Aluminium ist eines der am häufigsten vorkommenden Metalle in der Erdkruste.
Aluminium hat eine silbrig-weiße Farbe, ein geringes Gewicht und eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Das Metall schmilzt bei einer Temperatur von 660 °C. Unter den erwähnten Vorteilen sind geringe Dichte, ziemlich hohe Festigkeit, ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Aus diesem Grund gilt es als eines der wichtigsten technischen Metalle. Aluminiumlegierungen werden durch Gießen, Schmieden und andere Verfahren erhalten.
In der Natur sein
Eines der häufigsten Metalle ist Aluminium. Es nimmt 8,8 % der gesamten Masse der Erdkruste ein. Seine Verbindungen sind Bauxit, Alumosilikate, Korund. Der größte Teil der Erdkruste besteht aus Alumosilikaten. Bauxit ist eines der Gesteine, aus denen Aluminium gewonnen wird.
Fast das gesamte Aluminiummetall kommt in der Natur nur in Verbindungen vor. In seltenen Fällen wird reines metallisches Aluminium in sehr geringen Mengen gefunden. Unter den Hauptverbindungen ist Folgendes zu beachten:
- Bauxite;
- Nephelin;
- Alunite;
- Aluminiumoxid;
- Korund;
- Feldspäte;
- Kaolinit;
- Beryll;
- Chrysoberyll
Es kommt auch in natürlichen Gewässern in Form von Verbindungen mit geringer Toxizität wie Fluorid vor. Reines Aluminium enthält nur das stabile Isotop 27 AI.
Wie Aluminium gewonnen wird
Das chemische Element Aluminium ist in seiner reinen Form nur schwer erhältlich. Um Aluminium zu gewinnen, müssen viele Schritte durchgeführt werden, um es von anderen Elementen zu trennen. Wie wird Aluminium gewonnen?
Der Prozess selbst besteht aus mehreren Phasen: Mahlen von Bauxiterz und Gewinnung von Aluminiumoxid, um daraus das letzte Element zu gewinnen. Mit anderen Worten, es wird kristallines Aluminiumoxid genannt, das in Kryolith elektrolysiert wird. Schmelzpunkt 960 – 970 °C. Dieses Verfahren benötigt viel Strom, weshalb die Produktion des Stoffes oft in der Nähe von Großkraftwerken angesiedelt ist.
Wo und wie wird Aluminium hergestellt
Die Gewinnung und Herstellung von Aluminium besteht im Allgemeinen aus drei Stufen. Die erste und zweite Stufe sind die Herstellung von Bauxiten und die Bildung von Tonerde daraus. Bei letzterem wird aus Tonerde im Prozess der Elektrolyse ein reines Material gewonnen. Für 4-5 Tonnen aluminiumhaltiges Erz gibt es 2 Tonerde und 1 Aluminium.
Der Aluminiumabbau in der Welt kann aus anderen Aluminiumerzen hergestellt werden, aber Bauxit gilt als das gebräuchlichste. Ihre Basis ist Aluminiumoxid und andere Mineralien. Die Qualität wird durch den hohen Metallgehalt bestimmt. Der weltweite Gesamtbestand an Aluminiumerzen beträgt mehr als 18 Milliarden Tonnen. Angesichts der aktuellen Aluminiumproduktion der Welt pro Land sollte dies für mehr als ein Jahrhundert ausreichen.
Die meisten Bauxite kommen in Ländern mit einem Tropengürtel vor. Nur 73 % befinden sich in Indien, Guinea und Australien. Die meisten Bauxite sind in Guinea konzentriert. Sie haben eine hohe Qualität und ein Minimum an mineralischen Verunreinigungen. Nach Schätzungen aus dem Jahr 2014 gelten folgende Länder als führend in der Aluminiumproduktion: China, Australien, Brasilien, Guinea, Indien, Jamaika, Russland und Kasachstan.
Der Aluminiumabbau erfolgt in der Regel im offenen Verfahren. Mit Hilfe spezieller Geräte wird eine Schicht der Erdkruste entfernt, die für die nächste Verarbeitungsstufe transportiert wird. Es gibt tiefe Erzabbaustellen. Um es zu bekommen, müssen Sie Minen bauen. Die tiefste Mine befindet sich in Russland. Seine Tiefe beträgt 1550 Meter.
Russland liegt bei der Aluminiumproduktion auf Platz 7 der Weltrangliste. Es gibt mehr als fünfzig Lagerstätten in diesem Land. Einer der ältesten gilt als Radynskoje im Leningrader Gebiet. Unter allen Aluminiumabbaustätten in Russland gibt es Rotkäppchen, Kalinskoje, Novo-Kalinskoje in Severouralsk und Cheremuzovskoye in der Region Swerdlowsk. Unser Land ist auch berühmt für eine Vielzahl von Metallverarbeitungsbetrieben. Der größte in Russland und nicht nur Rusal, der mehr als 3 Millionen Tonnen Metall produziert.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften von Aluminium sind eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die fast doppelt so hoch ist wie die von Stahl. Außerdem hat es eine dreimal geringere Dichte als Eisen und Zink. Und zu all dem lohnt es sich, die hohe Festigkeit des Materials hinzuzufügen. Aluminium reagiert mit solchen Substanzen: Kupfer, Magnesium, Silizium und anderen.
