ALUMINIUM

Aluminium, det kemiska grundämnet med atomnummer 13 och symbolen Al. Det är en silvrig, seg metall. Den finns vanligtvis i naturen som bauxitmalm och är känd för sin överlägsna motståndskraft mot oxidation. Grunden för detta motstånd är dess passiveringsfunktion. Det används vid tillverkning av miljontals olika produkter inom många industrigrenar och har en mycket viktig plats i världsekonomin. Strukturella komponenter gjorda av aluminium är oumbärliga för flygindustrin. Den har ett brett användningsområde inom transport- och byggindustrin, vilket kräver lätthet och höghållfasta egenskaper.

 

ALUMINIUMFUNKTIONER

Aluminium är en mjuk och lätt metall med en matt silverfärgad färg. Denna färg kommer från det tunna oxidskiktet som bildas på den när den utsätts för luft. Aluminium är giftfritt och icke-magnetiskt. Det gnistrar inte. Medan draghållfastheten för rent aluminium är cirka 49 megapascal (MPa), ökar detta värde till 700 MPa när det är legerat. Dess densitet är ungefär en tredjedel av stål eller koppar. Den kan lätt smidas, bearbetas och gjutas. Det har mycket överlägsna korrosionsegenskaper eftersom oxidskiktet som bildas på det är skyddande. Elektrisk ledningsförmåga är 64,94 % IACS (ren Al vid 2 °C). Dess smälttemperatur är 660 °C, och dess koktemperatur är 2519 °C.

 

ALUMINIUMHISTORIK

De gamla grekerna och romarna använde salter av aluminium (æljʊˈmɪniəm) för att fixera färgerna på färger och som blodpropp. Alun används fortfarande som blodpropp och vasokonstriktor i dagens medicin.

Även om Friedrich Wöhler är känd för att vara den första personen som sönderdelade aluminium genom att blanda vattenfri aluminiumklorid med kalium 1827, tillverkades metallen i oren form av en dansk fysiker och kemist, Hans Christian Øersted, för två år sedan. Därför nämns Øersteds namn i almanackorna och i kemilitteraturen som personen som upptäckte aluminium. Franske Henri Saint-Claire Deville, förbättrade Wöhlers metod 1846 genom att använda natrium istället för det dyrare kaliumet.

1886 ansökte amerikanen Charles Martin Hall om patent (patentnummer: 400655) på framställning av aluminium genom en elektrolytisk process, och samma år utvecklade fransmannen Paul Héroult samma teknik i Europa, eftersom han var helt omedveten om Halls uppfinning. Av denna anledning är Hall-Heroult-processen, uppkallad efter två forskare, den grundläggande metoden som används över hela världen för att utvinna aluminium från sin malm idag.

Det beslutades att använda aluminium vid konstruktionen av Washington-monumentet i USA, och kostnaden för cirka 30 gram aluminium vid den tiden motsvarade två gånger dagslönen för en arbetare som arbetade med detta projekt.

Under åren direkt efter att Adolf Hitler kom till makten blev Tyskland världsledande inom aluminiumproduktion. Men idrifttagandet av nya vattenkraftverksprojekt i USA (till exempel Grand Coulee Dam) 1942 gav USA en fördel som Nazityskland inte kunde klara av. Denna överlägsenhet har uppstått i form av aluminiumproduktion som är tillräcklig för att tillverka 60 000 stridsflygplan på fyra år.

 

Närvaron av aluminium i naturen

Även om den är riklig (7,5-8,1%) i jordskorpan är den mycket sällsynt i fri form, och därför ansågs den en gång i tiden vara ännu mer värdefull än guld. Historien om kommersiell produktion av aluminium är lite över 100 år gammal.

Aluminium var en metall som var mycket svår att separera från sin malm under de år den först upptäcktes. Aluminium är en av de svåraste metallerna att förädla. Anledningen till detta är att det oxiderar väldigt snabbt, detta oxidskikt som bildas är mycket stabilt, och till skillnad från rosten i järn så lossnar det inte från ytan.

