Раздел 1 Общие сведения об алюминии
Тема 1.1 Свойства алюминия и его применение
Al находится на 13 месте в ПС – 3 группа, 3 период. Al относится к группе лёгких металлов. Электронная формула:
1s22s22p63s23p1.
На внешнем энергетическом уровне находится 3ē, следовательно, в своих соединениях он 3-хвалентен.
При определённых условиях (↑ t˚C), Al может терять p-ē, и Al проявляет понижение валентности.
Al очень активный металл, быстро реагирует с воздухом и О2, покрываясь прочной тонкой пленкой (толщиной 0,01 – 0,1 мкм) оксида Al, защищающей металл от дальнейшего окисления. В мелкораздробленном состоянии Al быстро сгорает и выделяет большое количество тепла (Q). Al реагирует с Br, N, S, F, образуя соответствующие соединения.
По химическим
свойствам Al
аморфен, т.е. реагирует с кислотами и
щелочами. Al
легко растворяется в растворах кислот
и щелочей, медленно растворяется
в
и
разбавленной
;
не растворяется в концентрированной
,
в органических кислотах (уксусная) и
в
.
Из соединений
этого металла самое важное
.
Эту формулу имеет минерал корунд и
глинозём. Кристаллы, окрашенные примесями
в синий цвет – сапфир, а в красный –
рубин.
Чистота товарного Al должна соответствовать ГОСТу.
АТЧ – Al технической чистоты (99,5%).
Марки: А85; А8; А7; А6; А5; А0;
А8 – 99,8 % Al;
А0 – 99,0% Al.
Имеет ρ=2,703 г/см3; tплавления=658˚С.
АВЧ – Al высокой чистоты (99,96%).
Марки: А99; А95; А995; А999; А9999;
Имеет ρ=2,69 г/см3; tплавления=660˚С.
tкипения=2500˚C.
Физические свойства:
Пластичность позволяет прокатывать в фольгу и изготавливать из Al изделия глубокой штамповкой, а также прокатывать в проволоку.
Высокая электропроводность даёт возможность применять Al для электротехнических целей (провода).
Коррозионная стойкость. Благодаря этому свойству, особенно в среде органических кислот, Al получил широкое применение в быту для изготовления пищевой посуды и тары.
Широкое применение в области народного хозяйства и техники получили сплавы на основе Al, легированные Cu, Si, Zn, Mn и др.
В промышленности известно около 60 марок алюминиевых сплавов. Основу машиностроения, станкостроения, самолётостроения составляют Al сплавы, которые значительно легче стали, но не уступают ей по механическим свойствам.
Тема 1.2 История алюминиевой промышленности
Впервые алюминий
был открыт в 1825 году датским физиком
Г.Эрстедом, путём восстановления Al
в пробирке:
(амальгама K).
В последствии амальгаму заменили на
металл Ca,
а затем на более дешевый Na.
В 1886 году независимо друг от друга француз Поль Эру и американец Чарльз Холл подали патент на электролитический способ получения Al.
Сущность его
заключается в следующем: глинозём (
)
растворяется в расплавленном криолите
(
)
под воздействием электрического тока.
В 1898 году химик Байер открыл технологическую схему гидрохимического способа переработки бокситов. Эта схема до сих пор лежит в основе мирового производства глинозёма.
Технология получения Al связана с большим потреблением энергии, поэтому её развитие определяется энергетической базой государства.
Первым заводом стал ВАЗ, пущенный 14 мая 1932 года на базе Волховской ГЭС. Одновременно на ВАЗе была разработана технологическая схема переработки нефелинового сырья на глинозём, соду, поташ, а из отходов производства получали цемент.
1939 год – Тихвинский завод.
– Уральский завод.
1943 год – Новокузнецкий завод.
1945 год – Богословский завод.
50-е годы – Пикалёвский, Кандалакшский, Надвоицкий, Волгоградский и другие.
60-е годы – Ачинский глинозёмный комбинат, Иркутский, Братский, Красноярский.
75-е годы – Таджикский завод.
85-е годы – Саянский завод.
2006 год – Хакасский завод.