Opišite kemijski element aluminij. Kemijska i fizikalna svojstva aluminija

Vrsta lekcije. Kombinirano.

Zadaci:

Obrazovni:

1. Na primjeru aluminija obnoviti znanja učenika o građi atoma, fizikalnom značenju rednog broja, broja skupine, broja razdoblja.

2. Formirati znanje učenika da aluminij u slobodnom stanju ima posebna, karakteristična fizikalna i kemijska svojstva.

U razvoju:

1. Stvorite interes za proučavanje znanosti pružanjem kratkih povijesnih i znanstvenih izvješća o prošlosti, sadašnjosti i budućnosti aluminija.

2. Nastaviti formiranje istraživačkih vještina učenika pri radu s literaturom, izvođenje laboratorijskih radova.

3. Proširiti pojam amfoternosti otkrivajući elektronsku strukturu aluminija, kemijska svojstva njegovih spojeva.

Obrazovni:

1. Podignite poštovanje prema okolišu pružanjem informacija o mogućoj upotrebi aluminija jučer, danas, sutra.

2. Formirati sposobnost timskog rada kod svakog studenta, uvažavanja mišljenja cijele grupe i pravilno obrane vlastitog laboratorijskim radom.

3. Upoznati studente sa znanstvenom etikom, poštenjem i poštenjem prirodoslovaca prošlosti, dajući im informacije o borbi za pravo biti pronalazač aluminija.

OSVRT na teme alkalnih i zemnoalkalnih M (PONAVLJANJE):

Koliki je broj elektrona u vanjskoj energetskoj razini alkalijskog i zemnoalkalijskog M?

Koji proizvodi nastaju kada natrij ili kalij reagiraju s kisikom? (peroksid), može li litij proizvesti peroksid u reakciji s kisikom? (Ne, reakcija proizvodi litijev oksid.)

Kako se dobivaju natrijevi i kalijevi oksidi? (kalciniranje peroksida s odgovarajućim Me, Pr: 2Na+Na 2 O 2 =2Na 2 O).

Pokazuju li alkalijski i zemnoalkalijski metali negativna oksidacijska stanja? (Ne, nemaju, jer su jaki redukcijski agensi.).

Kako se mijenja radijus atoma u glavnim podskupinama (odozgo prema dolje) periodnog sustava? (povećava se) koji je razlog tome? (s povećanjem broja energetskih razina).

Koja je od skupina metala koje smo proučavali lakša od vode? (u alkalnom).

Pod kojim uvjetima dolazi do stvaranja hidrida u zemnoalkalijskim metalima? (na visokim temperaturama).

Koja tvar kalcij ili magnezij aktivnije reagira s vodom? (Kalcij aktivnije reagira. Magnezij aktivno reagira s vodom tek kad se zagrije na 100 0 C).

Kako se mijenja topljivost hidroksida zemnoalkalijskih metala u vodi u nizu od kalcija do barija? (povećava se topljivost u vodi).

Recite nam o značajkama skladištenja alkalnih i zemnoalkalijskih metala, zašto se pohranjuju na ovaj način? (budući da su ovi metali vrlo reaktivni, pohranjuju se u spremnik pod slojem kerozina).

KONTROLNI RAD na temama alkalijski i zemnoalkalijski M:

SAŽETAK LEKCIJE (PROUČAVANJE NOVOG MATERIJALA):

Učitelj, nastavnik, profesor: Pozdrav ljudi, danas prelazimo na proučavanje podskupine IIIA. Navedite elemente koji se nalaze u IIIA podskupini?

Pripravnici: Uključuje elemente kao što su bor, aluminij, galij, indij i talij.

Učitelj, nastavnik, profesor: Koliko elektrona sadrže u svojoj vanjskoj energetskoj razini, oksidacijskom stanju?

Pripravnici: Tri elektrona, +3 oksidacijsko stanje, iako talij ima stabilnije oksidacijsko stanje +1.

Učitelj, nastavnik, profesor: Metalna svojstva elemenata podskupine bora mnogo su manje izražena nego kod elemenata podskupine berilija. Bor je ne-M. U budućnosti, unutar podskupine, s povećanjem nuklearnog naboja M, svojstva se poboljšavaju. ALIl- već M, ali nije tipično. Njegov hidroksid ima amfoterna svojstva.

Od M glavne podskupine III grupe najveću važnost ima aluminij, čija ćemo svojstva detaljno proučiti. Zanima nas jer je prijelazni element.

DEFINICIJA

Aluminij nalazi se u trećoj periodi, skupini III glavne (A) podskupine periodnog sustava. Ovo je prvi p-element 3. perioda.

Metal. Oznaka - Al. Redni broj - 13. Relativna atomska masa - 26,981 a.m.u.

Elektronska struktura atoma aluminija

Atom aluminija sastoji se od pozitivno nabijene jezgre (+13), unutar koje se nalazi 13 protona i 14 neutrona. Jezgra je okružena s tri ljuske, duž kojih se kreće 13 elektrona.

