Ismertesse az alumínium kémiai elemet! Az alumínium kémiai és fizikai tulajdonságai

Az óra típusa. Kombinált.

Feladatok:

Nevelési:

1. Frissítse a tanulók ismereteit az atom szerkezetéről, a sorszám fizikai jelentéséről, csoportszámáról, periódusszámáról az alumínium példáján.

2. Formálja a tanulókban azt az ismeretet, hogy az alumínium szabad állapotában különleges, jellegzetes fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik.

Nevelési:

1. A tudomány tanulmányozása iránti érdeklődés felkeltése az alumínium múltjáról, jelenéről és jövőjéről szóló rövid történelmi és tudományos jelentések készítésével.

2. Folytassa a tanulók kutatási készségeinek fejlesztését a szakirodalommal való munka és a laboratóriumi munkavégzés során.

3. Az amfoteritás fogalmának bővítése az alumínium elektronszerkezetének és vegyületeinek kémiai tulajdonságainak feltárásával!

Nevelési:

1. Elősegíti a környezet tiszteletét azáltal, hogy tájékoztatást ad az alumínium lehetséges felhasználásáról tegnap, ma, holnap.

2. Fejleszteni kell minden tanulóban a csapatmunka képességét, az egész csoport véleményének figyelembe vételét és a saját helyes megvédését a laboratóriumi munkavégzés során.

3. Ismertesse meg a hallgatókkal a múlt természettudósainak tudományos etikáját, őszinteségét és feddhetetlenségét, tájékoztatást nyújtva az alumínium felfedezői jogáért folytatott küzdelemről.

A BIZTOSÍTOTT ANYAG ISMÉTELÉSE az alkáli és alkáliföldfém M témában (ISMÉTLÉS):

Hány elektronok vannak az M alkáli- és alkáliföldfém külső energiaszintjében?

Milyen termékek keletkeznek, amikor a nátrium vagy a kálium oxigénnel reagál? (peroxid), képes-e a lítium oxigénnel reagálva peroxidot termelni? (Nem, a reakció lítium-oxidot termel.)

Hogyan állítják elő a nátrium- és kálium-oxidokat? (peroxidok kalcinálásával a megfelelő Me, Pr: 2Na + Na 2 O 2 = 2Na 2 O).

Az alkáli- és alkáliföldfémek negatív oxidációs állapotot mutatnak? (nem, nem, mivel erős redukálószerek.).

Hogyan változik egy atom sugara a periódusos rendszer fő alcsoportjaiban (fentről lefelé)? (növekszik), mihez kapcsolódik ez? (növekvő számú energiaszinttel).

Az általunk vizsgált fémcsoportok közül melyik könnyebb a víznél? (lúgosokhoz).

Milyen körülmények között megy végbe hidridek képződése az alkáliföldfémekben? (magas hőmérsékleten).

Melyik anyag, a kalcium vagy a magnézium reagál aktívabban a vízzel? (a kalcium aktívabban reagál. A magnézium csak 100 0 C-ra melegítve lép aktív reakcióba vízzel).

Hogyan változik az alkáliföldfém-hidroxidok vízoldhatósága a kalciumtól a báriumig terjedő sorozatban? (növekszik a vízoldékonyság).

Meséljen az alkáli és alkáliföldfémek tárolásának sajátosságairól, miért tárolják ezeket így? (mivel ezek a fémek nagyon reaktívak, kerozinréteg alatt tárolják őket tartályokban).

ELLENŐRIZZE az alkáli és alkáliföldfém M témájú MUNKÁT:

LECKE ÖSSZEFOGLALÁSA (ÚJ ANYAG TANULÁSA):

Tanár: Sziasztok srácok, ma áttérünk a IIIA alcsoport vizsgálatára. Sorolja fel a IIIA alcsoportban található elemeket?

Gyakornok: Olyan elemeket tartalmaz, mint a bór, alumínium, gallium, indium és tallium.

Tanár: Hány elektront tartalmaznak a külső energiaszinten, oxidációs állapotban?

Gyakornok: Három elektron, oxidációs állapota +3, bár a talliumnak stabilabb oxidációs állapota +1.

Tanár: A bór alcsoport elemeinek fémes tulajdonságai sokkal kevésbé hangsúlyosak, mint a berillium alcsoport elemei. A bór nem M. Ezt követően az alcsoporton belül az M atommag növekvő töltésével a tulajdonságok felerősödnek. Al– már M, de nem jellemző. Hidroxidja amfoter tulajdonságokkal rendelkezik.

A III. csoport fő alcsoportjának M-e közül az alumínium a legnagyobb jelentőségű, amelynek tulajdonságait részletesen tanulmányozzuk. Számunkra azért érdekes, mert átmeneti elem.

MEGHATÁROZÁS

Alumínium harmadik periódusban található, a periódusos rendszer fő (A) alcsoportjának III. Ez a 3. periódus első p-eleme.

Fém. Megnevezés - Al. Sorozatszám - 13. Relatív atomtömeg - 26.981 amu.

Az alumínium atom elektronikus szerkezete

Az alumíniumatom egy pozitív töltésű magból (+13) áll, melynek belsejében 13 proton és 14 neutron található. Az atommagot három héj veszi körül, amelyeken 13 elektron mozog.

Rizs. 1. Az alumínium atom szerkezetének sematikus ábrázolása.

