Alumīnijs jeb alumīnijs ir tīra metāla elements ar atomskaitli 13. Tas ir pazīstams ar savām stiprības un vieglajām īpašībām, padarot to par ļoti pieprasītu materiālu mūsdienās.
Šajā rakstā mēs apskatīsim:
- Kādi ir alumīnija galvenie lietojumi?
- Fiziskā attīstība ar alumīniju
- Alumīnijs: Ķīmija aiz metāla
- Alumīnija izcelsme: kā tas notiek dabiski
- No ieguves līdz ražošanai: alumīnija ražošanas ceļojums
- Alumīnijs: daudzpusīgs metāls plašam lietojumu klāstam
- Darbs ar alumīniju: paņēmieni un padomi
- Alumīnija ražošanas ietekme uz vidi
- Secinājumi
Kādi ir alumīnija galvenie lietojumi?
Alumīnijam ir plašs lietojumu klāsts, tostarp:
- Konstrukcija: Alumīniju parasti izmanto būvniecības nozarē tā stiprības un izturības dēļ.
- Elektroenerģija: alumīnijs tiek izmantots strāvas kabeļos un vados tā augstās vadītspējas dēļ.
- Trauki un virtuves trauki: alumīniju parasti izmanto virtuves piederumu, trauku un kārbu ražošanā, jo tas ir izturīgs pret koroziju.
- Akumulatoru un šķiltavu ražošana: alumīnijs ir galvenā sastāvdaļa bateriju un šķiltavu ražošanā, pateicoties tā vieglajām īpašībām.
Cik daudz alumīnija tiek saražots?
Alumīnijs ir augsti ražots materiāls, un uzņēmumi visā pasaulē katru gadu saražo miljoniem tonnu.
Kādās formās ir pieejams alumīnijs?
Alumīnijam ir dažādas formas, tostarp loksnes, plāksnes, stieņi un caurules. To var atrast arī īpašās formās, piemēram, ekstrūzijas un kalumos.
Kāda loma ir alumīnijam vidē?
Alumīnijam ir mazāka ietekme uz vidi, salīdzinot ar citiem metāliem, jo to var pārstrādāt un izmantot atkārtoti. Tas padara to par izplatītu materiālu jaunos produktu diapazonos, kuru mērķis ir samazināt atkritumu daudzumu un veicināt ilgtspējību.
Fiziskā attīstība ar alumīniju
- Alumīnijs ir zilgani sudrabains metāls, kas ir ļoti stabils atomu struktūras dēļ.
- Tā atomu skaits ir 13, un tas ir viens no galvenajiem elementiem, kas atrodas uz Zemes.
- Alumīnija atomu konfigurācija ir 2, 8, 3, kas nozīmē, ka tam ir divi elektroni pirmajā enerģijas līmenī, astoņi otrajā un trīs visattālākajā enerģijas līmenī.
- Alumīnija attālākie elektroni ir sadalīti starp atomiem, kas veicina tā metālisko saiti un padara to ļoti vadošu.
- Alumīnijam ir kubiskā kristāla struktūra, un tā rādiuss ir aptuveni 143 pm.
- Tā kušanas temperatūra ir 660.32°C un viršanas temperatūra 2519°C, kas padara to spējīgu izturēt augstu temperatūru.
- Alumīnija blīvums ir zems, svārstās no 2.63 līdz 2.80 g/cm³ atkarībā no konkrētā sakausējuma.
- Alumīnijs ir gandrīz tikpat kaļams kā zelts un ir otrs kaļamākais metāls pēc sudraba.
- Tas ir arī ļoti elastīgs, kas nozīmē, ka to var ievilkt plānās stieplēs, nesalaužot.
- Salīdzinot ar citiem metāliem, alumīnijam ir salīdzinoši mazs svars, atkarībā no izotopa svara diapazonā no aptuveni 26.98 līdz 28.08 g/mol.
Fiziskās īpašības
- Alumīnijs ir izplatīts elements, kas atrodams Zemes garozā, kur tas parasti atrodas boksīta formā.
- To iegūst, apvienojot boksītu ar nātrija hidroksīdu un pēc tam elektrolizējot iegūto maisījumu.
- Tīrs alumīnijs ir nedaudz zilgani balts metāls, kas ir ļoti pulēts un ar nelielu spīdumu.
- Alumīnijs ir ļoti izturīgs pret koroziju, tāpēc tas ir piemērots dažādiem lietojumiem, kur tas tiks pakļauts elementu iedarbībai.