Återvinning av aluminium från skrot har blivit en viktig komponent i dagens aluminiumindustri. Återvinningsprocessen är helt enkelt omsmältning av metallenDen bygger på principen att denna metod är mycket mer ekonomisk än produktion av metall från malm. Aluminiumraffinering kräver mycket stora mängder elektrisk energi, medan återvinningsprocessen förbrukar 5 % av den energi som används i sin produktion. Återvinningsprocessen har praktiserats sedan tidigt 1900-tal och är inte ny. Återvinningsfenomenet, som fortsatte som en lågprofilerad verksamhet fram till slutet av 1960-talet, kom mer intensivt i förgrunden när dryckesburkar började tillverkas av aluminium. Andra källor till återvunnet aluminium inkluderar bildelar, fönster och dörrar, apparater och behållare.

Aluminium är en reaktiv metall och den är mycket svår att återvinna från sin malm (aluminiumoxid, Al₂O₃). Tillverkningen sker med 2 metoder. Den första är Bayermetoden och den andra är direkt reduktion med kol. Eftersom smälttemperaturen för aluminiumoxid är cirka 2000 °C är det långt ifrån ekonomiskt. Därför erhålls aluminium genom elektrolysmetoden. I denna metod löses aluminiumoxid i smält kryolit och reduceras sedan till ren metall. I denna metod är arbetstemperaturen för reduktionscellerna runt 950-980 °C. Kryolit är ett naturligt mineral som finns på ön Grönland, men det är gjort syntetiskt för aluminiumproduktion. Kryolit är en blandning av aluminium- och natriumfluorider och dess formel är Na₃AlF₆. Aluminiumoxid (vitt pulver) framställs genom att raffinera röd bauxit eftersom den innehåller cirka 30-40 % järn. Namnet på denna transaktion är Bayer-transaktion och den har ersatt den tidigare använda Deville-transaktionen.

I elektrolysmetoden, som ersätter Wöhler-processen, är båda elektroderna gjorda av kol. När malmen väl är smält börjar jonerna cirkulera fritt. Reaktionen på den negativa elektroden (katoden):

Ta³⁺ + 3e^– → Ta

indikerar att aluminiumjonen har reducerats genom att få elektroner. Aluminiummetallen sjunker sedan till botten av cellen i flytande form och sugs ut därifrån.

Å andra sidan bildas syrgas vid den positiva elektroden (anod):

2O^2- → O₂ + 4e^–

Anodkolet förbrukas genom oxidation med detta syre och behöver därför förnyas med jämna mellanrum:

O₂ + C → CO₂

Katoder töms inte under elektrolysprocessen, till skillnad från anoderna, eftersom det inte finns något syreutsläpp vid katoden. Katodens kol måste skyddas eftersom det är täckt med flytande aluminium inuti cellen. Å andra sidan utsätts katoder för erosion på grund av elektrokemiska processer. Beroende på vilken ström som tillförs vid elektrolysen måste cellerna förnyas helt var 5-10:e år.

Även om aluminiumelektrolys med Hall-Héroult-processen förbrukar mycket elektrisk energi, är alternativa metoder långt ifrån ekonomiskt och ekologiskt lönsamma. Globalt är den genomsnittliga specifika energiförbrukningen cirka 15±0,5 kilowattimmar per kg Al (52-56 MJ/kg). I moderna anläggningar är denna siffra cirka 12,8 kWh/kg (46,1 MJ/kg). Medan den elektriska strömmen som transporterades av reduktionslinjen var 100-200 kA i gammal teknik, ökade detta värde upp till 350 kA i moderna anläggningar, och det är känt att försöksstudier har utförts i 500 kA-celler.