Riža. 1. Shematski prikaz strukture atoma aluminija.

Distribucija elektrona u orbitalama je sljedeća:

13Al) 2) 8) 3 ;

1s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 1 .

Na vanjskoj energetskoj razini aluminija nalaze se tri elektrona, svi elektroni 3. podrazine. Energetski dijagram ima sljedeći oblik:

Teoretski, pobuđeno stanje je moguće za atom aluminija zbog prisutnosti praznog 3 d-orbitale. Međutim, rasparivanje elektrona 3 s- podrazina se zapravo ne pojavljuje.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Kemijski element III skupine Mendeljejeva periodnog sustava.

latinski naziv— Aluminij.

Oznaka— Al.

atomski broj — 13.

Atomska masa — 26,98154.

Gustoća- 2,6989 g / cm 3.

Temperatura topljenja- 660 °S.

Jednostavan, lagan, paramagnetski metal svijetlo sive ili srebrnasto bijele boje. Ima visoku toplinsku i električnu vodljivost, otpornost na koroziju. Rasprostranjenost u zemljinoj kori - 8,8 % po težini - najčešći je metal i treći najčešći kemijski element.

Koristi se kao konstrukcijski materijal u gradnji zgrada, zrakoplovnoj i brodogradnji, za izradu vodljivih proizvoda u elektrotehnici, kemijskoj opremi, robi široke potrošnje, proizvodnji drugih metala aluminotermijom, kao komponenta krutog raketnog goriva, pirotehnike. kompozicije i slično.

Metalni aluminij prvi je dobio danski fizičar Hans Christian Oersted.

U prirodi se javlja isključivo u obliku spojeva, jer ima visoku kemijsku aktivnost. Stvara jaku kemijsku vezu s kisikom. Zbog reaktivnosti vrlo je teško dobiti metal iz rude. Sada se koristi Hall-Heroultova metoda koja zahtijeva velike količine električne energije.

Aluminij tvori legure s gotovo svim metalima. Najpoznatiji su duralimij (legura bakra i magnezija) i silumin (legura silicija). U normalnim uvjetima aluminij je prekriven jakim oksidnim filmom, stoga ne reagira s klasičnim oksidansima vodom (H 2 O), kisikom (O 2) i dušičnom kiselinom (HNO 3). Zbog toga praktički nije podložan koroziji, što je osiguralo njegovu potražnju u industriji.

Ime dolazi od latinskog "alumen", što znači "stipsa".

Primjena aluminija u medicini

tradicionalna medicina

Uloga aluminija u tijelu nije u potpunosti shvaćena. Poznato je da njegova prisutnost potiče rast koštanog tkiva, razvoj epitela i vezivnog tkiva. Pod njegovim utjecajem povećava se aktivnost probavnih enzima. Aluminij je povezan s procesima oporavka i regeneracije tijela.

Aluminij se smatra toksičnim elementom za ljudski imunitet, ali je ipak dio stanica. Istodobno, ima oblik pozitivno nabijenih iona (Al3 +), koji utječu na paratireoidne žlijezde. Različite vrste stanica sadrže različite količine aluminija, no pouzdano se zna da ga brže od ostalih nakupljaju stanice jetre, mozga i kostiju.

Lijekovi s aluminijem imaju analgetsko i omotajuće djelovanje, antacidno i adsorbirajuće djelovanje. Potonje znači da u interakciji s klorovodičnom kiselinom lijekovi mogu smanjiti kiselost želučanog soka. Aluminij je također propisan za vanjsku upotrebu: u liječenju rana, trofičnih ulkusa, akutnog konjunktivitisa.

Toksičnost aluminija očituje se u njegovoj zamjeni magnezija u aktivnim centrima niza enzima. Njegov konkurentski odnos s fosforom, kalcijem i željezom također igra važnu ulogu.

Uz nedostatak aluminija, opaža se slabost u udovima. Ali takav fenomen u suvremenom svijetu gotovo je nemoguć, budući da metal dolazi s vodom, hranom i preko zagađenog zraka.

S viškom aluminija u organizmu počinju promjene na plućima, grčevi, anemija, dezorijentacija u prostoru, apatija, gubitak pamćenja.

Ayurveda

Aluminij se smatra otrovnim i stoga se ne smije koristiti za liječenje. Kao što ne biste trebali koristiti aluminijsko posuđe za pripremu dekokata ili čuvanje bilja.

Upotreba aluminija u magiji

Zbog poteškoća u dobivanju čistog elementa, metal se koristio u magiji zajedno s njim, od njega se izrađivao nakit. Kada je postupak dobivanja pojednostavljen, moda za aluminijske zanate odmah je prošla.

Zaštitna magija

Koristi se samo aluminijska folija koja ima svojstva zaklanjanja tokova energije, sprječavajući njihovo širenje. Stoga se u nju u pravilu umataju predmeti koji oko sebe mogu širiti negativnu energiju. Vrlo često su sumnjivi čarobni darovi zamotani u foliju - štapići, maske, bodeži, posebno oni doneseni iz Afrike ili Egipta.