Az elektronok eloszlása ​​a pályák között a következő:

13Al) 2) 8) 3;

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .

Az alumínium külső energiaszintje három elektront tartalmaz, amelyek mindegyike a 3. alszint elektronja. Az energiadiagram a következő formában jelenik meg:

Elméletileg lehetséges gerjesztett állapot az alumíniumatomnál a szabad 3 jelenléte miatt d-pályák. Az elektronpárosítás azonban 3 s-alszint valójában nem történik meg.

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Mengyelejev periodikus rendszerének III. csoportjának kémiai eleme.

Latin név- Alumínium.

Kijelölés- Al.

Atomszám — 13.

Atomtömeg — 26,98154.

Sűrűség- 2,6989 g/cm3.

Olvadási hőmérséklet- 660 °С.

Egyszerű, könnyű, paramágneses fém, világosszürke vagy ezüstös fehér színű. Magas hővezető képességgel és elektromos vezetőképességgel rendelkezik, és ellenáll a korróziónak. A földkéregben való eloszlás - 8,8 tömegszázalék - a leggyakoribb fém és a harmadik leggyakoribb kémiai elem.

Szerkezeti anyagként használják épületek, repülőgép- és hajógyártásban, vezetőképes termékek gyártásához az elektrotechnikában, vegyi berendezésekben, fogyasztási cikkekben, egyéb fémek előállításához alumíniumtermiával, szilárd rakéta-üzemanyag összetevőjeként, pirotechnikai eszközökben. kompozíciók és hasonlók.

Az alumínium fémet először Hans Christian Oersted dán fizikus állította elő.

A természetben kizárólag vegyületek formájában található meg, mivel nagy kémiai aktivitással rendelkezik. Erős kémiai kötést képez oxigénnel. Reaktivitása miatt nagyon nehéz fémet nyerni az ércből. Jelenleg a Hall-Heroult módszert alkalmazzák, amely nagy mennyiségű villamos energiát igényel.

Az alumínium szinte minden fémmel ötvözetet képez. A leghíresebbek a duralumínium (réz és magnézium ötvözete) és a szilumin (szilícium ötvözete). Normál körülmények között az alumíniumot tartós oxidfilm borítja, így nem lép reakcióba a klasszikus oxidálószerekkel, vízzel (H 2 O), oxigénnel (O 2) és salétromsavval (HNO 3). Ennek köszönhetően gyakorlatilag nincs kitéve a korróziónak, ami biztosította az ipari keresletet.

A név a latin „alumen” szóból származik, ami „timsót” jelent.

Az alumínium alkalmazása az orvostudományban

Hagyományos gyógyászat

Az alumínium szerepe a szervezetben nem teljesen ismert. Ismeretes, hogy jelenléte serkenti a csontszövet növekedését, a hám és a kötőszövetek fejlődését. Hatása alatt megnő az emésztőenzimek aktivitása. Az alumínium a szervezet helyreállítási és regenerációs folyamataihoz kapcsolódik.

Az alumínium az emberi immunitás mérgező eleme, de ennek ellenére a sejtek része. Ebben az esetben pozitív töltésű ionok (Al3+) formájúak, amelyek hatással vannak a mellékpajzsmirigyekre. A különböző típusú sejtek eltérő mennyiségű alumíniumot tartalmaznak, de ismert, hogy a máj-, agy- és csontsejtek gyorsabban halmozzák fel, mint mások.

Az alumíniumot tartalmazó gyógyszerek fájdalomcsillapító és burkoló hatásúak, savlekötő és adszorbens hatásúak. Ez utóbbi azt jelenti, hogy a sósavval való kölcsönhatás során a gyógyszerek csökkenthetik a gyomornedv savasságát. Az alumíniumot külső használatra is felírják: sebek, trofikus fekélyek, akut kötőhártya-gyulladás kezelésére.

Az alumínium toxicitása abban nyilvánul meg, hogy számos enzim aktív központjában a magnéziumot helyettesíti. A foszforral, kalciummal és vassal való versengő kapcsolata is szerepet játszik.

Alumíniumhiány esetén a végtagok gyengesége figyelhető meg. De egy ilyen jelenség a modern világban szinte lehetetlen, mivel a fém vízzel, élelmiszerrel és szennyezett levegővel érkezik.

A szervezet túlzott alumíniumtartalmával a tüdőben elváltozások, görcsök, vérszegénység, térbeli tájékozódási zavar, apátia, memóriavesztés kezdődik.

Ayurveda

Az alumínium mérgezőnek számít, és nem használható kezelésre. Hasonlóképpen, ne használjon alumínium edényeket főzetek készítésére vagy gyógynövények tárolására.

Az alumínium használata a varázslatban

A tiszta elem megszerzésének nehézségei miatt a fémet a varázslatban is felhasználták, ékszereket készítettek belőle. Amikor a gyártási folyamat egyszerűbbé vált, az alumínium kézművesség divatja azonnal elmúlt.

Védő varázslat

Kizárólag alumínium fóliát használnak, amely az energiaáramlást árnyékoló tulajdonságokkal rendelkezik, megakadályozva azok szétterülését. Ezért általában olyan tárgyakat csomagolnak bele, amelyek negatív energiát terjeszthetnek maguk körül. Nagyon gyakran fóliába csomagolják a kétes varázslatos ajándékokat - pálcákat, maszkokat, tőröket, különösen azokat, amelyeket Afrikából vagy Egyiptomból hoztak.

