Общие сведения об алюминии
Алюминий — второй (после железа) металл современной техники. Его мировое производство в ближайшие годы достигнет 15 млн. т в год.
Наиболее важным свойством алюминия, определяющим его широкое применение в технике, является его небольшая плотность, равная 2,7 г/см3, т. е. алюминий почти в три раза легче железа.
Вторым очень важным свойством алюминия является его относительно высокая электропроводность, которая равна 34 • 10* Ом-1 см-1, что составляет 57% электропроводности меди. Температура плавления алюминия 660° С, температура кипения около 2500° С.
Кроме того, из свойств алюминия следует отметить его хорошую теплопроводность и теплоемкость. Алюминий химически стоек против органических кислот и хорошо сопротивляется воздействию азотной кислоты. Он очень быстро окисляется на воздухе, покрываясь тонкой пленкой окиси, которая, в отличие от окиси железа, не пропускает кислород в толщу металла. Следовательно, алюминий несмотря на быстрое окисление при нормальных условиях корро-зионностоек. Его кристаллическая решетка — куб” с центрированными гранями с параметром а = 0,404 Нм (4,04 А). Никаких аллотропических превращений у алюминия не обнаружено.
Механические свойства алюминия сравнительно невысоки. Сопротивление на разрыв находится в пределах от 90 до 180 МПа (от 9 до 18 кгс/мм2) НВ20—40; он имеет высокую пластичность, что дает возможность прокатывать его в очень тонкие листы. Необходимо отметить, однако, трудность обработки чистого алюминия резанием, а также относительно высокую линейную усадку — 1,8%.
Для устранения этих отрицательных свойств алюминия (малой механической прочности, большой усадки и трудности обработки резанием) в алюминий вводят различные добавки. Так, возникло большое количество различных сплавов алюминия, в которых устранены полностью или частично эти недостатки. В настоящее время в технике известно несколько сот различных алюминиевых сплавов.
Алюминий и его сплавы широко применяются в машиностроении для изготовления различных транспортных аппаратов. В технике очень важно, чтобы собственный вес транспортной машины был минимален, что дает возможность при той же мощности мотора повысить грузоподъемность аппарата. Использование алюминия в авиации всем хорошо известно. За границей алюминий широко приме-няется.для изготовления многих деталей железнодорожных вагонов, автомобилей и подъемных кранов различных конструкций.
Вторая область его применения — электротехника. Это обусловлено тем, что алюминий менее дефицитен и встречается в природе более широко,чем медь;электропроводностьалюминияменьше меди, хотя провод из алюминия такой же электропроводности, как аналогичный медный провод, получается толще, но зато легче. Это важно для проводки во всех летательных и транспортных аппаратах, а также для проводов воздушных линий электропередач, где, применяя алюминиевые провода, можно реже ставить опоры.
Алюминий широко применяется в металлургии, где используется его большое сродство к кислороду для получения в чистом виде дорогих и редких металлов (например, хрома, ванадия и др.), низкие сорта алюминия используются для раскисления стали.
Алюминий используется при производстве органических кислот, где часто применяются алюминиевые сосуды и арматура. Ввиду того, что соединения алюминия безвредны для человека, он широко применяется в пищевой промышленности — для обертки конфет, сыра и других продуктов, а также для аппаратуры молочных, пивоваренных и многих других предприятий пищевой промышленности.
Свободный алюминий был получен сравнительно недавно, поэтому его считают молодым металлом. Впервые он был выделен датским физиком Эрстедом в 1825 г., но он получил очень небольшое количество металла. Только через 20 лет, в 1845 г., немецкий химик В е л л е р получил такое количество алюминия (исчисляемое граммами), что сумел определить его основные свойства. Эти свойства оказались настолько интересными и важными, что с этого времени в ряде стран ученые занялись разработкой таких способов получения этого металла, которые давали бы возможность получать его дешевле и больше.
В России над получением алюминия работал химик Н. Н. Бекетов. В 1865 г. он защитил докторскую диссертацию, которая называлась «Вытеснение одних элементов другими», составной частью которой был способ получения алюминия. Царское правительство не заинтересовалось этим изобретением, но разработанный Н. Н. Бекетовым способ был применен на первом немецком алюминиевом заводе в Гмелингине и использовался там около 10 лет.
В начале XX в. русские ученые А. Н. Кузнецов, Е. И. Жуковский, П. П. Федотьев и другие изучали способы получения алюминия, однако его производство было организовано лишь после Великой Октябрьской социалистической революции.
Первый алюминиевый завод в нашей стране был пущен в 1932 г., базируясь на электроэнергии первой советской Волховской электростанции. В 1933 г. вошел в строй второй алюминиевый завод в Запорожье, который использовал энергию Днепрогэса. В дальнейшем был создан целый ряд других предприятий.
Алюминиевая промышленность является сложным производством. Для получения алюминия недостаточно иметь только алюминиевую руду; требуется еще другой вид сырья — плавиковый шпат для получения криолита и других фтористых солей, необходимых в производстве алюминия. Нужны также чистые углеродистые материалы для получения анодной массы и других электродных изделий, без которых невозможно электролитическое производство алюминия. Нельзя его осуществить и без электрической энергии.
Таким образом, современное производство алюминия складывается из четырех часто самостоятельных предприятий: производства глинозема, получения криолита, электродного производства и электролитического получения алюминия
|
| Категория: Метал и Метизы | Добавил: metiz (01.08.2011)
|
| Просмотров: 2262
|
|