Isto čine i s bačenim nepoznatim predmetima, pronađenim u dvorištu ili ispod vrata. Umjesto da ga podižete rukama ili kroz krpu, bolje ga je pokriti folijom bez dodirivanja samog predmeta.

Ponekad se folija koristi kao zaštitni zaslon za amulete i talismane koji trenutno nisu potrebni, ali bi mogli biti potrebni u budućnosti.

Aluminij u astrologiji

Horoskopski znak: Jarac.

Aluminij u svom čistom obliku prvi je izolirao Friedrich Wöhler. Njemački kemičar zagrijao je bezvodni element klorid s metalnim kalijem. Dogodilo se to u drugoj polovici 19. stoljeća. Prije 20. stoljeća kg aluminija koštati više.

Samo su bogati i država mogli priuštiti novi metal. Razlog visoke cijene je teškoća odvajanja aluminija od drugih tvari. Charles Hall predložio je metodu ekstrakcije elementa u industrijskim razmjerima.

Godine 1886. otopio je oksid u talini kriolita. Nijemac je smjesu zatvorio u granitnu posudu i na nju spojio električnu struju. Plakovi od čistog metala taložili su se na dnu posude.

Kemijska i fizikalna svojstva aluminija

Kakav aluminij? Srebrnasto bijela, sjajna. Stoga je Friedrich Wöhler usporedio s dobivenim metalnim granulama. No, postojalo je upozorenje - aluminij je puno lakši.

Plastičnost je bliska dragocjenoj i. aluminij je tvar, bez problema razvlače u tanke žice i listove. Dovoljno je prisjetiti se folije. Izrađen je na bazi 13. elementa.

Aluminij je lagan zbog male gustoće. To je tri puta manje od željeza. U isto vrijeme, 13. element gotovo nije inferioran u snazi.

Ova kombinacija je učinila srebrni metal nezamjenjivim u industriji, na primjer, proizvodnji dijelova za automobile. Riječ je o zanatskoj proizvodnji, jer zavarivanje aluminija moguće čak i kod kuće.

aluminijska formula omogućuje aktivno reflektiranje svjetlosti, ali i toplinskih zraka. Električna vodljivost elementa je također visoka. Glavna stvar je ne pregrijati ga. Topiti će se na 660 stupnjeva. Malo povisite temperaturu - zagorjet će.

Samo će metal nestati aluminijev oksid. Također nastaje u standardnim uvjetima, ali samo u obliku površinskog filma. Štiti metal. Stoga se dobro odupire koroziji, jer je pristup kisiku blokiran.

Oksidni film također štiti metal od vode. Ukloni li se plak s površine aluminija, započet će reakcija s H 2 O. Plinovi vodik će se oslobađati čak i na sobnoj temperaturi. Tako da, aluminijski čamac ne pretvara se u dim samo zahvaljujući oksidnom filmu i zaštitnoj boji nanesenoj na trup broda.

Najaktivniji interakcija aluminija s nemetalima. Reakcije s bromom i klorom odvijaju se i pod normalnim uvjetima. Kao rezultat toga, formiraju se soli aluminija. Vodikove soli dobivaju se spajanjem 13. elementa s kiselim otopinama. Reakcija će se također odvijati s alkalijama, ali tek nakon uklanjanja oksidnog filma. Čisti vodik će se osloboditi.

Primjena aluminija

Metal se prska na ogledala. Dobra refleksija svjetlosti. Proces se odvija u uvjetima vakuuma. Izrađuju ne samo standardna ogledala, već i predmete sa zrcalnim površinama. To su: keramičke pločice, kućanski aparati, lampe.

Duet aluminij-bakar- duraluminijska baza. Jednostavno se zove Dural. Kao što je dodano. Sastav je 7 puta jači od čistog aluminija, stoga je pogodan za područje strojarstva i dizajna zrakoplova.

Bakar daje 13. elementu snagu, ali ne i težinu. Dural ostaje 3 puta lakši od željeza. mali masu aluminija- zalog lakoće automobila, aviona, brodova. To pojednostavljuje transport, rad, smanjuje cijenu proizvoda.

Kupite aluminij proizvođači automobila također teže jer se zaštitni i dekorativni spojevi lako nanose na njegove legure. Boja se postavlja brže i ravnomjernije nego na čelik, plastiku.

U isto vrijeme, legure su savitljive, lako se obrađuju. Ovo je vrijedno, s obzirom na masu zavoja i konstruktivnih prijelaza na modernim modelima automobila.

13. element ne samo da se lako boji, već može i sam djelovati kao boja. Kupljen u tekstilnoj industriji aluminijev sulfat. Dobro dolazi i u tisku, gdje su potrebni netopivi pigmenti.

Zanimljivo je da riješenje sulfat aluminij koristi se i za pročišćavanje vode. U prisutnosti "agenta" štetne nečistoće se talože i neutraliziraju.