Ugyanezt teszik az udvaron vagy az ajtó alatt talált elültetett ismeretlen tárgyakkal is. Ahelyett, hogy kézzel vagy ruhán keresztül emelné fel, jobb, ha letakarja fóliával anélkül, hogy magához a tárgyhoz érne.

Néha a fóliát védőernyőként használják amulettek és talizmánok számára, amelyekre jelenleg nincs szükség, de a jövőben szükség lehet rá.

Alumínium az asztrológiában

Zodiákus jel: Bak.

Alumínium Friedrich Wöhler izolálta először tiszta formájában. Egy német vegyész az elem vízmentes kloridját káliumfémmel hevítette. Ez a 19. század második felében történt. Egészen a 20. századig kg alumínium többe kerül.

Csak a gazdagok és az állami tulajdonúak engedhették meg maguknak az új fémet. A magas költségek oka az alumínium más anyagoktól való elválasztásának nehézsége. Az elem ipari méretekben történő kinyerésének módszerét Charles Hall javasolta.

1886-ban feloldotta az oxidot olvadt kriolitban. A német a keveréket gránitedénybe zárta, és elektromos áramot csatlakoztatott hozzá. Tiszta fém plakkok telepedtek a tartály aljára.

Az alumínium kémiai és fizikai tulajdonságai

Milyen alumínium? Ezüstfehér, fényes. Ezért Friedrich Wöhler összehasonlította az általa kapott fémgranulátumokat. De volt egy figyelmeztetés: az alumínium sokkal könnyebb.

A plaszticitás közel áll az értékes és. Az alumínium egy anyag, könnyen húzható vékony huzalba és lapokba. Emlékezzen csak a fóliára. A 13. elem alapján készül.

Az alumínium kis sűrűsége miatt könnyű. Háromszor kevesebb, mint a vasé. Ugyanakkor a 13. elem majdnem olyan erős, mint amilyen.

Ez a kombináció az ezüstfémet nélkülözhetetlenné tette az iparban, például az autóalkatrészek gyártásában. Kézműves termelésről is beszélünk, mert alumínium hegesztés akár otthon is lehetséges.

Alumínium formula lehetővé teszi a fény, de a hősugárzás aktív visszaverését is. Az elem elektromos vezetőképessége is magas. A lényeg, hogy ne melegítsük fel túlságosan. 660 fokon fog megolvadni. Ha a hőmérséklet egy kicsit magasabbra emelkedik, megég.

Csak a fém fog eltűnni alumínium-oxid. Normál körülmények között is kialakul, de csak felületi film formájában. Megvédi a fémet. Ezért jól ellenáll a korróziónak, mivel az oxigén hozzáférése blokkolva van.

Az oxidfilm a fémet a víztől is védi. Ha eltávolítja a lepedéket az alumínium felületéről, akkor reakció indul meg H 2 O-val, és szobahőmérsékleten is hidrogéngázok szabadulnak fel. Így, alumínium csónak csak a hajótestre felvitt oxidfilmnek és védőfestéknek köszönhetően nem válik füstté.

A legaktívabb alumínium kölcsönhatás nem fémekkel. A brómmal és klórral való reakciók normál körülmények között is végbemennek. Ennek eredményeként kialakulnak alumínium sók. A hidrogénsókat úgy állítják elő, hogy a 13. elemet savas oldatokkal kombinálják. A reakció lúgokkal is végbemegy, de csak az oxidfilm eltávolítása után. Tiszta hidrogén szabadul fel.

Alumínium alkalmazása

Fémet szórnak a tükrökre. A magas fényvisszaverési értékek jól jönnek. A folyamat vákuumkörülmények között zajlik. Nemcsak szabványos tükröket, hanem tükörfelületű tárgyakat is készítenek. Ide tartoznak: kerámia csempe, háztartási gépek, lámpák.

Duett alumínium-réz– az alap duralumínium. Egyszerűen duralumíniumnak hívják. Hozzáadás minőségként. Összetétele 7-szer erősebb, mint a tiszta alumínium, ezért alkalmas gépgyártásra és repülőgépgyártásra.

A réz erőt ad a 13. elemnek, de nem nehézkességet. A Dural 3-szor könnyebb marad, mint a vas. Kicsi alumínium tömege– garancia az autók, repülőgépek, hajók könnyűségére. Ez leegyszerűsíti a szállítást és a kezelést, valamint csökkenti a termékek árait.

Vásároljon alumíniumot az autógyártók azért is érdeklődnek, mert ötvözetei könnyen bevonhatók védő- és díszítőanyagokkal. A festék gyorsabban és egyenletesebben hordható fel, mint az acélon és a műanyagon.

Ugyanakkor az ötvözetek képlékenyek és könnyen feldolgozhatók. Ez értékes, tekintettel a modern autómodellek kanyarjainak és tervezési átmeneteinek tömegére.

A 13. elem nemcsak könnyen festhető, hanem maga is festékként funkcionálhat. A textiliparban vásárolt alumínium-szulfát. Nyomtatásban is hasznos, ahol oldhatatlan pigmentekre van szükség.

Vajon mit megoldás szulfát alumínium Víztisztításra is használják. Az „ágens” jelenlétében a káros szennyeződések kicsapódnak és semlegesítik.