- Tam ir augsta siltumvadītspēja, kas nozīmē, ka tā var ātri un efektīvi nodot siltumu.
- Alumīnijs ir arī netoksisks, nemagnētisks un nerada dzirksteļus, tāpēc tas ir ļoti daudzpusīgs materiāls.
- Atkarībā no sakausējuma alumīnijs var būt no mīksta un kaļama līdz cietam un stipram.
- Alumīnijs ir ļoti piemērots liešanai, apstrādei un formēšanai, padarot to par populāru izvēli plašam lietojumu klāstam.
- Gadu gaitā alumīnijs ir kļuvis par arvien svarīgāku materiālu tā fizikālo īpašību un viegluma dēļ, ar kādu to var ražot un rafinēt.
- Saskaņā ar periodisko tabulu alumīnijs ir vidēja izmēra elements, un tas ir ļoti stabils, pateicoties tā elektronu konfigurācijai un saistīšanas īpašībām.
- Alumīnija jonizācijas enerģijas ir salīdzinoši augstas, kas nozīmē, ka ir nepieciešams ievērojams enerģijas daudzums, lai noņemtu elektronu no alumīnija atoma vai jona.
- Alumīnijs spēj veidot dažādus izotopus, sākot no 21Al līdz 43Al, ar enerģiju no 0.05 MeV līdz 9.6 MeV.
- Alumīnija fizikālās īpašības padara to par ļoti daudzpusīgu materiālu, kas ir piemērots plašam lietojumu klāstam, sākot no būvniecības un transportēšanas līdz elektronikai un iepakojumam.
Alumīnijs: Ķīmija aiz metāla
- Alumīniju 1825. gadā atklāja dāņu ķīmiķis Hanss Kristians Oersteds.
- Tas ir pēcpārejas metāls ar simbolu Al un atomskaitli 13.
- Alumīnijs istabas temperatūrā ir ciets, un tā valence ir trīs.
- Tam ir mazs atomu rādiuss un ļoti elektronnegatīvs, kas padara to spēcīgi kombinācijā ar citiem elementiem, veidojot savienojumus.
- Alumīnija īpašības ietver labu elektrības un siltuma vadītāju, zemu blīvumu un izturību pret koroziju.
- Tas ir būtisks mūsdienu dzīvē, un to plaši izmanto celtniecībā, transportēšanā un iepakošanā.
Alumīnija ražošana un rafinēšana
- Alumīniju ražo Hall-Héroult procesā, kas ietver alumīnija oksīda (Al2O3) elektrolīzi izkausētā kriolītā (Na3AlF6).
- Šis process ir energoietilpīgs un dārgs, bet alumīnijs ir plaši pieejams un ērti lietojams.
- Iespēja ražot alumīniju lielos daudzumos un ar salīdzinoši zemām izmaksām ir padarījusi to par izplatītu metālu mūsdienu sabiedrībā.
- Rafinēšanas process ietver citu metālu, piemēram, magnija, pievienošanu, lai iegūtu sakausējumus ar īpašām īpašībām.
Alumīnijs dabā un tā ūdens ķīmija
- Alumīnijs ir visizplatītākais metāls Zemes garozā, taču tas nav atrodams tīrā veidā.
- Tas parasti ir atrodams tādos minerālos kā boksīts un māls.
- Alumīnija hidroksīds (Al(OH)3) ir izplatīts savienojums, kas veidojas, alumīnijam reaģējot ar ūdens šķīdumiem, piemēram, kālija hidroksīdu (KOH).
- Ūdens klātbūtnē alumīnijs uz tā virsmas veido plānu oksīda slāni, kas pasargā to no turpmākas korozijas.
Alumīnija pielietojums un pielietojums
- Pateicoties tā īpašībām, alumīnijam ir plašs lietojumu klāsts, tostarp viegls, stiprs un viegli apstrādājams.
- To parasti izmanto celtniecībā un celtniecībā, transportēšanā, iepakošanā un elektronikā.
- Alumīnijs ir piemērots plānu gabalu, piemēram, folijas, un lielu gabalu, piemēram, ēku rāmju, izgatavošanai.
- Iespēja sajaukt alumīniju ar citiem metāliem ļauj ražot sakausējumus ar specifiskām īpašībām, piemēram, izturību un izturību pret koroziju.
- Alumīnija stieņi parasti tiek izmantoti elektroinstalācijā to labās vadītspējas dēļ.
Alumīnija izcelsme: kā tas notiek dabiski
- Alumīnijs ir trešais visbiežāk sastopamais elements Zemes garozā, kas veido apmēram 8% no tās svara.