Neutralizira 13. element i kiseline. Posebno mu ide ova uloga. aluminijev hidroksid. Cijenjen je u farmakologiji, medicini, kao dodatak lijekovima protiv žgaravice.

Hidroksid je također propisan za čireve, upalne procese crijevnog trakta. Dakle, postoji i ljekarnički lijek aluminij. Kiselina u želucu - razlog da saznate više o takvim lijekovima.

U SSSR-u su također kovane bronce s 11% dodatkom aluminija. Vrijednost znakova je 1, 2 i 5 kopejki. Počeli su proizvoditi 1926., a završili 1957. Ali proizvodnja aluminijskih limenki za konzerviranu hranu nije zaustavljena.

Pirjano meso, saury i drugi doručak turista još uvijek se pakiraju u spremnike na bazi 13. elementa. Takve limenke ne reagiraju s hranom, a lagane su i jeftine.

Aluminijski prah dio je mnogih eksplozivnih smjesa, uključujući i pirotehniku. U industriji se koriste subverzivni mehanizmi na bazi trinitrotoluena i drobljenog elementa 13. Snažan eksploziv dobiva se i dodavanjem amonijevog nitrata aluminiju.

Naftna industrija treba aluminijev klorid. Ima ulogu katalizatora u razgradnji organske tvari na frakcije. Nafta ima sposobnost otpuštanja plinovitih, lakih ugljikovodika tipa benzina, u interakciji s kloridom 13. metala. Reagens mora biti bezvodan. Nakon dodavanja klorida, smjesa se zagrijava na 280 stupnjeva Celzijusa.

U građevinarstvu često miješam natrij i aluminij. Ispada dodatak betonu. Natrijev aluminat ubrzava njegovo stvrdnjavanje ubrzavanjem hidratacije.

Povećava se brzina mikrokristalizacije, što znači da se povećava čvrstoća i tvrdoća betona. Osim toga, natrijev aluminat štiti armature položene u otopinu od korozije.

Rudarstvo aluminija

Metal zatvara prva tri najčešća na zemlji. To objašnjava njegovu dostupnost i široku primjenu. Međutim, priroda ne daje element čovjeku u njegovom čistom obliku. Aluminij se mora izolirati iz raznih spojeva. Većina 13. elementa je u boksitima. To su stijene poput gline, koncentrirane uglavnom u tropskoj zoni.

Boksit se drobi, zatim suši, ponovno drobi i melje u prisutnosti malog volumena vode. Ispada gusta masa. Zagrijava se parom. Istodobno, većina boksita također nije siromašna ispari. Ostaje oksid 13. metala.

Postavlja se u industrijske kupke. Već sadrže rastopljeni kriolit. Temperatura se održava na oko 950 stupnjeva Celzijusa. Potrebna nam je i električna struja snage najmanje 400 kA. Odnosno, koristi se elektroliza, kao i prije 200 godina, kada je element izolirao Charles Hall.

Prolazeći kroz vruću otopinu, struja razbija veze između metala i kisika. Kao rezultat toga, na dnu kupke ostaje čisto aluminij. Reakcije završio. Proces se dovršava lijevanjem iz sedimenta i slanjem do potrošača ili, alternativno, korištenjem za stvaranje raznih legura.

Glavna proizvodnja aluminija nalazi se na istom mjestu kao i nalazišta boksita. Na čelu je Gvineja. U njegovoj utrobi skriveno je gotovo 8.000.000 tona 13. elementa. Australija je na 2. mjestu s pokazateljem od 6 000 000. U Brazilu je aluminija već 2 puta manje. Globalne rezerve procjenjuju se na 29 000 000 tona.

cijena aluminija

Za tonu aluminija traže gotovo 1500 američkih dolara. Ovo su podaci burzi obojenih metala na dan 20. siječnja 2016. godine. Troškove određuju uglavnom industrijalci. Točnije, na cijenu aluminija utječe njihova potražnja za sirovinama. To utječe na zahtjeve dobavljača i cijenu električne energije, jer je proizvodnja 13. elementa energetski intenzivna.

Ostale cijene su određene za aluminij. On ide u propast. Cijena se objavljuje po kilogramu, a bitna je vrsta isporučenog materijala.

Dakle, za električni metal daju oko 70 rubalja. Za prehrambeni aluminij možete dobiti 5-10 rubalja manje. Isto se plaća i za motorni metal. Ako se iznajmljuje mješovita sorta, cijena joj je 50-55 rubalja po kilogramu.

Najjeftinija vrsta otpada su aluminijske strugotine. Za to uspijeva dobiti samo 15-20 rubalja. Malo više će se dati za 13. element. To se odnosi na posude za piće, konzerviranu hranu.

Podcijenjeni su i aluminijski radijatori. Cijena po kilogramu otpada je oko 30 rubalja. To su prosječne brojke. U različitim regijama, na različitim točkama, aluminij se prihvaća skuplje ili jeftinije. Često trošak materijala ovisi o isporučenim količinama.

