Aluminium is een van de meest voorkomende metalen in de aardkorst.
Aluminium heeft een zilverwitte kleur, een laag gewicht en een hoge elektrische geleidbaarheid. Het metaal smelt bij een temperatuur van 660 °C. Enkele van de genoemde voordelen zijn lage dichtheid, redelijk hoge sterkte, uitstekende warmtegeleiding en corrosieweerstand.
Hierdoor wordt het beschouwd als een van de belangrijkste technische metalen. Aluminiumlegeringen worden verkregen door gieten, smeden en andere methoden.
In de natuur zijn
Een van de meest voorkomende metalen is aluminium. Het beslaat 8,8% van de totale massa van de aardkorst. De verbindingen zijn bauxiet, aluminosilicaten, korund. Het grootste deel van de aardkorst bestaat uit aluminosilicaten. Bauxiet is een van de gesteenten waaruit aluminium wordt gewonnen.
Bijna al het aluminiummetaal in de natuur wordt alleen in verbindingen aangetroffen. In zeldzame gevallen wordt puur metallisch aluminium in zeer kleine hoeveelheden aangetroffen. Onder de belangrijkste verbindingen is het vermeldenswaard het volgende:
- Bauxieten;
- Nefelijnen;
- Alunieten;
- Aluinaarde;
- Korund;
- Veldspaat;
- Kaoliniet;
- Beryl;
- Chrysoberyl
Het wordt ook aangetroffen in natuurlijke wateren in de vorm van verbindingen met een lage toxiciteit, zoals fluoride. Zuiver aluminium bevat alleen de stabiele isotoop 27 AI.
Hoe aluminium wordt verkregen
Het chemische element aluminium is vrij moeilijk in zijn pure vorm te verkrijgen. Om aluminium te verkrijgen, zal het nodig zijn om vele stappen uit te voeren om het van andere elementen te scheiden. Hoe wordt aluminium verkregen?
Het proces zelf bestaat uit verschillende fasen: het malen van bauxieterts en extractie van aluminiumoxide, het verkrijgen van het laatste element ervan. Met andere woorden, het wordt kristallijn aluminiumoxide genoemd, dat wordt geëlektrolyseerd in kryoliet. Smeltpunt 960 – 970 °C. Deze procedure vereist een grote hoeveelheid elektriciteit, dus de productie van de stof vindt vaak plaats in de buurt van grootschalige elektriciteitscentrales.
Waar en hoe wordt aluminium geproduceerd
De winning en productie van aluminium bestaat over het algemeen uit drie fasen. De eerste en tweede fase zijn de productie van bauxieten en de vorming van aluminiumoxide daaruit. Bij de laatste wordt een zuiver materiaal verkregen uit aluminiumoxide in het proces van elektrolyse. Voor 4-5 ton aluminiumhoudend erts zijn er 2 aluminiumoxide en 1 aluminium.
Aluminiumwinning in de wereld kan worden gemaakt van andere aluminiumertsen, maar bauxiet wordt als de meest voorkomende beschouwd. Hun basis is aluminiumoxide en andere mineralen. De kwaliteit wordt bepaald door het hoge metaalgehalte. De totale wereldvoorraad aluminiumerts bedraagt meer dan 18 miljard ton. Gezien de huidige productie van aluminium in de wereld per land, zou het genoeg moeten zijn voor meer dan een eeuw.
De meeste bauxieten komen voor in landen met een tropische gordel. Slechts 73% bevindt zich in India, Guinee en Australië. De meeste bauxieten zijn geconcentreerd in Guinee. Ze hebben een hoge kwaliteit en een minimum aan minerale onzuiverheden. Volgens schattingen in 2014 staan dergelijke landen bekend als leiders in de aluminiumproductie: China, Australië, Brazilië, Guinee, India, Jamaica, Rusland en Kazachstan.
In de regel wordt aluminiumwinning uitgevoerd door een open methode. Met behulp van speciale apparatuur wordt een laag van de aardkorst verwijderd, die wordt getransporteerd voor de volgende verwerkingsfase. Er zijn diepe ertsmijnpunten. Om het te krijgen, moet je mijnen bouwen. De diepste mijn bevindt zich in Rusland. De diepte is 1550 meter.
Rusland staat op de 7e plaats op de wereldranglijst wat betreft aluminiumproductie. Er zijn meer dan vijftig deposito’s in dit land. Een van de oudste wordt beschouwd als Radynskoye, gelegen in de regio Leningrad. Van alle aluminiummijnen in Rusland zijn er Roodkapje, Kalinskoye, Novo-Kalinskoye in Severouralsk en Cheremuzovskoye in de regio Sverdlovsk. Ons land staat ook bekend om een grote verscheidenheid aan metaalfabrieken. De grootste in Rusland en niet alleen Rusal, die meer dan 3 miljoen ton metaal produceert.