Semlegesíti a 13. elemet és a savakat. Különösen jó ebben a szerepben alumínium-hidroxid. A farmakológiában és az orvostudományban értékelik, gyomorégés elleni gyógyszerekhez adják.

A hidroxidot a bélrendszer fekélyeire és gyulladásos folyamataira is felírják. Tehát a gyógyszer a gyógyszertárakban is kapható alumínium. Sav a gyomorban - ok arra, hogy többet megtudjon az ilyen gyógyszerekről.

A Szovjetunióban bronzot is vertek 11% alumínium hozzáadásával. A jelek címlete 1, 2 és 5 kopejka. 1926-ban kezdték el gyártani és 1957-ben fejezték be. De a konzervipari alumíniumdobozok gyártása nem állt le.

A 13. elem alapján továbbra is konténerekbe csomagolják a pörkölt húst, a savanyú és egyéb turisztikai reggeliket. Az ilyen tégelyek nem reagálnak az étellel, ugyanakkor könnyűek és olcsók.

Az alumíniumpor számos robbanásveszélyes keverék része, beleértve a pirotechnikát is. Az ipar trinitrotoluolon és 13-as zúzott elemen alapuló robbantási mechanizmusokat használ. Erőteljes robbanóanyagot is kapunk, ha ammónium-nitrátot adunk az alumíniumhoz.

Az olajiparban ez szükséges alumínium-klorid. Katalizátor szerepét tölti be a szerves anyagok frakciókra való lebontásában. Az olajnak megvan az a tulajdonsága, hogy gáz halmazállapotú, könnyű benzin típusú szénhidrogéneket bocsát ki, és kölcsönhatásba lép a 13. fém kloridjával. A reagensnek vízmentesnek kell lennie. A klorid hozzáadása után az elegyet 280 Celsius-fokra melegítjük.

Az építőiparban gyakran keverem nátriumÉs alumínium. Kiderül, hogy adalék a betonhoz. A nátrium-aluminát a hidratáció felgyorsításával gyorsítja a keményedést.

Növekszik a mikrokristályosodás sebessége, ami azt jelenti, hogy nő a beton szilárdsága és keménysége. Ezenkívül a nátrium-aluminát megóvja az oldatba fektetett erősítést a korróziótól.

Alumínium bányászat

A földön legelterjedtebb három első helyet a fém zárja. Ez magyarázza elérhetőségét és széles körű használatát. A természet azonban nem tiszta formában adja az elemet az embernek. Az alumíniumot el kell választani a különféle vegyületektől. A 13. elem a bauxitban van a legnagyobb mennyiségben. Ezek agyagszerű kőzetek, elsősorban a trópusi övezetben koncentrálódnak.

A bauxitot összetörik, majd megszárítják, újra összetörik és kis mennyiségű víz jelenlétében megőrlik. Sűrű masszának bizonyul. Gőzzel melegítik. Ugyanakkor a nagy része, amelyből a bauxit sem szegény, elpárolog. Ami megmarad, az a 13. fém oxidja.

Ipari fürdőkbe kerül. Már olvadt kriolitot tartalmaznak. A hőmérsékletet 950 Celsius fok körül tartják. Legalább 400 kA elektromos áram is szükséges. Azaz elektrolízist alkalmaznak, akárcsak 200 évvel ezelőtt, amikor az elemet Charles Hall izolálta.

A forró oldaton áthaladva az áram megszakítja a fém és az oxigén közötti kötéseket. Ennek eredményeként a fürdő alja tiszta marad alumínium. Reakciók befejezett. A folyamat az üledékből történő öntéssel és a fogyasztóhoz való eljuttatásával fejeződik be, vagy különféle ötvözetek előállítására.

A fő alumínium termelés ugyanazon a helyen található, ahol a bauxit lelőhelyek találhatók. Az élen - Guinea. A 13. elemből csaknem 8 000 000 tonna rejtőzik a mélyében. Ausztrália a 2. helyen áll 6 000 000-es mutatójával. Brazíliában az alumínium már 2-szer kevesebb. A globális készleteket 29 000 000 tonnára becsülik.

Alumínium ár

Egy tonna alumíniumért csaknem 1500 dollárt kérnek. Ezek a színesfém-tőzsdék adatai 2016. január 20-án. A költségeket elsősorban az iparosok határozzák meg. Pontosabban, az alumínium árát az alapanyag iránti kereslet befolyásolja. A beszállítói igényeket és a villamos energia költségét is érinti, mert a 13. elem termelése energiaigényes.

Az alumíniumra eltérő árak vonatkoznak. A kohóba megy. A költséget kilogrammonként hirdetik meg, és a szállított anyag jellege számít.

Tehát az elektromos fémért körülbelül 70 rubelt adnak. Élelmiszer-minőségű alumíniumért 5-10 rubel kevesebbet kaphat. Ugyanannyit fizetnek a motorfémért. Ha vegyes fajtát bérel, annak ára 50-55 rubel kilogrammonként.

A legolcsóbb hulladékfajta az alumíniumforgács. Csak 15-20 rubelt kaphat érte. Kicsit többet adnak a 13. elemért. Ez italok és konzervek tárolására szolgáló tartályokra vonatkozik.