Karakteristika aluminija

industrija kvalitete metala aluminija

Aluminij je najčešći metal u zemljinoj kori. Njegov sadržaj se procjenjuje na 7,45% (više od željeza, koje iznosi samo 4,2%). Aluminij kao element otkriven je nedavno, 1825. godine, kada su dobiveni prvi mali komadići ovog metala. Početak njenog industrijskog razvoja seže u kraj prošlog stoljeća. Poticaj za to bio je razvoj metode za njegovu proizvodnju elektrolizom glinice otopljene u kriolitu 1886. godine. Načelo metode je temelj moderne industrijske ekstrakcije aluminija iz glinice u svim zemljama svijeta.

Po izgledu, aluminij je sjajan, srebrno bijeli metal. Na zraku brzo oksidira, prekrivajući se tankim bijelim mat filmom AlO. Ova folija ima visoka zaštitna svojstva, stoga je aluminij, prekriven takvim filmom, otporan na koroziju.

Aluminij se lako uništava otopinama kaustičnih lužina, klorovodične i sumporne kiseline. U koncentriranoj dušičnoj kiselini i organskim kiselinama ima visoku otpornost.

Najkarakterističnija fizikalna svojstva aluminija su njegova niska relativna gustoća od 2,7, kao i relativno visoka toplinska i električna vodljivost. Na 0C, električna vodljivost aluminija, t.j. električna vodljivost aluminijske žice presjeka 1 mm i duljine 1 m je 37 1 ohma.

Otpornost na koroziju, a posebno električna vodljivost aluminija to je veća, što je čišći, sadrži manje nečistoća.

Talište aluminija je nisko, oko 660C. Međutim, njegova latentna toplina taljenja je vrlo velika - oko 100 cal g, stoga je za taljenje aluminija potrebna veća količina topline nego za taljenje iste količine, na primjer, vatrostalnog bakra, koji ima talište od 1083 C, latentna toplina taljenja od 43 cal g.

Mehanička svojstva aluminija karakterizira visoka duktilnost i niska čvrstoća. Valjani i žareni aluminij ima = 10 kg mm, a tvrdoća HB25, = 80% i = 35%.

Kristalna rešetka aluminija je kocka s plošom u središtu s parametrom (veličinom stranice) 4,04 pri 20 C. Aluminij nema alotropskih transformacija.

U prirodi se aluminij nalazi u obliku aluminijevih ruda: boksita, nefelina, alunita i kaolina. Najvažnija ruda, na kojoj se temelji najveći dio svjetske industrije aluminija, je boksit.

Dobivanje aluminija iz ruda sastoji se od dvije uzastopne faze - prvo se proizvodi glinica (AlO), a zatim se iz nje dobiva aluminij.

Trenutno poznate metode za proizvodnju glinice mogu se podijeliti u tri skupine: alkalne, kisele i elektrotermalne. Najviše se koriste alkalne metode.

U nekim varijantama alkalnih metoda, boksit, dehidriran na 1000 C, melje se u kuglastim mlinovima, miješa u određenim omjerima s kredom i sodom i sinterira kako bi se dobio u vodi topljivi čvrsti natrijev aluminat reakcijom

AlO + NaCO = AlO NaO + CO

Sinterirana masa se usitnjava i ispira vodom, a natrijev aluminat prelazi u otopinu.

U drugim varijantama alkalne metode, glinica sadržana u boksitu se veže u natrijev aluminat izravnom obradom rude s alkalijama. U tom slučaju odmah se dobije otopina aluminata u vodi.

U oba slučaja, stvaranje vodene otopine natrijevog aluminata dovodi do njegovog odvajanja od netopljivih komponenti rude, a to su uglavnom oksidi i hidroksidi silicija, željeza i titana. Odvajanje otopine od netopljivog taloga, zvanog crveni mulj, provodi se u taložnicima.

U dobivenu otopinu dodaje se vapno pri 125 C i tlaku od 5 sati ujutro, što dovodi do desilikonizacije - taloži se CaSiO, stvarajući bijeli mulj. Otopina, pročišćena od silicija, nakon odvajanja od bijelog mulja, tretira se ugljičnim dioksidom na 60-80 C, pri čemu se taloži kristalni hidrat aluminijevog oksida:

AlONaO + 3H2O + CO = 2Al(OH) + NaCO.

Oprano je, osušeno i kalcinirano. Kalcinacija dovodi do stvaranja glinice:

2Al(OH) = AlO + 3H2O.

Opisana metoda osigurava prilično potpunu ekstrakciju glinice iz boksita - oko 80%.

Dobivanje metalnog aluminija iz glinice sastoji se u njegovoj elektrolitičkoj razgradnji na sastavne dijelove - na aluminij i kisik. Elektrolit u ovom procesu je otopina glinice u kriolitu (AlF 3NaF). Kriolit, koji ima sposobnost otapanja aluminijevog oksida, istovremeno snižava svoju talište. Glinica se tali na temperaturi od oko 2000 C, a talište otopine koja se sastoji npr. od 85% kriolita i 15% glinice je 935 C.