El utgör 20-40 % av aluminiumproduktionskostnaden, beroende på var anläggningen ligger. Av denna anledning tenderar aluminiumproducerande företag att vara nära områden där elenergi är riklig och billig, som Sydafrika, Nya Zeeland Sydön, Australien, Kina, Mellanöstern, Ryssland, Island, Kanada Québec.

Från och med 2004 är Kina världsledande inom aluminiumproduktion.

 

 

Säkerhetsföreskrifter för aluminium

Aluminium har inte observerats ha en fördelaktig funktion på levande celler. Hos vissa personer, kontakteksem (hudinflammation), som kan orsakas av någon form av aluminium, blodpropp (blodstoppande) eller kliande utslag vid användning av antiperspirantprodukter, matsmältningsrubbningar orsakade av att äta mat tillagad i aluminiumgrytor och upphörande av absorption av näringsämnen, och Rolaids, Amphojel, och med användning av antacida (antacida) läkemedel som Maalox kan det orsaka allergiska reaktioner i form av förgiftningssymtom som kräkningar. Även om aluminium inte är lika giftigt för andra som tungmetaller, och användningen av aluminiumredskap (föredraget på grund av dess höga korrosionsbeständighet och goda värmeledningsförmåga) inte har visat sig orsaka aluminiumförgiftning i allmänhet, kan höga doser visa tecken på förgiftning. Överdriven konsumtion av antacida som innehåller aluminiumföreningar och överdriven användning av aluminiumhaltiga antiperspiranter kan orsaka förgiftning. Även om det har hävdats att aluminium orsakar Alzheimers sjukdom, har forskningenTvärtom har det motbevisats att skadorna som orsakas av Alzheimers sjukdom leder till ansamling av aluminium i kroppen. Sammanfattningsvis, om det är aluminiumförgiftning måste det ske genom en mycket specifik mekanism. För under hela människans liv är kontakten av det naturliga lermineralet i jorden med aluminiumet i den redan tillräckligt hög.

Det är nödvändigt att undvika kontakt av aluminium med vissa kemikalier som gör att det korroderar snabbt. Till exempel, en mycket liten mängd kvicksilver som faller på ytan av en bit aluminium tränger lätt igenom det skyddande aluminiumoxidskiktet, och inom några timmar kan även gigantiska strukturella balkar försvagas avsevärt. Av denna anledning tillåter många flygbolag inte kvicksilvertermometrar, eftersom aluminium har en viktig plats i flygplanets strukturella skelett.

Fakta

Datum för upptäckt: 1825
Upptäckt av Hans Christian Oersted
Namn Ursprung: från det latinska ordet alumen
Användning:  flygplan, läskburkar
Utgång: bauxit

Aluminium Chemistry

Oxidationsstadium

• Aluminium När upphettning till 1500 °C under väte atmosfär bildas AlH.</li >
• Normal oxid av aluminium (Al₂O₃) 2O produceras när >kisel värms under vakuum vid 1800 °C.

• Al₂S produceras genom att värma

• Al₂S₃ med aluminiumspån vid 1300 °C under vakuum. Det sönderfaller dock snabbt till utgångsmaterial. Tvåvärt selen tillverkas på liknande sätt.
• Trevalenta halogenider -AlF- -AlCl- och -AlBr- kan erhållas i gasfas när de värms upp med aluminium.

Grundläggande information

Namn: Aluminium
Symbol: Ta emot
Atomnummer: 13
Atommassa: 26,981539 amu
Smältpunkt: 660,37 °C (933,52 K, 1220,666 °F)
Kokpunkt: 2467,0 °C (2740,15 K, 4472,6 °F)
Antal protoner/elektroner: 13
Antal neutroner: 14
Klassificering: Andra metaller
Kristallstruktur: Kubisk
Densitet vid 293 K: 2,702 g/cm ³
Färg: Silver
Brittisk stavning: Aluminium
IUPAC-stavning: Aluminium

Atomstruktur

Antal energinivåer: 3 Första energinivån: 2 Andra energinivån: 8 Tredje energinivån: 3

 

Isotoper

Isotop	Halveringstid
Al-26	730000,0 år
Al-27	Stabil
Al-28	2,3 minuter

Oxidationsstadium

• Närvaron av aluminiumsuboxid (AlO) kan påvisas när aluminiumpulver förbränns med syre.