Az alumínium radiátorokat szintén nem értékelik nagyra. A törmelék kilogrammonkénti ára körülbelül 30 rubel. Ezek átlagok. A különböző régiókban és különböző pontokon az alumíniumot drágábban vagy olcsóbban fogadják el. Az anyagok költsége gyakran a szállított mennyiségtől függ.

Az alumínium jellemzői

alumínium fém minőségi ipar

Az alumínium a leggyakoribb fém a földkéregben. Tartalmát 7,45%-ra becsülik (több, mint a vas, ami mindössze 4,2%). Az alumíniumot mint elemet a közelmúltban, 1825-ben fedezték fel, amikor előkerültek ebből a fémből az első kis csomók. Ipari fejlődésének kezdete a múlt század végére nyúlik vissza. Ennek ösztönzője az volt, hogy 1886-ban egy eljárást dolgoztak ki a kriolitban oldott alumínium-oxid elektrolízisével történő előállítására. A módszer elve az alumínium timföldből történő korszerű ipari kinyerésének alapja a világ minden országában.

Az alumínium egy fényes ezüstös fehér fém megjelenése. Levegőn gyorsan oxidálódik, és vékony fehér, matt AlO filmréteg borítja. Ez a fólia magas védő tulajdonságokkal rendelkezik, ezért ilyen fóliával bevonva az alumínium korrózióálló.

Az alumíniumot meglehetősen könnyen elpusztítják maró lúgok, sósav és kénsav oldatai. Nagyon ellenálló a koncentrált salétromsavval és szerves savakkal szemben.

Az alumínium legjellemzőbb fizikai tulajdonságai az alacsony, 2,7-es relatív sűrűsége, valamint a viszonylag magas hő- és elektromos vezetőképesség. 0C-on az alumínium elektromos vezetőképessége, i.e. 1 mm keresztmetszetű és 1 m hosszú alumíniumhuzal elektromos vezetőképessége 37 1 ohm.

Az alumínium korrózióállósága és különösen elektromos vezetőképessége magasabb, minél tisztább, annál kevesebb szennyeződést tartalmaz.

Az alumínium olvadáspontja alacsony, körülbelül 660 C. Látens olvadási hője azonban nagyon nagy - körülbelül 100 cal g, ezért az alumínium megolvasztásához nagyobb hőfogyasztás szükséges, mint ugyanennyi, például tűzálló réz, amelynek olvadáspontja 1083 C, 43 cal g látens olvadási hő.

Az alumínium mechanikai tulajdonságait nagy rugalmasság és alacsony szilárdság jellemzi. A hengerelt és lágyított alumínium = 10 kg mm, keménysége HB25 = 80% és = 35%.

Az alumínium kristályrácsa egy arcközpontú kocka, melynek 20 C-on a paramétere (oldalmérete) 4,04. Az alumínium nem megy át allotróp átalakuláson.

A természetben az alumínium alumíniumércek formájában található: bauxit, nefelin, alunit és kaolin. A világ alumíniumiparának nagy része a legfontosabb érc a bauxit.

Az alumínium ércekből történő előállítása két egymást követő szakaszból áll - először alumínium-oxidot (AlO) állítanak elő, majd alumíniumot nyernek belőle.

A jelenleg ismert alumínium-oxid-előállítási módszerek három csoportra oszthatók: lúgos, savas és elektrotermikus. A lúgos módszerek a legszélesebb körben alkalmazottak.

A lúgos eljárások egyes változataiban az 1000 C-on víztelenített bauxitot golyósmalomban aprítják, bizonyos arányban krétával és szódával összekeverik, majd szinterezik, így vízben oldódó szilárd nátrium-aluminátot kapnak reakció útján.

Al O + Na CO = Al O Na O + CO

A szinterezett masszát összetörik és vízzel kimossák, a nátrium-aluminát pedig feloldódik.

A lúgos módszer más változataiban a bauxitban lévő alumínium-oxidot nátrium-alumináttá kötik az érc lúgokkal való közvetlen kezelésével. Ez azonnal aluminát vizes oldatát eredményezi.

Mindkét esetben a nátrium-aluminát vizes oldatának képződése az érc oldhatatlan komponenseitől való elválasztásához vezet, amelyek főként a szilícium, a vas és a titán oxidjai és hidroxidjai. Az oldat elválasztása az oldhatatlan üledéktől, az úgynevezett vörösiszaptól ülepítő tartályokban történik.

A kapott oldathoz 125 C-on és 5 óra nyomáson meszet adunk, ami szilikonizációhoz vezet - a CaSiO kicsapódik, fehér iszapot képezve. A szilíciumtól megtisztított oldatot a fehériszaptól való leválasztás után 60-80 C-on szén-dioxiddal kezeljük, melynek eredményeként kristályos alumínium-oxid-hidrát válik ki:

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

Mossuk, szárítjuk és kalcináljuk. A kalcinálás timföld képződéséhez vezet:

2Al(OH) = AlO + 3H2O.

A leírt módszer biztosítja az alumínium-oxid meglehetősen teljes kivonását a bauxitból - körülbelül 80%.

A fém alumínium timföldből történő előállítása magában foglalja annak elektrolitikus lebontását alkotórészekre - alumíniumra és oxigénre. Az elektrolit ebben a folyamatban alumínium-oxid kriolitos oldata (AlF 3NaF). A kriolit, amely képes feloldani az alumínium-oxidot, egyidejűleg csökkenti az olvadáspontját. Az alumínium-oxid körülbelül 2000 C-on olvad, és egy például 85% kriolitból és 15% alumínium-oxidból álló oldat olvadáspontja 935 C.