Shema elektrolize aluminijevog oksida je prilično jednostavna, ali je tehnološki ovaj proces složen i zahtijeva velike količine električne energije.

U dno kupelji s dobrom toplinskom izolacijom 1 i karbonskim omotačem 2 postavljene su katodne gume 3 spojene na negativni pol izvora električne struje. Elektrode 5 pričvršćene su na anodni sabirnik 4. Prije početka elektrolize na dno kupelji se izlije tanak sloj koksa, elektrode se spuste dok ne dođu u dodir s njim i uključi se struja. Kada se ugljična ambalaža zagrijava, postupno se uvodi kriolit. Kada je debljina sloja rastaljenog kriolita 200-300 mm, glinica se puni u omjeru od 15% na količinu kriolita. Proces se odvija na 950-1000 C.

Pod djelovanjem električne struje glinica razgrađuje aluminij i kisik. Tekući aluminij 6 nakuplja se na ugljenom dnu (dno ugljene kupelji), koji je katoda, a kisik se spaja s ugljikom na anodama, postupno ih spaljujući. Kriolit se neznatno troši. Povremeno se dodaje glinica, elektrode se postupno spuštaju kako bi se nadoknadio spaljeni dio, a akumulirani tekući aluminij ispušta se u lonac 8 u određenim intervalima.

Tijekom elektrolize na 1 tonu aluminija potroši se oko 2 tone glinice, 0,6 tona ugljičnih elektroda koje služe kao anode, 0,1 tona kriolita i od 17 000 do 18 000 kWh električne energije.

Sirovi aluminij dobiven elektrolizom glinice sadrži metalne nečistoće (željezo, silicij, titan i natrij), otopljene plinove, od kojih je glavni vodik, i nemetalne inkluzije, koje su čestice glinice, ugljena i kriolita. U ovakvom stanju je neprikladno za upotrebu, jer ima niska svojstva, pa se mora rafinirati. Nemetalne i plinovite nečistoće uklanjaju se ponovnim taljenjem i pročišćavanjem metala klorom. Metalne nečistoće mogu se ukloniti samo složenim elektrolitičkim metodama.

Nakon rafiniranja dobivaju se komercijalne kvalitete aluminija.

Čistoća aluminija je odlučujući pokazatelj koji utječe na sva njegova svojstva, pa je kemijski sastav osnova za klasifikaciju aluminija.

Željezo i silicij su neizbježne nečistoće iz proizvodnje aluminija. Oba su štetna u aluminiju. Željezo se ne otapa u aluminiju, već s njim stvara krte kemijske spojeve FeAl i Fe2Al. Aluminij tvori eutektičku mehaničku smjesu sa silicijem na 11,7% Si. Budući da je topljivost silicija na sobnoj temperaturi vrlo niska (0,05%), čak i s malom količinom silicija, on stvara Fe + Si eutektiku i inkluzije vrlo tvrdih (HB 800) krhkih kristala silicija, koji smanjuju duktilnost aluminija . Zajedničkom prisutnošću silicija i željeza nastaje ternarni kemijski spoj i ternarni eutektik, koji također smanjuju plastičnost.

Kontrolirane nečistoće u aluminiju su željezo, silicij, bakar i titan.

Aluminij svih klasa sadrži više od 99% Al. Kvantitativni višak ove vrijednosti u stotinkama ili desetinkama postotka naveden je u nazivu marke nakon početnog slova A. Dakle, marka A85 sadrži 99,85% Al. Iznimka od ovog načela označavanja su razredi A AE, u kojima je sadržaj aluminija isti kao u razredima A0 i A5, ali različit omjer nečistoća željeza i silicija uključenih u sastav.

Slovo E u marki AE znači da je aluminij ove marke namijenjen za proizvodnju električnih žica. Dodatni zahtjev za svojstva aluminija je mali električni otpor, koji za žicu izrađenu od njega ne smije biti veći od 0,0280 ohm mm m na 20 C.

Aluminij se koristi za proizvodnju proizvoda i legura na njegovoj osnovi, čija svojstva zahtijevaju visok stupanj čistoće.

Ovisno o namjeni, aluminij se može proizvoditi u različitim oblicima. Aluminij svih razreda (visoke i tehničke čistoće), namijenjen za pretapanje, lijeva se u obliku ingota težine 5; 15 i 1000 kg. Njihove granične vrijednosti su sljedeće: visina od 60 do 600 mm, širina od 93 do 800 mm i duljina od 415 do 1000 mm.

Ako je aluminij namijenjen za valjanje limova i traka, tada se ravni ingoti sedamnaest veličina lijevaju kontinuiranom ili polukontinuiranom metodom. Njihova debljina kreće se od 140 do 400 mm, širina - od 560 do 2025 mm, a težina 1 m duljine ingota - od 210 do 2190 kg. Duljina ingota dogovara se s kupcem.