Fysische en chemische eigenschappen
De belangrijkste fysieke eigenschappen van aluminium zijn een hoge thermische geleidbaarheid, bijna twee keer die van staal. Bovendien heeft het een dichtheid die drie keer lager is dan die van ijzer en zink. En aan dit alles is het de moeite waard om de hoge sterkte van het materiaal toe te voegen. Aluminium reageert met dergelijke stoffen: koper, magnesium, silicium en andere.
Chemische eigenschappen van aluminium:
- Vorming van ionische en covalente verbindingen;
- Hoge ionisatie-energie;
- Hoge ladingsdichtheid samen met kationen van andere soortgelijke materialen;
- Lage gevoeligheid voor corrosie;
- Reactie met zuurstof, halogenen, niet-metalen, fluor, zwavel, stikstof, koolstof, water.
Metaaltoepassingen
Aluminium wordt veel gebruikt als constructiemateriaal. De belangrijkste voordelen zijn een laag gewicht, flexibiliteit bij het stempelen, corrosieweerstand, een hoog niveau van thermische of elektrische geleidbaarheid en niet-toxische verbindingen. Het zijn deze voordelen die hebben geleid tot het wijdverbreide gebruik ervan bij de productie van keukengerei, verpakkingscontainers en folie voor de voedingsindustrie.
Over de tekortkomingen gesproken, we moeten allereerst de lage sterkte opmerken. Daarom werd een kleine hoeveelheid koper en magnesium aan aluminium toegevoegd. Het materiaal wordt ook met succes gebruikt bij de vervaardiging van elektrotechniek, omdat de elektrische geleidbaarheid op een hoog niveau ligt. Het enige negatieve is de moeilijkheid van solderen vanwege de sterke oxidefilm.
Lichtmetaal wordt gebruikt in verschillende soorten transport. Op het gebied van luchtvaart is het het belangrijkste structurele materiaal. Het gebruik van aluminium had ook gevolgen voor de scheepsbouwindustrie. Met behulp van legeringen worden er rompen, dekken en uitrusting voor schepen van gemaakt.
Toepassing als reductiemiddel
Aluminium is met succes gebruikt als reductiemiddel. Het terugwinnen van metalen van aluminium is vrij gebruikelijk. Door aluminium te smelten, kunt u zeldzame soorten metalen herstellen. Het wordt ook gebruikt voor pyrotechniek.
Soorten legeringen
Voor de productie van constructiematerialen is een grotere sterkte vereist. Aluminium heeft dit niet, daarom wordt het in een kleinere hoeveelheid gecombineerd met andere chemische elementen. De meest voorkomende legeringen:
- Aluminium-magnesium. Ze worden gekenmerkt door hoge sterkte, flexibiliteit, corrosieweerstand, trillingsweerstand en lasbaarheid. Het percentage magnesium in legeringen is niet meer dan 6%.
- Aluminium-mangaan. Ze hebben ook een hoge sterkte, ductiliteit, corrosieweerstand en lasbaarheid.
- Aluminium-koper. Een van de meest hightech. Een verbeterde versie van koolstofarm staal. Een belangrijk nadeel is de gevoeligheid voor corrosie.
Aluminium in sieraden
Metaal was van bijzondere waarde in de tijd van Napoleon III. In die tijd werden er sieraden, knopen, schalen van gemaakt. Ze werd beoordeeld samen met goud en zilver. Maar de vraag naar aluminium sieraden vervaagde snel toen er nieuwe mijnbouwmogelijkheden ontstonden.
Andere toepassingen
Lichtmetaal wordt gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de militaire industrie. Dit geldt meestal voor wapenproductie. Ook bekend is het gebruik ervan in rakettechnologie als vaste stuwstof en brandbare componenten.
Metaaltoxiciteit
Hoewel aluminium heel gewoon is in de wereld, gebruiken levende wezens het niet vanwege de lage toxiciteit. De verbindingen hebben lange tijd een schadelijk effect op mens en dier. Acetaat en aluminiumhydroxide hebben de grootste invloed. Ze hebben een negatief effect op het zenuwstelsel en de uitscheidingsfunctie van het lichaam.
Interessante feiten over aluminium
Dit metaal heeft de volgende eigenschappen:
- De verbindingen bestaan niet alleen op onze planeet, maar ook op de maan en Mars;
- Het menselijk lichaam heeft meer dan 100 mg van deze stof;
- De dagelijkse behoefte ervoor is 2,4 mg;
- Het grootste deel van het chemische element zit in appels;
- De eerste staaf van puur metaal werd in 1932 geproduceerd.