- Tas ir salīdzinoši zems atomu skaita elements ar simbolu Al un atomskaitli 13.
- Alumīnijs dabā nav sastopams tīrā veidā, bet gan kombinācijā ar citiem elementiem un savienojumiem.
- Tas sastopams visdažādākajos minerālos, tostarp silikātos un oksīdos, kā arī boksīta veidā, hidratētu alumīnija oksīdu maisījumā.
- Boksīts ir galvenais alumīnija avots, un tas ir sastopams lielos daudzumos dažās valstīs, tostarp Austrālijā, Gvinejā un Brazīlijā.
- Alumīnijs sastopams arī magmatiskos iežos kā aluminosilikāti laukšpatos, laukšpatoīdos un vizlās, un no tiem iegūtā augsnē kā māls.
- Turpmākā laikapstākļos tas parādās kā boksīts un ar dzelzi bagāts laterīts.
Zinātne aiz alumīnija veidošanās
- Alumīnijs tiek izveidots zvaigžņu kodolā, izmantojot saplūšanas reakcijas, un tiek izmests kosmosā, kad šīs zvaigznes eksplodē kā supernovas.
- To var arī ražot nelielos daudzumos, sadedzinot noteiktus materiālus, piemēram, magniju, skābekļa klātbūtnē.
- Alumīnijs ir stabils elements, un ķīmisko reakciju rezultātā to nav viegli sadalīt vai iznīcināt.
- Tas ir ārkārtīgi izturīgs un viegls, padarot to par vērtīgu materiālu plašam lietojumu klāstam.
Dažādas alumīnija formas dabā
- Alumīnijs var pastāvēt dažādās formās atkarībā no apstākļiem, kādos tas atrodas.
- Metāliskā formā alumīnijs ir spēcīgs, kaļams un kaļams materiāls, ko parasti izmanto plaša produktu klāsta ražošanā.
- Tas var pastāvēt arī savienojumu veidā, piemēram, alumīnija oksīds (Al2O3), ko parasti sauc par korundu vai rubīnu.
- Vietējais alumīnijs, kurā elements ir atrodams tīrā veidā, ir ārkārtīgi reti sastopams un ir sastopams tikai dažās vietās visā pasaulē, tostarp Dienvidamerikā un Grenlandē.
- Alumīniju var saistīt arī ar citiem elementiem, piemēram, ūdeņradi un skābekli, veidojot tādus savienojumus kā alumīnija hidroksīds (Al(OH)3) un alumīnija oksīds (Al2O3).
No ieguves līdz ražošanai: alumīnija ražošanas ceļojums
- Boksīts ir primārais materiāls, ko izmanto alumīnija ražošanā
- Tas ir daudz sastopams tropu un subtropu apgabalos, īpaši Dienvidamerikā, Āfrikā un Austrālijā
- Boksīts ir nogulumiežu iezis, kas sastāv no minerālu maisījuma, tostarp alumīnija hidroksīda, dzelzs oksīda un silīcija dioksīda
- Lai iegūtu boksītu, eksperti izmanto metodi, ko sauc par spridzināšanu, kas ietver sprāgstvielu izmantošanu, lai noņemtu augsnes virskārtu un zemi, lai piekļūtu bagātīgajām atradnēm, kas atrodas zem tās.
- Pēc tam iegūtais boksīts tiek uzglabāts un transportēts uz rafinēšanas iekārtu
Boksīta attīrīšana, lai iegūtu alumīnija oksīdu
- Attīrīšanas process sākas ar boksīta tīrīšanu, lai noņemtu jebkādus piemaisījumus, piemēram, mālu un dzelzs un citu smago metālu pēdas.
- Pēc tam attīrīto boksītu sasmalcina mazos gabaliņos un žāvē, veidojot sausu pulveri
- Šo pulveri ievieto lielā tvertnē, kur to sajauc ar noteikta veida kaustiskās sodas veidu un karsē zem spiediena
- Iegūtā ķīmiskā reakcija rada vielu, ko sauc par alumīnija oksīdu, kas ir balts, pulverveida materiāls
- Pēc tam alumīnija oksīdu uzglabā un transportē uz kausēšanas rūpnīcu tālākai apstrādei
Alumīnija kausēšana alumīnija ražošanai
- Kausēšanas process ietver alumīnija oksīda pārvēršanu alumīnija metālā
- Pašreizējā metode, ko izmanto lielākajā daļā valstu, ietver Hall-Heroult procesu, kas sastāv no diviem galvenajiem posmiem: alumīnija oksīda reducēšanas par alumīnija oksīdu un alumīnija oksīda elektrolīzi, lai iegūtu alumīnija metālu.