Glavna vrsta kontrole aluminija, kako u ingotima tako iu ravnim ingotima, je provjera kemijskog sastava i njegove usklađenosti s markiranim. Ingoti i ingoti namijenjeni za obradu pod pritiskom podliježu dodatnim zahtjevima, kao što su odsutnost školjki, mjehurića plina, pukotina, troske i drugih stranih inkluzija.

Za dezoksidaciju čelika tijekom njegovog taljenja, kao i za proizvodnju ferolegura i za aluminotermiju, može se koristiti jeftiniji aluminij niže čistoće od navedenog u tablici "Čistoća aluminija različitih stupnjeva". U tu svrhu industrija proizvodi šest vrsta aluminija u ingotima težine od 3 do 16,5 kg, koji sadrže od 98,0 do 87,0% Al. U njima sadržaj željeza doseže 2,5%, a silicija i bakra do 5% svaki.

Upotreba aluminija je zbog osobitosti njegovih svojstava. Kombinacija lakoće s dovoljno visokom električnom vodljivošću omogućuje korištenje aluminija kao vodiča električne struje, zamjenjujući ga skupljim bakrom. Razlika u električnoj vodljivosti bakra (631 ohma) i aluminija (371 ohma) nadoknađuje se povećanjem presjeka aluminijske žice. Mala masa aluminijskih žica omogućuje njihovo ovjesanje s puno većim razmakom između nosača nego kod bakrenih žica, bez straha od loma žice pod utjecajem vlastite težine. Od njega se također izrađuju kablovi, gume, kondenzatori, ispravljači. Visoka otpornost na koroziju aluminija čini ga u nekim slučajevima nezamjenjivim materijalom u kemijskom inženjerstvu, na primjer, za proizvodnju opreme koja se koristi u proizvodnji, skladištenju i transportu dušične kiseline i njezinih derivata.

Također se naširoko koristi u prehrambenoj industriji - od njega se izrađuje razno posuđe za kuhanje. U ovom slučaju ne koristi se samo njegova otpornost na organske kiseline, već i njegova visoka toplinska vodljivost.

Visoka duktilnost omogućuje namotavanje aluminija u foliju, koja je sada potpuno zamijenila skuplju limenu foliju koja se ranije koristila. Folija služi kao ambalaža za širok izbor prehrambenih proizvoda: čaj, čokolada, duhan, sir, itd.

Aluminij se koristi na isti način kao antikorozivni premaz drugih metala i legura. Može se nanositi oblaganjem, difuzijskim nanošenjem i drugim metodama, uključujući bojanje aluminija bojama i lakovima. Posebno je raširena aluminijska obloga ravnih valjanih proizvoda od aluminijskih legura manje otpornih na koroziju.

Kemijska aktivnost aluminija u odnosu na kisik koristi se za dezoksidaciju u proizvodnji polumirnih i mirnih čelika te za proizvodnju teško obnovljivih metala istiskivanjem aluminija iz njihovih kisikovih spojeva.

Aluminij se koristi kao legirajući element u raznim čelicima i legurama. Daje im specifična svojstva. Na primjer, povećava otpornost na toplinu legura na bazi željeza, bakra, titana i nekih drugih metala.

Možete navesti druga područja primjene aluminija različitog stupnja čistoće, ali najveća količina se troši na dobivanje različitih lakih legura na njegovoj osnovi. Pojedinosti o glavnim navedeni su u nastavku.

Općenito, uporaba aluminija u različitim sektorima gospodarstva, na primjeru razvijenih kapitalističkih zemalja, procjenjuje se sljedećim brojkama: prometno strojarstvo 20-23% (uključujući automobilsku industriju 15%), građevinarstvo 17-18%, elektrotehnika 10-12%, proizvodnja ambalažnog materijala 9-10%, proizvodnja trajnih dobara široke potrošnje 9-10%, opće inženjerstvo 8-10%.

Aluminij dobiva sve više novih područja primjene, unatoč konkurenciji drugih materijala, a posebice plastike.

Glavne industrijske rude koje sadrže aluminij su boksit, nefelin, alunit i kaolin.

Kvaliteta ovih ruda ocjenjuje se sadržajem glinice Al O, koja sadrži 53% Al. Od ostalih pokazatelja kakvoće aluminijevih ruda najvažniji je sastav primjesa čija se štetnost i korisnost određuju korištenjem rude.

Boksit je najbolja i glavna svjetska sirovina za proizvodnju aluminija. Također se koristi za proizvodnju umjetnog korunda, visoko vatrostalnih proizvoda iu druge svrhe. Po kemijskom sastavu ova sedimentna stijena je mješavina aluminijevih hidrata AlO nH2O s oksidima željeza, silicija, titana i drugih elemenata. Najčešći hidrati glinice koji čine boksite su minerali dijaspore, bemit i hidrargelit. Sadržaj glinice u boksitu, čak iu jednom ležištu, varira u vrlo širokom rasponu od 35 do 70%.