Oxidationsstadium

• • Fajans-regeln indikerar att en enkel trivalent katjon (Al³⁺) inte kan hittas i vattenfria salter eller binära föreningar som Al₂O_{3< /sub>. Hydroxid är en svag bas och aluminiumsalter som är svaga baser såsom karbonat kan inte framställas. Starka sura salter som nitrat är stabila och lösliga i vatten. De bildar hydrater med minst sex molekyler.}
  • Aluminiumhydrid (AlH₃)_n kan framställas med trimetyl-aluminium och överskott av syre. Det brinner explosivt i luften. Den kan också framställas genom att behandla aluminiumklorid med litiumhydrid i eterlösning. Det kan dock inte separeras från lösningsmedlet.
  • Aluminiumkarbid (Al₄C₃) kan framställas genom att värma blandningen av element över 1000 °C. Dess ljusgula kristaller har en komplex gitterstruktur ocheller så ger de metangas med utspädd syra. Acetylid (Al₂(C₂)₃) framställs genom att acetylen förs över upphettat aluminium.
  • Aluminiumnitrid (AlN) kan framställas av dess grundämnen vid 800 °C. Den hydrolyserar med vatten för att ge ammoniak och aluminiumhydroxid.
  • Aluminiumfosfid (AlP) tillverkas på liknande sätt och hydrolyserar för att ge fosfin.
  • Aluminiumoxid (Al₂O₃) förekommer i naturen som korund och erhålls genom att förbränna aluminium med syre eller värma dess hydroxid, nitrat eller sulfat. Som en ädelsten kommer dess hårdhet efter diamant, bornitrid och karborundum. Nästan olösligt i vatten.
  • Aluminiumhydroxid kan erhållas som en gelatinös fällning genom att tillsätta ammoniak till en vattenlösning av ett aluminiumsalt. Den är amfotär; Det är både en mycket svag syra och gör aluminater med alkalier. Den finns i olika kristallformer.
  • Aluminiumsulfid (Al₂S₃) kan framställas genom att föra svavelväte över aluminiumpulver. Den är polymorf.
  • Aluminiumfluorid (AlF₃) framställs av eller grundämnen genom att behandla dess hydroxid med HF. Den har en gigantisk molekylstruktur som går över i gasfasen utan att smälta vid 1291 °C. Det är väldigt inert. Andra trivalenta är dimera och broliknande.

Det finns organometalliska föreningar med

• empirisk formel AlR₃ och de är åtminstone dimera eller trimera, om inte jättemolekyler. De används inom området organisk syntes (till exempel trimetylaluminium).
• Aluminiumhydrider är de mest elektropositiva strukturerna som är kända. Den mest användbara bland dem är litiumaluminiumhydrid (Li[AlH₄]). Vid upphettning sönderdelas litiumhydrid till aluminium och väte och hydrolyseras med vatten. Det har många användningsområden inom organisk kemi. Aluminiumhalogeniderna har också en liknande struktur.

Använd fält

Eftersom aluminium är en metall som lätt kyler och absorberar värme, får den en bred plats i kylindustrin. Det är en metall som används i många sektorer eftersom den är billigare och mer tillgänglig än koppar, lätt att bearbeta och mjuk.

Aluminium används vanligtvis vid tillverkning av kylare, spotlights, köksredskap och lätta fordon (flygplan, cyklar, bilmotorer, motorcyklar, etc.). Dessutom är aluminium, som är ett viktigt material i branschen, en metall som vi alltid möter i det dagliga livet.