Az alumínium-oxid elektrolízis séma meglehetősen egyszerű, de technológiailag ez a folyamat összetett és nagy mennyiségű villamos energiát igényel.

A jó hőszigetelő 1 és 2 széntömítésű fürdő alján 3 katódbuszok találhatók, amelyek az elektromos áramforrás negatív pólusára csatlakoznak. Az 5 elektródák a 4 anódsínhez vannak rögzítve. Az elektrolízis megkezdése előtt vékony kokszréteget öntünk a fürdő aljára, az elektródákat leengedjük, amíg érintkezésbe nem kerülnek vele, és az áramot bekapcsoljuk. Amikor a széntömítést felmelegítik, fokozatosan bevezetik a kriolitot. Ha az olvadt kriolit réteg vastagsága 200-300 mm, a timföldet a kriolit mennyiségének 15%-ával töltik fel. A folyamat 950-1000 C-on megy végbe.

Elektromos áram hatására az alumínium-oxid lebontja az alumíniumot és az oxigént. A folyékony alumínium 6 felhalmozódik a szénfenéken (a szénfürdő alján), amely a katód, és az oxigén egyesül az anódok szénével, fokozatosan elégetve azokat. A kriolit elenyésző mennyiségben fogyasztható. Időnként alumínium-oxidot adnak hozzá, az elektródákat fokozatosan leeresztik, hogy kompenzálják az égett részt, és a felgyülemlett folyékony alumíniumot bizonyos időközönként a 8 üstbe engedik.

Az elektrolízis során 1 tonna alumíniumra körülbelül 2 tonna alumínium-oxid, 0,6 tonna anódként szolgáló szénelektródák, 0,1 tonna kriolit és 17 000-18 000 kWh villamos energia fogy.

Az alumínium-oxid elektrolízisével nyert nyers alumínium fémszennyeződéseket (vas, szilícium, titán és nátrium), oldott gázokat, amelyek közül a fő a hidrogén, és nem fémes zárványokat tartalmaz, amelyek alumínium-oxid, szén és kriolit részecskéi. Ebben az állapotban felhasználásra alkalmatlan, mivel alacsony tulajdonságai vannak, ezért finomítani kell. A nem fémes és gáznemű szennyeződéseket a fém megolvasztásával és klórral való fújásával távolítják el. A fémszennyeződések csak összetett elektrolitikus módszerekkel távolíthatók el.

Finomítás után kereskedelmi minőségű alumíniumot kapnak.

Az alumínium tisztasága döntő mutató, amely minden tulajdonságát befolyásolja, ezért a kémiai összetétel az alumínium osztályozásának alapja.

Az alumínium gyártásából származó elkerülhetetlen szennyeződések a vas és a szilícium. Mindkettő alumíniumban káros. A vas nem oldódik az alumíniumban, hanem rideg kémiai vegyületeket képez vele FeAl és Fe2Al. Az alumínium eutektikus mechanikai elegyet képez szilíciummal 11,7% szilíciumtartalom mellett. Mivel a szilícium oldhatósága szobahőmérsékleten nagyon alacsony (0,05%), már kis mennyiségben is Fe + Si eutektikumot és nagyon kemény (HB 800) rideg szilíciumkristály zárványokat képez, amelyek csökkentik az alumínium képlékenységét. Ha a szilícium és a vas együtt vannak jelen, egy hármas kémiai vegyület és egy hármas eutektikum képződik, amelyek szintén csökkentik a plaszticitást.

Az alumínium ellenőrzött szennyeződései a vas, a szilícium, a réz és a titán.

Az összes minőségű alumínium több mint 99% Al-t tartalmaz. Ennek az értéknek a századrészben vagy tizedrészben kifejezett mennyiségi többlete a márkanévben van feltüntetve az A kezdőbetű után. Így az A85 osztály 99,85% Al-t tartalmaz. Ez alól a jelölési elv alól kivételt képeznek az A AE osztályok, amelyekben az alumíniumtartalom megegyezik az A0 és A5 osztályokkal, de a készítményben lévő vas és szilícium szennyeződések aránya eltérő.

Az AE osztályú E betű azt jelenti, hogy az ilyen minőségű alumíniumot elektromos vezetékek gyártására szánják. Az alumínium tulajdonságainak további követelménye az alacsony elektromos ellenállás, amely az abból készült huzal esetében 20 C-on nem lehet több 0,0280 ohm mm m-nél.

Az alumíniumot olyan termékek és az azon alapuló ötvözetek előállítására használják, amelyek tulajdonságai nagyfokú tisztaságot igényelnek.

A céltól függően az alumínium különféle formákban állítható elő. Az újraolvasztásra szánt minden minőségű (nagy és műszaki tisztaságú) alumíniumot 5 tömegű malacok formájában öntik; 15 és 1000 kg. Határértékeik a következők: magasság 60-600 mm, szélesség 93-800 mm és hosszúság 415-1000 mm.

Ha az alumíniumot lapok és szalagok hengerlésére szánják, akkor a tizenhét méretű lapos tuskót folyamatos vagy félig folyamatos módszerrel öntik. Vastagságuk 140-400 mm, szélességük 560-2025 mm, 1 m-es tuskóhosszúság tömege pedig 210-2190 kg. A tuskó hosszát a megrendelővel egyeztetjük.