- Alumīnija oksīda reducēšana par alumīnija oksīdu ietver alumīnija oksīda karsēšanu ar reducētāju, piemēram, oglekli, lai noņemtu skābekli un iegūtu alumīnija oksīdu
- Pēc tam alumīnija oksīdu izšķīdina izkausētā elektrolītā un pakļauj elektriskajai strāvai, lai iegūtu alumīnija metālu
- Kausēšanas process prasa ievērojamu enerģijas daudzumu, un tas parasti atrodas netālu no lētas elektroenerģijas avotiem, piemēram, hidroelektrostacijām.
- Kausēšanas procesa rezultāts ir augstas kvalitātes alumīnija izstrādājumi, kas tiek izmantoti visdažādākajās nozarēs, tostarp celtniecībā, transportēšanā un iepakojumā.
Alumīnijs: daudzpusīgs metāls plašam lietojumu klāstam
Alumīnijs ir plaši izmantots metāls, kam ir daudz pielietojumu dažādās nozarēs. Tas ir viegls, izturīgs un izturīgs materiāls, ar kuru ir viegli strādāt, padarot to par populāru izvēli daudziem lietojumiem. Šajā sadaļā mēs izpētīsim dažādus alumīnija lietojumus un īpašības, kas padara to par tik daudzpusīgu materiālu.
Pielietojums celtniecībā un celtniecībā
Alumīnijs ir populāra izvēle celtniecībā un celtniecībā, jo tas ir viegls un izturīgs pret koroziju. Daži no galvenajiem alumīnija pielietojumiem celtniecībā un celtniecībā ir:
- Jumta segums, apšuvums un fasādes
- Logi, durvis un veikalu fasādes
- Arhitektūras aparatūra un balustrādes
- Noteku un drenāžas sistēmas
- Protektora plāksnes un rūpnieciskās grīdas
Alumīniju parasti izmanto arī sporta objektu celtniecībā, piemēram, stadionos un arēnās tā vieglo un izturīgo īpašību dēļ.
Pielietojums ražošanā un rūpniecībā
Alumīnijs tiek plaši izmantots ražošanas un rūpniecības nozarēs, pateicoties tā mehāniskajām un ķīmiskajām īpašībām. Daži no galvenajiem alumīnija pielietojumiem ražošanā un rūpniecībā ir:
- Elektriskās pārvades līnijas un sastāvdaļas
- Dzērienu un pārtikas skārdeņu ražošana
- Trauki un ēdiena gatavošanas aprīkojums
- Sastāvdaļas transporta nozarei, tostarp dzelzceļam un automobiļiem
- Sakausējumi dažādiem rūpnieciskiem lietojumiem, tostarp katalizatori un korozijizturīgi materiāli
Alumīniju parasti izmanto arī kā foliju iesaiņošanai un izolācijai, jo tas spēj pārveidot siltumu un ir izturīgs pret ūdeni un žāvēšanu.
Alumīnija sakausējumi un to pielietojums
Alumīnija sakausējumus ražo ar tādiem sakausējumiem kā varš, cinks un silīcijs, lai uzlabotu metāla mehāniskās un ķīmiskās īpašības. Daži no visizplatītākajiem alumīnija sakausējumiem un to pielietojumi ietver:
- Kalti sakausējumi- izmanto dažādu komponentu ražošanā to augstās izturības un labās formējamības dēļ
- Lietie sakausējumi - tiek izmantoti sarežģītu komponentu ražošanā, jo tos var izliet sarežģītās formās
- Kynal ir Britu Imperial Chemical Industries izstrādāta sakausējumu saime, ko plaši izmanto elektrisko pārvades līniju un komponentu ražošanā.
Globālais alumīnija tirgus
Alumīnijs ir viens no visplašāk izmantotajiem metāliem pasaulē, un to var izmantot dažādās nozarēs. Alumīnija globālais tirgus ir nozīmīgs, jo lielākā daļa alumīnija produkcijas nāk no Ķīnas, kam seko Krievija un Kanāda. Paredzams, ka pieprasījums pēc alumīnija turpinās pieaugt, jo īpaši automobiļu un būvniecības nozarēs, jo palielinās nepieciešamība pēc viegliem un izturīgiem materiāliem.