Ett annat användningsområde för aluminium är asynkronmotorer. Rent aluminium (~99,7% Al) används i rotortillverkning av asynkronmotorer genom tryckgjutningsmetod. Dess låga vikt, billiga och relativt goda elektriska ledningsförmåga (~59-60 % IACS) jämfört med koppar gör att aluminium tar en bred plats inom induktionsmotorindustrin.^{>< /sup>}

Aluminiumnamn

I engelsktalande länder är det vanligt att namnet stavas och uttalas som både aluminium och aluminium. aluminium är inte välkänt i USA, och det är mestadels aluminium. I andra länder utanför USA är situationen den motsatta, och stavningen av aluminium är mer känd. Båda stavningsstilarna är dock vanliga i Kanada.

I andra länder än engelska är stavningen av “ium” vanligare. På både tyska och franska är ordet aluminium.

Organisationen “International Union of Pure and Applied Chemistry” (IUPAC) godkände användningen av aluminium som en världsstandard 1990. Men tre år senare godkände den ordet aluminium som en acceptabel term.

Citat från Mla: <http://www.chemicalelements.com/elements/al.html>.

För mer information Wikipadia

 

 

Aluminiumhistorik

 

De gamla grekerna och romarna använde salter av aluminium (æljʊˈmɪniəm) för att fixera färgerna på färger och som blodpropp. Alun används fortfarande som blodpropp och vasokonstriktor i dagens medicin.

Även om det är känt att Friedrich Wöhler var den första som bröt ner aluminium genom att blanda vattenfri aluminiumklorid med kalium 1827, tillverkades metallen i oren form av en dansk fysiker och kemist, Hans Christian Ørsted, för två år sedan. Därför nämns i almanackorna och kemilitteraturen Øersteds namn som den person som upptäckte aluminium. franska Henri Saint-Claire Deville, 1846, Wöhlers metoden istället för den dyrareutvecklad med odium.

1886 ansökte amerikanen Charles Martin Hall om patent (patentnummer: 400655) på framställning av aluminium genom en elektrolytisk process, och samma år utvecklade fransmannen Paul Héroult samma teknik i Europa, eftersom han var helt omedveten om Halls uppfinning. Av denna anledning är Hall-Heroult-processen, uppkallad efter två forskare, den grundläggande metoden som används över hela världen för att utvinna aluminium från sin malm idag.

Det beslutades att använda aluminium vid konstruktionen av Washington-monumentet i USA, och kostnaden för cirka 30 gram aluminium vid den tiden motsvarade två gånger dagslönen för en arbetare som arbetade med detta projekt.

Under åren direkt efter att Adolf Hitler kom till makten blev Tyskland världsledande inom aluminiumproduktion. Men idrifttagandet av nya vattenkraftverksprojekt i USA (till exempel Grand Coulee Dam) 1942 gav USA en fördel som Nazityskland inte kunde klara av. Denna överlägsenhet har uppstått i form av aluminiumproduktion som är tillräcklig för att tillverka 60 000 stridsflygplan på fyra år.

 

Aluminiumpriser

Idag är aluminium en ädelmetall i många avseenden, och den är i klassen av ädelmetaller tack vare dess egenskaper i sin tekniskt rika form och prissätts omedelbart på London Metal Exchange. .

 

Hur man beräknar aluminiumpriser

Den vanligaste beräkningsmetoden som används över hela världen för att beräkna aluminiumpriser är följande;

LME (värdet på London Metal Exchange) x växelkurs + arbetskraft + frakt beräknas och säljs oftast.

Dessutom läggs andra element som värmebehandling (Thermic), ytpoleringsprocess, kemisk färgningsprocess och ugnsfärg applicerad för att öka hållbarheten i enlighet med kvaliteten på den önskade produkten till produktens huvudpris.

Förutom dessa läggs även färgegenskaper och andra mekaniska processer (borrning, skärning, etc.) som är att föredra beroende på användningsområde till arbetskostnaden.