Az alumínium elleni védekezés fő módja sertéseknél és lapos tuskóknál egyaránt a kémiai összetétel és a márkanévnek való megfelelés ellenőrzése. A nyomás alatti kezelésre szánt tuskókra és tuskókra további követelmények vonatkoznak, mint például az üregek, gázbuborékok, repedések, salak és egyéb idegen zárványok hiánya.

Az acél dezoxidálásához olvasztása során, valamint vasötvözetek és alumíniumtermia előállításához olcsóbb, alacsonyabb tisztaságú alumíniumot használhat, mint a „Különböző minőségű alumínium tisztasága” táblázatban feltüntetett. Ebből a célból az ipar hatféle alumíniumot gyárt 3–16,5 kg tömegű, 98,0–87,0% Al-tartalmú ingotokban. Vastartalmuk eléri a 2,5%-ot, szilícium- és réztartalmuk pedig egyenként 5%-ot.

Az alumínium használata sajátosságainak köszönhető. A könnyedség és a kellően magas elektromos vezetőképesség kombinációja lehetővé teszi az alumínium elektromos áram vezetőként való használatát, a drágább rezet helyettesítve. A réz (631 ohm) és az alumínium (371 ohm) elektromos vezetőképességének különbségét az alumíniumhuzal keresztmetszetének növelése kompenzálja. Az alumíniumhuzalok kis tömege lehetővé teszi, hogy a támasztékok között sokkal nagyobb távolságra akassza fel őket, mint a rézhuzalok esetében, anélkül, hogy félnének a saját súlyuk hatására bekövetkező vezetékszakadástól. Kábelek, gyűjtősínek, kondenzátorok, egyenirányítók is készülnek belőle. Az alumínium nagy korrózióállósága miatt bizonyos esetekben nélkülözhetetlen anyaggá válik a vegyiparban, például a salétromsav és származékai előállításához, tárolásához és szállításához használt berendezések gyártásához.

Az élelmiszeriparban is széles körben használják - különféle főzéshez szükséges eszközöket készítenek belőle. Ebben az esetben nemcsak a szerves savakkal szembeni ellenállását használják, hanem a magas hővezető képességét is.

A nagy rugalmasság lehetővé teszi az alumínium fóliává tekerését, amely mára teljesen felváltotta a korábban használt drágább ónfóliát. A fólia különféle élelmiszerek csomagolására szolgál: tea, csokoládé, dohány, sajt stb.

Az alumíniumot ugyanúgy használják, mint más fémek és ötvözetek korróziógátló bevonatát. Felhordható burkolással, diffúziós fémezéssel és egyéb módszerekkel, beleértve az alumínium tartalmú festékekkel és lakkokkal történő festést is. A kevésbé korrózióálló alumíniumötvözetekből készült lapos hengerelt termékek alumínium burkolata különösen gyakori.

Az alumínium oxigénhez viszonyított kémiai aktivitását dezoxidációra használják félcsendes és nyugodt acélok gyártásánál, illetve nehezen redukálható fémek előállítására oly módon, hogy az alumíniumot kiszorítják oxigénvegyületeikből.

Az alumíniumot ötvözőelemként használják számos acélban és ötvözetben. Különleges tulajdonságokat ad nekik. Például növeli a vas, réz, titán és néhány más fém alapú ötvözetek hőállóságát.

A változó tisztaságú alumínium további felhasználási területeit is megnevezhetjük, de a legnagyobb mennyiséget különféle könnyűötvözetek gyártására fordítják rá. A főbbekkel kapcsolatos információk az alábbiakban találhatók.

Általánosságban elmondható, hogy az alumínium felhasználását a gazdaság különböző ágazataiban a fejlett kapitalista országok példáján a következő számokkal becsülik: közlekedéstechnika 20-23% (beleértve az autóipart 15%), építőipar 17-18%, elektrotechnika 10 -12%, csomagolóanyag gyártás 9-10%, tartós fogyasztási cikk gyártás 9-10%, általános gépészet 8-10%.

Az alumínium egyre több új felhasználási területet hódít meg, annak ellenére, hogy más anyagok és különösen a műanyagok versenyeznek.

A fő alumíniumtartalmú ipari ércek a bauxit, a nefelin, az alunit és a kaolin.

Ezen ércek minőségét az 53% Al-t tartalmazó alumínium-oxid-tartalmuk alapján értékelik. Az alumíniumércek egyéb minőségi mutatói közül a legfontosabb a szennyeződések összetétele, amelyek károsságát és hasznosságát az érc felhasználása határozza meg.

A bauxit az alumíniumgyártás legjobb és fő nyersanyaga világszerte. Mesterséges korund, erősen tűzálló termékek előállítására és egyéb célokra is használják. Kémiai összetételét tekintve ez az üledékes kőzet alumínium-oxid-hidrát AlO nH2O keveréke vas-, szilícium-, titán- és egyéb elemek oxidjaival. A bauxitban található leggyakoribb alumínium-oxid-hidrátok a diaszpóra, a böhmit és a hidrargelit. A bauxit alumínium-oxid tartalma még egy lerakódásban is nagyon tág határok között változik - 35-70%.