Darbs ar alumīniju: paņēmieni un padomi
Runājot par darbu ar alumīniju, ir daži paņēmieni un padomi, kas var padarīt procesu vienkāršāku un efektīvāku:
- Griešana: alumīniju var griezt, izmantojot dažādus instrumentus, tostarp zāģus, šķēres un pat vienkāršu kastes griezēju. Tomēr ir svarīgi izmantot darbam piemērotu instrumentu un rūpēties, lai procesā nesabojātu materiālu.
- Liekšana: alumīnijs ir salīdzinoši mīksts metāls, kas ļauj to viegli saliekt un veidot dažādās formās. Tomēr ir svarīgi izmantot pareizo tehniku, lai neradītu bojājumus vai neatstātu neizskatīgas pēdas.
- Savienošana: Alumīniju var savienot, izmantojot dažādas metodes, tostarp metināšanu, cietlodēšanu un lodēšanu. Katrai metodei ir savas priekšrocības un trūkumi atkarībā no konkrētā pielietojuma.
- Apdare: alumīniju var apstrādāt dažādos veidos, tostarp pulējot, anodējot un krāsojot. Katrai metodei ir savas unikālas priekšrocības, un to var izmantot, lai radītu dažādus izskatus un apdari.
Aplikācijas
Alumīnijs tiek plaši izmantots dažādos lietojumos, tostarp:
- Konstrukcija: Alumīnijs ir populāra būvmateriālu izvēle, pateicoties tā izturībai, izturībai un vieglajām īpašībām.
- Ēdienu gatavošana: alumīniju bieži izmanto virtuves traukos, jo tas spēj ātri un vienmērīgi vadīt siltumu.
- Ķēžu savienojumi un bloki: alumīniju parasti izmanto ķēžu savienojumu un bloku ražošanā, jo tas spēj vadīt elektrību.
- Iepakojums: Alumīniju izmanto, lai ražotu dažādus iepakojuma materiālus, tostarp kārbas, foliju un pat olu kastes.
Ietekmes uz vidi
Lai gan alumīnijs ir ļoti daudzpusīgs un noderīgs materiāls, ir svarīgi ņemt vērā tā ietekmi uz vidi. Alumīnija ražošanai ir nepieciešams liels enerģijas daudzums, un, ja tas netiek darīts atbildīgi, tas var radīt būtisku kaitējumu videi. Tomēr ir dažādi paņēmieni un procesi, ko var izmantot, lai samazinātu alumīnija ražošanas un izmantošanas ietekmi uz vidi.
Alumīnija ražošanas ietekme uz vidi
Alumīnijs ir toksiska ķīmiska viela, kas var kaitīgi ietekmēt ūdens ekosistēmas. Nokļūstot ūdenstilpēs, tas var izraisīt plazmas un hemolimfjonu zudumu zivīm un bezmugurkaulniekiem, izraisot osmoregulācijas traucējumus. Tas var izraisīt augu un dzīvnieku sugu zudumu, kā rezultātā samazināsies bioloģiskā daudzveidība. Turklāt sēra emisiju izdalīšanās alumīnija ražošanas laikā var izraisīt skābos lietus, kas vēl vairāk kaitē ūdens ekosistēmām.
Sauszemes ekosistēmas
Alumīnija ražošanai ir arī būtiska ietekme uz sauszemes ekosistēmas. Mežu izciršana bieži ir nepieciešama, lai atbrīvotu vietu alumīnija ražošanas rūpnīcām, izraisot dzīvotņu zudumu daudzām augu un dzīvnieku sugām. Piesārņojošo vielu izplūde gaisā var kaitēt arī tuvējo kopienu un savvaļas dzīvnieku veselībai. Augsnes piesārņojums ir vēl viena problēma, jo ražošanas procesā izmantotās ķīmiskās vielas var iekļūt zemē un kaitēt augu dzīvībai.
Secinājumi
Tātad, tas ir, alumīnija daudzās izmantošanas iespējas un kāpēc tas ir tik noderīgs materiāls. Tas ir viegls metāls ar lielu izturību, tāpēc tas ir lieliski piemērots celtniecībai, transportēšanai un iepakošanai. Turklāt tas nav toksisks un nav magnētisks, tāpēc to ir droši lietot. Tāpēc nebaidieties to izmantot! Jūs vienmēr varat to pārstrādāt, kad esat to pabeidzis.
Es esmu Joosts Nuselders, Tools Doctor dibinātājs, satura mārketinga speciālists un tētis. Man patīk izmēģināt jaunu aprīkojumu, un kopš 2016. gada kopā ar savu komandu esmu veidojis padziļinātus emuāra rakstus, lai palīdzētu lojālajiem lasītājiem ar rīkiem un gatavošanas padomiem.
