เรียนรู้เกี่ยวกับอลูมิเนียมธาตุที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดของดาวเคราะห์

คุณสมบัติคุณสมบัติประวัติและการประยุกต์ใช้อลูมิเนียม

อลูมิเนียม (หรือที่เรียกว่าอลูมิเนียม) เป็นธาตุโลหะที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในเปลือกโลก และเป็นสิ่งที่ดีด้วยเพราะเราใช้ประโยชน์จากมันมาก ในแต่ละปีมีการถลุงโลหะประมาณ 41 ล้านตันและมีการใช้งานอย่างกว้างขวาง จากร่างกายอัตโนมัติไปจนถึงเบียร์กระป๋องและจากสายไฟฟ้าไปจนถึงหนังเครื่องบินอลูมิเนียมเป็นส่วนสำคัญ ใน ชีวิต ประจำวัน ของเรา

คุณสมบัติ

• อะตอมสัญลักษณ์: อัล
• จำนวนอะตอม: 13

• หมวดหมู่: โลหะโพสต์การเปลี่ยนแปลง
• ความหนาแน่น: 2.70 g / cm ³
• จุดหลอมเหลว: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
• จุดเดือด: 4566 ° F (2519 ° C)
• ความแข็งของ Moh: 2.75

ลักษณะ

อลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบาเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสะท้อนแสงและปลอดสารพิษที่สามารถใช้งานได้ง่าย ความทนทานของโลหะและคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์มากมายทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมจำนวนมาก

ประวัติศาสตร์

สารประกอบอลูมิเนียมถูกใช้โดยชาวอียิปต์โบราณเป็นเครื่องสำอางและยา แต่ไม่นานจนกระทั่ง 5000 ปีต่อมามนุษย์ได้ค้นพบวิธีการหลอมโลหะอลูมิเนียมบริสุทธิ์ ไม่น่าแปลกใจที่การพัฒนาวิธีการผลิตโลหะอะลูมิเนียมสอดคล้องกับการถือกำเนิดของกระแสไฟฟ้าในศตวรรษที่ 19 เนื่องจากการถลุงแร่อลูมิเนียมต้องใช้ไฟฟ้าเป็นจำนวนมาก

การค้นพบอลูมิเนียมเกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1886 เมื่อ Charles Martin Hall ค้นพบว่าอลูมิเนียมสามารถผลิตได้โดยใช้การลดไฟฟ้า

จนกระทั่งถึงเวลานั้นอลูมิเนียมหายากและมีราคาแพงกว่าทองคำ อย่างไรก็ตามภายในสองปีของการค้นพบของ Hall, บริษัท อลูมิเนียมได้ถูกจัดตั้งขึ้นในยุโรปและอเมริกา

ในช่วงศตวรรษที่ 20 ความต้องการอลูมิเนียมเติบโตขึ้นอย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการขนส่งและบรรจุภัณฑ์

แม้ว่าเทคนิคการผลิตจะไม่เปลี่ยนไปอย่างมาก แต่ก็มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมาปริมาณพลังงานที่ใช้ในการผลิตอลูมิเนียมหนึ่งชุดลดลง 70%

การผลิต

การผลิตอลูมิเนียม จากแร่ขึ้นอยู่กับอลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ซึ่งสกัดจากแร่อะลูมิเนียม อะลูมิเนียมมักประกอบด้วยอลูมิเนียมออกไซด์ 30-60% (ปกติเรียกว่าอลูมินา) และมักพบอยู่ใกล้พื้นผิวโลก กระบวนการนี้สามารถแบ่งออกเป็นสองส่วน (1) การสกัดอลูมินาจากอะลูมิเนียมและ (2) การถลุงโลหะอลูมิเนียมจากอลูมินา

แยกอลูมินาที่ทำโดยปกติโดยใช้สิ่งที่เรียกว่ากระบวนการของไบเออร์ นี้เกี่ยวข้องกับการบดแร่อลูมิเนียมเป็นผงผสมกับน้ำเพื่อทำให้สารละลายความร้อนและการเพิ่มโซดาไฟ (NaOH) โซดาไฟละลายอลูมินาซึ่งช่วยให้สามารถผ่านตัวกรองทิ้งสิ่งสกปรกที่อยู่เบื้องหลังได้

สารละลายอลลูมิเนตถูกระบายลงในถังตกตะกอนซึ่งเป็นอนุภาคของอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เป็น 'เมล็ด' การกวนและระบายความร้อนทำให้เกิดอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ตกตะกอนลงบนวัสดุเมล็ดซึ่งถูกให้ความร้อนและแห้งเพื่อผลิตอลูมินา

เซลล์ Electrolytic ใช้ในการหลอมอลูมิเนียมจากอลูมินาในกระบวนการที่ Charles Charles Hall Hall ค้นพบ