Minerali koji ulaze u sastav boksita čine vrlo rijetku smjesu, što otežava obogaćivanje. U industriji se uglavnom koristi sirova ruda. Proces ekstrakcije aluminija iz rude je složen, energetski vrlo intenzivan i sastoji se od dvije faze: prvo se ekstrahira glinica, a zatim se iz nje dobiva aluminij.

Predmet svjetske trgovine je i sam boksit i glinica izvađena iz njega ili drugih ruda.

Na području ZND-a ležišta boksita su neravnomjerno raspoređena, a boksit iz različitih ležišta je nejednake kvalitete. Ležišta najkvalitetnijih boksita nalaze se na Uralu. Također postoje velike rezerve boksita u europskom dijelu ZND-a i zapadnom Kazahstanu.

Od industrijaliziranih zemalja sada je praktično osigurana samo Francuska, gdje je prvi put započeo njen razvoj. Njegove pouzdane i vjerojatne rezerve u ovoj skupini država 1975. procijenjene su na 4,8 milijardi tona (uključujući 4,6 milijardi tona u Australiji), dok su u zemljama u razvoju na 12,5 milijardi tona, uglavnom u Africi i Latinskoj Americi (najbogatije su Gvineja, Kamerun, Brazil, Jamajka).

U poslijeratnom razdoblju naglo se proširio krug zemalja u kojima se vadi boksit i proizvodi primarni aluminij. Godine 1950. boksit se vadio samo u 11 zemalja, ne računajući SSSR, uključujući tri s više od milijun tona (Surinam, Gvajana, SAD) i četiri više od 0,1 milijun tona svaka (Francuska, Indonezija, Italija, Gana). Do 1977. obujam proizvodnje porastao je 12 puta, a njezin se zemljopis dramatično promijenio (više od polovice proizvodnje kapitalističkog svijeta dolazilo je iz zemalja u razvoju).

Za razliku od zemalja u razvoju, Australija bogata gorivom prerađuje većinu iskopanog boksita (uglavnom na poluotoku York, najvećem nalazištu boksita na svijetu) u glinicu, igrajući odlučujuću ulogu u svjetskom izvozu. Nije joj primjer, zemlje Kariba i Zapadne Afrike uglavnom izvoze boksit. To utječe i na političke razloge (svjetski aluminijski monopoli preferiraju proizvodnju glinice izvan ovisnih zemalja koje proizvode boksit), i na čisto ekonomske: boksiti su, za razliku od ruda teških obojenih metala, prenosivi (sadrže 35-65% aluminijevog dioksida ), a proizvodnja glinice zahtijeva značajne specifične troškove, koje velika većina zemalja proizvođača boksita nema.

U nastojanju da se odupru diktatu svjetskih aluminijskih monopola, zemlje izvoznice boksita su 1973. godine stvorile organizaciju „Međunarodno udruženje zemalja koje rudare boksit“ (IABS). Obuhvaćala je Australiju, Gvineju, Gvajanu, Jamajku i Jugoslaviju; kasnije su se pridružile Dominikanska Republika, Haiti, Gana, Sierra Leone, Surinam, dok su Grčka i Indija postale zemlje promatrači. U godini nastanka, te su države činile približno 85% rudarstva boksita u nesocijalističkim državama.

Aluminijsku industriju karakterizira teritorijalni jaz između vađenja boksita i proizvodnje glinice, te između potonje i taljenja primarnog aluminija. Najveća proizvodnja glinice (do 1-1,3 milijuna tona godišnje) lokalizirana je u tvornicama aluminija (na primjer, u kanadskoj tvornici u Arvida u Quebecu, koja zauzima 0,4 milijuna tona aluminija godišnje u smislu proizvodnog kapaciteta) i u izvoznim lukama boksita (na primjer, Paranam u Surinamu), kao i na rutama boksita od drugog do prvog - na primjer, u SAD-u na obali Meksičkog zaljeva (Corpus Christi, Point Comfort).

Kod nas se svi iskopani boksiti dijele u deset klasa. Glavna razlika između boksita različitih stupnjeva je u tome što sadrže različite količine glavne komponente koja se može ekstrahirati, glinice, i imaju različite vrijednosti modula silicija, tj. različit sadržaj aluminijevog oksida na sadržaj nečistoća silicija štetnih u boksitima (AlO SiO). Modul silicija vrlo je važan pokazatelj kvalitete boksita, o njemu uvelike ovisi njihova primjena i tehnologija obrade.

Sadržaj vlage u boksitima bilo kojeg stupnja utvrđuje se ovisno o njihovom ležištu: najniži sadržaj vlage (ne više od 7%) utvrđen je za boksite u ležištima Južnog Urala, odnosno za ležišta Sjevernog Urala, Kamensk-Urala i Tihvina. , ne više od 12, 16 i 22% . Indikator vlažnosti nije znak odbijanja i služi samo za obračun s potrošačem.

Boksit se isporučuje u komadima ne većim od 500 mm. Prevozi se u rasutom stanju na platformama ili u gondolama.