Dozvědět se o hliníku, nejrozšířenějším prvku planety

Hliník (také známý jako hliník) je nejhojnějším kovovým prvkem v zemské kůře. A je to také dobrá věc, protože používáme hodně. Asi 41 milionů tun je taveno každý rok a zaměstnává se v široké řadě aplikací. Od automobilů až po pivní plechovky a od elektrických kabelů až po letadla, je hliník velkou součástí našeho každodenního života.

Vlastnosti

• Atomový symbol: Al
• Atomové číslo: 13

• Prvek Kategorie: Přechodný kov
• Hustota: 2. 70 g / cm ³
• Bod varu: 2566 ° C
• Tvrdost Moh: 2. 75
• Charakteristika

Hliník je lehký, vysoce vodivý, reflexní a netoxický kov, který lze snadno obrobit. Životnost kovu a řada výhodných vlastností z něj činí ideální materiál pro mnoho průmyslových aplikací.

Historie

Hliníkové sloučeniny používaly starodávní Egypťané jako barviva, kosmetika a léky, ale až o 5000 let později lidé objevili, jak horký hliník čistí. Není divu, že vývoj metod výroby hliníku se shodoval s příchodem elektřiny v 19. století, protože tavení hliníku vyžaduje značné množství elektřiny.

Velký průlom v oblasti výroby hliníku přišel v roce 1886, kdy Charles Martin Hall zjistil, že hliník lze vyrábět pomocí elektrolytické redukce.

Do té doby byl hliník vzácnější a dražší než zlato. Nicméně během dvou let od objevu Hallů byly v Evropě a Americe založeny hliníkové společnosti.

Během 20. století silně rostla poptávka po hliníku, zejména v dopravě a obalovém průmyslu.

Ačkoliv se výrobní techniky podstatně nezměnily, byly značně efektivnější. Za posledních 100 let množství energie spotřebované k výrobě jedné jednotky hliníku pokleslo o 70%.

Výroba

Výroba hliníku z rudy závisí na oxidu hlinitém (Al2O3), který je extrahován z bauxitové rudy. Bauxit obvykle obsahuje 30-60% oxidu hlinitého (běžně označovaný jako oxid hlinitý) a je pravidelně nalezen v blízkosti zemského povrchu. Tento proces lze rozdělit na dvě části; (1) extrakce oxidu hlinitého z bauxitu a (2) tavení kovového hliníku z oxidu hlinitého.

Oddělování oxidu hlinitého v normálním případě pomocí známého Bayerova procesu. Jedná se o rozdrcení bauxitu na prášek, míchání s vodou za vzniku kalu, zahřívání a přidávání hydroxidu sodného (NaOH). Louh sodný rozpouští oxid hlinitý, který mu umožňuje procházet filtrem a zanechávat nečistoty za sebou.

Roztok hlinitanu se potom odvádí do odlučovačů, kde se přidávají částice hydroxidu hlinitého jako "semeno". Míchání a chlazení vedou k vysrážení hydroxidu hlinitého na semenný materiál, který se potom zahřeje a vysuší za vzniku oxidu hlinitého.

Elektrolytické články se používají k tavení hliníku z oxidu hlinitého v procesu, který objevil Charles Martin Hall.

Alumina přiváděná do buněk se rozpustí ve fluorovaném lázni roztaveného kryolitu při 1742 ° C (950 ° C).

Jednosměrný proud od 10 000 do 300 000 A je odeslán z uhlíkových anod v buňce přes směs do katodové skříně. Tento elektrický proud rozkládá hliník na hliník a kyslík. Kyslík reaguje s uhlíkem za vzniku oxidu uhličitého, zatímco hliník je přitahován k uhlíkové katodové vložce.

Hliník se pak může shromáždit a odebrat do pecí, kde lze přidat recyklovatelný hliníkový materiál. Asi třetina veškerého hliníku vyráběného dnes pochází z recyklovaného materiálu. Podle amerického geologického průzkumu byly největší země produkující hliník v roce 2010 Čína, Rusko a Kanada.

Aplikace

Aplikace hliníku jsou příliš početné, aby se mohly uvést v seznamu, a vzhledem ke speciálním vlastnostem kovu hledají výzkumníci nové aplikace pravidelně.

Obecně platí, že hliník a jeho mnoho slitin se používají ve třech hlavních průmyslových odvětvích; přepravě, balení a konstrukci.

Hliník, v různých formách a slitinách, je rozhodující pro konstrukční prvky (rámy a tělesa) letadel, automobilů, vlaků a lodí. Až 70% některých komerčních letadel sestává z hliníkových slitin (měřeno podle hmotnosti). Zda součást vyžaduje odolnost vůči stresu nebo korozi nebo toleranci vůči vysokým teplotám, typ použitého slitin závisí na požadavcích každé součásti.

Asi 20% veškerého vyrobeného hliníku se používá v obalových materiálech. Hliníková fólie je vhodným obalovým materiálem pro potraviny, protože je netoxický, zatímco je také vhodným tmelem pro chemické výrobky, protože má nízkou reaktivitu a je nepropustný pro světlo, vodu a kyslík. Jen v USA se každý rok dodává asi 100 miliard hliníkových plechovek. Více než polovina z nich je nakonec recyklována.

Díky své odolnosti a odolnosti proti korozi se každoročně používá zhruba 15% hliníku ve stavebních aplikacích. Patří sem okna a rámy dveří, střešní krytina, obklady a konstrukční rámování, stejně jako žlaby, žaluzie a garážová vrata.

Elektrická vodivost hliníku také umožňuje použití v dálkových vedeních. Zesílená ocel, hliníkové slitiny jsou nákladově efektivnější než měď a snižují průhyb v důsledku nízké hmotnosti.

Jiné aplikace pro hliník zahrnují skořápky a chladiče pro spotřební elektroniku, stožáry pouličního osvětlení, vrchní konstrukce olejových konstrukcí, okna opatřená hliníkovým povrchem, nádobí na vaření, baseballové pálky a reflexní bezpečnostní zařízení.

Zdroje:

Ulice, Arthura. & Alexander, W. O. 1944.

_{Kovy v službě člověka}

_{. 11. vydání (1998). USGS. Přehledy minerálních komodit: hliník (2011). // minerály. usgs. gov / minerals / pubs / commodity / aluminum / Sledujte Terence na Google+}