อะลูมินาที่ใส่เข้าไปในเซลล์จะถูกละลายในห้องอาบน้ำที่มีฟลูฟิลด์ของ cryolite หลอมละลายที่อุณหภูมิ 1742F ° (950 ° C)

กระแสไฟฟ้าตรงจากที่ใดก็ได้จาก 10,000-300,000A ถูกส่งมาจาก anodes คาร์บอนในเซลล์ผ่านผสมกับเปลือกแคโทด กระแสไฟฟ้านี้แบ่งอลูมินาออกเป็นอลูมิเนียมและออกซิเจน ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในขณะที่อลูมิเนียมถูกดึงดูดให้ซับในเซลล์แคโทดแคโทด

อลูมิเนียมสามารถเก็บรวบรวมและนำไปใส่เตาเผาที่สามารถนำวัสดุอลูมิเนียมสามารถรีไซเคิลได้ ประมาณหนึ่งในสามของอลูมิเนียมทั้งหมดผลิตในวันนี้มาจากวัสดุรีไซเคิล ตามการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐประเทศผู้ผลิตอลูมิเนียมรายใหญ่ที่สุดในปี 2553 ได้แก่ จีนรัสเซียและแคนาดา

การประยุกต์ใช้งาน

แอพพลิเคชันของอลูมิเนียมมีจำนวนมากเกินไปในรายการและเนื่องจากคุณสมบัติพิเศษของโลหะที่นักวิจัยต้องการหาข้อมูลใหม่ ๆ เป็นประจำ

โดยทั่วไปอลูมิเนียมและ โลหะผสม หลาย ชนิด ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมหลักสามแห่ง การขนส่งบรรจุภัณฑ์และการก่อสร้าง

อลูมิเนียมในรูปแบบต่างๆและโลหะผสมมีความสำคัญต่อส่วนประกอบของโครงสร้าง (เฟรมและตัวถัง) ของอากาศยานรถยนต์รถไฟและเรือ ถึง 70% ของเครื่องบินพาณิชย์บางชนิดประกอบด้วยอลูมิเนียมอัลลอยด์ (วัดโดยน้ำหนัก) ไม่ว่าจะเป็นส่วนที่ต้องการความเค้นหรือความต้านทานการกัดกร่อนหรือความทนทานต่ออุณหภูมิสูงประเภทของโลหะผสมที่ใช้ขึ้นอยู่กับความต้องการของแต่ละส่วน

ประมาณ 20% ของอลูมิเนียมทั้งหมดที่ผลิตจะใช้ในวัสดุบรรจุภัณฑ์ อลูมิเนียมฟอยล์เป็นวัสดุหีบห่อที่เหมาะสมสำหรับอาหารเนื่องจากไม่เป็นพิษในขณะที่ยังเป็นสารเคลือบหลุมร่องฟันที่เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์เคมีเนื่องจากมีปฏิกิริยาต่ำและไม่สามารถซึมผ่านแสงสว่างน้ำและออกซิเจนได้ ในสหรัฐฯมีการจัดส่งกระป๋องอลูมิเนียมประมาณ 100 พันล้านชิ้นทุกปี กว่าครึ่งของเหล่านี้ถูกรีไซเคิลในที่สุด

เนื่องจากความทนทานและความทนทานต่อการกัดกร่อนจึงมีการใช้อลูมิเนียมประมาณ 15% ต่อปีในการก่อสร้าง ซึ่งรวมถึงหน้าต่างและกรอบประตูมุงหลังคาผนังและกรอบโครงสร้างเช่นเดียวกับรางน้ำประตูบานม้วนและประตูโรงรถ

การนำไฟฟ้า ของอลูมิเนียมยังช่วยให้สามารถใช้สายตัวนำระยะไกล เสริมด้วยเหล็กอลูมิเนียมอัลลอยด์มีต้นทุนที่ดีกว่าทองแดงและลดการหดตัวเนื่องจากน้ำหนักเบา

แอพพลิเคชันอื่น ๆ สำหรับอลูมิเนียม ได้แก่ เปลือกหอยและอ่างความร้อนสำหรับอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์เสาไฟถนนแท่นวางอุปกรณ์น้ำมันหน้าต่างอลูมิเนียมเคลือบภาชนะทำอาหารไม้เบสบอลและอุปกรณ์เพื่อความปลอดภัยที่สะท้อนแสง

_{แหล่งที่มา:}

_{ถนน Arthur & Alexander, WO 1944 โลหะในการบริการของมนุษย์ ฉบับที่ 11 (พ.ศ. 2541)
USGS บทสรุปโภคภัณฑ์แร่: อลูมิเนียม (2011) http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/}