Chemische Eigenschaften von Aluminium:
- Bildung ionischer und kovalenter Verbindungen;
- Hohe Ionisierungsenergie;
- Hohe Ladungsdichte zusammen mit Kationen anderer ähnlicher Materialien;
- Geringe Korrosionsanfälligkeit;
- Reaktion mit Sauerstoff, Halogenen, Nichtmetallen, Fluor, Schwefel, Stickstoff, Kohlenstoff, Wasser.
Metallapplikationen
Aluminium ist als Konstruktionsmaterial weit verbreitet. Seine Hauptvorteile sind geringes Gewicht, Stanzflexibilität, Korrosionsbeständigkeit, ein hohes Maß an thermischer oder elektrischer Leitfähigkeit und ungiftige Verbindungen. Diese Vorteile haben zu einer weit verbreiteten Verwendung bei der Herstellung von Küchenutensilien, Verpackungsbehältern und Folien für die Lebensmittelindustrie geführt.
Wenn wir über die Mängel sprechen, sollten wir zunächst die geringe Festigkeit bemerken. Daher wurde dem Aluminium ein geringer Anteil an Kupfer und Magnesium zugesetzt. Das Material wird auch erfolgreich in der Herstellung von Elektrotechnik eingesetzt, da seine elektrische Leitfähigkeit auf einem hohen Niveau liegt. Der einzige Nachteil ist die Schwierigkeit beim Löten aufgrund der starken Oxidschicht.
Leichtmetall wird in verschiedenen Transportarten verwendet. In der Luftfahrt ist es das Hauptstrukturmaterial. Die Verwendung von Aluminium betraf auch den Schiffbau. Mit Hilfe von Legierungen werden daraus Rümpfe, Decks und Ausrüstungen für Schiffe hergestellt.
Anwendung als Reduktionsmittel
Aluminium wurde erfolgreich als Reduktionsmittel verwendet. Die Rückgewinnung von Aluminium aus Metallen ist weit verbreitet. Durch das Schmelzen von Aluminium können Sie seltene Metallarten wiederherstellen. Es wird auch für Pyrotechnik verwendet.
Arten von Legierungen
Für die Herstellung von Konstruktionsmaterialien wird eine höhere Festigkeit benötigt. Aluminium besitzt solche nicht, daher wird es in geringerer Menge mit anderen chemischen Elementen kombiniert. Die gängigsten Legierungen:
- Aluminium-Magnesium. Sie zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Flexibilität, Korrosionsbeständigkeit, Vibrationsfestigkeit und Schweißbarkeit aus. Der Magnesiumanteil in Legierungen beträgt nicht mehr als 6 %.
- Aluminium-Mangan. Sie haben auch eine hohe Festigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit.
- Aluminium-Kupfer. Einer der High-Tech. Eine verbesserte Version von kohlenstoffarmen Stählen. Ein wesentlicher Nachteil ist die Korrosionsanfälligkeit.
Aluminium im Schmuck
Metall war während der Zeit Napoleons III. von besonderem Wert. Damals wurden daraus Schmuck, Knöpfe, Geschirr hergestellt. Sie wurde zusammen mit Gold und Silber bewertet. Aber die Nachfrage nach Aluminiumschmuck ließ schnell nach, als sich neue Abbaumöglichkeiten ergaben.
Andere Anwendungen
Leichtmetall wird in verschiedenen Industrien verwendet, darunter auch in der Militärindustrie. Dies gilt normalerweise für die Waffenproduktion. Bekannt ist auch seine Verwendung in der Raketentechnik als Festtreibstoff und brennbare Komponente.
Metalltoxizität
Obwohl Aluminium auf der Welt sehr verbreitet ist, wird es von Lebewesen aufgrund seiner geringen Toxizität nicht verwendet. Seine Verbindungen haben lange Zeit eine schädliche Wirkung auf Menschen und Tiere. Den größten Einfluss haben Acetat und Aluminiumhydroxid. Sie wirken sich negativ auf das Nervensystem und die Ausscheidungsfunktion des Körpers aus.
Wissenswertes über Aluminium
Dieses Metall hat folgende Eigenschaften:
- Seine Verbindungen existieren nicht nur auf unserem Planeten, sondern auch auf Mond und Mars;
- Der menschliche Körper hat mehr als 100 mg dieser Substanz;
- Der Tagesbedarf dafür beträgt 2,4 mg;
- Das meiste chemische Element findet sich in Äpfeln;
- Der erste Barren aus reinem Metall wurde 1932 hergestellt.
