详细探讨铝回收。18新利最新登入

因为它的多功能性,铝适合许多应用程序。事实上,第二使用金属钢后,主要的年产量达到2480万吨(2250万公吨)在2007年[来源:国际铝业协会]。大部分输出到全世界1870亿铝罐生产[来源:诺]。汽车工业是铝增长最快的市场。制造汽车零部件从铝——从车轮钢圈气缸盖、活塞和散热器——使车轻,减少燃料消耗和污染程度。据估计,一辆汽车把331磅(150千克)的铝应该看到燃料消耗降低0.43加仑每100英里[来源:汽配报告]。

这里有一些其他重要的使用铝。

• 汽车和运输:汽车和摩托车零件,飞机的身体和部分,牌照
• 建设和施工:墙板和屋面,排水沟,窗框,内部和外部油漆、硬件
• 罐和闭包闭包:饮料、食品罐、瓶子
• 包装:铝箔,铝箔包装,铝盘,糖果和口香糖包装器
• 电:电力和电话线,灯泡
• 新利国际网站品牌官网健康和卫生:抗酸药、收敛剂、缓冲阿司匹林、食品添加剂
• 烹饪:餐具,锅碗瓢盆
• 体育用品和娱乐:高尔夫俱乐部和棒球棒,草坪家具
  

令人惊讶的是,大部分的铝今天仍在使用。因为它可以回收一遍又一遍地不失其质量。铝被回收大部分来自三种来源:使用饮料罐头,部分从旧汽车和期间收集的废铝产品的生产(来源:世界上的书]。铝罐回收是一个伟大的成功的现代可持续发展运动(如果你是一个大的回收商,一定要读我有一件事应该回收吗?)。第一个国家can-recycling计划开始于1968年,今天,每年大约有660亿罐被回收美国独自[来源:美国铝业]。

铝罐回收是一个闭环过程后进行的,这意味着新产品回收过程是一样的。有六个步骤闭环可以回收:

1. 老铝罐被带到一个铝回收工厂。
2. 罐是碎成小块。
3. 被送入一个熔炼炉。
4. 熔融铝冷却、硬化成矩形锭。
5. 铝的锭形成成薄片。
6. 薄片用于制造新罐。

铝行业的创新与提高生产的效率和回收。但是,正如我们将看到在下一节中,对铝的需求只会增加新的和令人兴奋的应用出现。

主要生产铝需要巨大的能量。也会产生温室气体的影响全球变暖。根据国际铝业协会、制造新股铝释放1%的全球人类活动导致的温室气体排放。顶级行业的首要任务是通过减少措施,减少这些排放增加回收和铝的使用在汽车、飞机、船只和火车。事实上,在车辆使用轻量级铝组件是一个最重要的汽车设计和制造的进步。每千克(2.2磅)重取而代之的是铝的材料导致消除22公斤(44磅)的二氧化碳超过汽车的生命周期(来源:国际铝业协会)。

另一个前景看好的应用程序是使用铝燃料电池驱动的汽车。普渡大学的研究人员最近发现,铝可以用来制造氢燃料效率。这个过程始于铝丸,混合成液体镓生产液体aluminum-gallium。当水补充说,铝与氧气反应生成凝胶。氢气,可以收集并用于燃料电池,也产生了。

这样的创新对铝的需求将会增加。尽管金属相对年轻,最重要的一个在人类文明的历史。当明天的考古学家和人类学家的社会反思19日20和21世纪,他们很可能标签铝时代,把它旁边的石头,青铜和铁年龄作为一个人类文化发展中最重要的阶段。