A bauxitot alkotó ásványok nagyon finom keveréket alkotnak, ami megnehezíti a dúsítást. Az iparban főként nyers ércet használnak. Az alumínium ércből történő kinyerésének folyamata összetett, nagyon energiaigényes, és két lépésből áll: először a timföldet vonják ki, majd abból nyerik ki az alumíniumot.

A világkereskedelem tárgya maga a bauxit és a belőle kivont timföld vagy más ércek.

A FÁK-ban a bauxitlerakódások egyenetlenül oszlanak el, a különböző lelőhelyekből származó bauxit pedig egyenlőtlen minőségű. A legjobb minőségű bauxitlelőhelyek az Urálban találhatók. A FÁK európai részében és Nyugat-Kazahsztánban is nagy bauxitkészletek állnak rendelkezésre.

Az iparilag fejlett országok közül ma már csak Franciaország van gyakorlatilag biztonságban, ahol fejlődése először kezdődött. Megbízható és valószínű készleteit ebben az országcsoportban 1975-ben 4,8 milliárd tonnára becsülték (ebből 4,6 milliárd tonnát Ausztráliában), míg a fejlődő országokban 12,5 milliárd tonnára, főként Afrikában és Latin-Amerikában (a leggazdagabb Guinea, Kamerun , Brazília, Jamaica).

A háború utáni időszakban jelentősen bővült azon országok köre, ahol bauxitot bányásznak és elsődleges alumíniumot állítanak elő. 1950-ben, a Szovjetuniót nem számítva, mindössze 11 országban bányásztak bauxitot, köztük hármat 1 millió tonnát meghaladó mennyiségben (Suriname, Guyana, USA), négyben pedig 0,1 millió tonnát meghaladó mennyiséget (Franciaország, Indonézia, Olaszország, Ghána). 1977-re a termelés volumene 12-szeresére nőtt, földrajzi elhelyezkedése pedig drámaian megváltozott (a kapitalista világ termelésének több mint fele fejlődő országokban folyt).

A fejlődő országokkal ellentétben az üzemanyagokban gazdag Ausztrália bauxittermelésének nagy részét (főleg a York-félszigetről, a világ legnagyobb bauxitlelőhelyéről) timföldgé dolgozza fel, ami döntő szerepet játszik globális exportjában. Nem példa, a karibi és nyugat-afrikai országok főleg bauxitot exportálnak. Ennek oka mind politikai okok (a világ alumíniummonopóliumai a timföldgyártást részesítik előnyben a tőlük függő bauxitbányász országokon kívül), mind pedig pusztán gazdasági okok: a bauxit, a nehéz színesfémek érceivel ellentétben, szállítható (35-35-1000-at tartalmaz). 65% alumínium-dioxid), a timföldgyártás pedig jelentős fajlagos költségeket igényel, amivel a bauxitbányász országok túlnyomó többsége nem rendelkezik.

Annak érdekében, hogy ellenálljanak a világ alumíniummonopóliumainak diktátumának, a bauxitexportáló országok 1973-ban létrehozták a Bauxitbányászati ​​Országok Nemzetközi Szövetségét (IABC). Ide tartozott Ausztrália, Guinea, Guyana, Jamaica és Jugoszlávia; később a Dominikai Köztársaság, Haiti, Ghána, Sierra Leone, Suriname csatlakozott, Görögország és India pedig megfigyelő ország lett. A létrehozás évében ezek az államok adták a nem szocialista államok bauxittermelésének körülbelül 85%-át.

Az alumíniumipart területi szakadék jellemzi mind a bauxitbányászat és a timföldgyártás, mind pedig az utóbbi és az elsődleges alumínium olvasztása között. A legnagyobb timföldtermelés (évente 1-1,3 millió tonnáig) mind az alumíniumkohókban (például a québeci Arvidában található kanadai üzemben, amelynek éves gyártási kapacitása 0,4 millió tonna alumínium) és az alumíniumkohászatban található. bauxitexportáló kikötőkben (például Paranam Suriname-ban), valamint a másodiktól az elsőig tartó bauxitútvonalakon - például az USA-ban az Öböl partján (Corpus Christi, Point Comfort).

Hazánkban az összes bányászott bauxitot tíz fokozatra osztják. A fő különbség a különböző minőségű bauxitok között az, hogy különböző mennyiségben tartalmazzák a fő extrahálható komponenst, az alumínium-oxidot, és eltérő szilícium modulus értékkel rendelkeznek, pl. a bauxit (AlO SiO) káros szilícium-dioxid szennyeződéseinek timföldtartalmától eltérő. A szilícium modul a bauxit minőségének nagyon fontos mutatója, alkalmazása és feldolgozási technológiája nagyban függ tőle.

A bauxit bármely fajtájának nedvességtartalmát a lerakódásuk függvényében határozzák meg: a legalacsonyabb nedvességtartalmat (legfeljebb 7%) a dél-uráli lelőhelyekből származó bauxitokra, az észak-uráli, a kamensk-uráli és a tikhvini lelőhelyekre pedig nem. több mint 12, 16 és 22%. A páratartalom-mutató nem elutasítási feltétel, és csak a fogyasztóval való elszámoláshoz használatos.

A bauxitot 500 mm-nél nem nagyobb darabokban szállítjuk. Tömlesztve szállítják platformokon vagy gondolákban.