อะลูมิเนียมเป็นหนึ่งในโลหะที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก
อะลูมิเนียมมีสีขาวเงิน น้ำหนักเบา และมีค่าการนำไฟฟ้าสูง โลหะหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 660 °C ข้อดีเด่นๆ ได้แก่ ความหนาแน่นต่ำ มีความแข็งแรงสูงพอสมควร การนำความร้อนได้ดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อน
ด้วยเหตุนี้จึงถือเป็นโลหะทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่ง โลหะผสมอะลูมิเนียมได้มาจากการหล่อ การดัด และวิธีอื่นๆ
อยู่ในธรรมชาติ
โลหะที่พบมากที่สุดชนิดหนึ่งคืออลูมิเนียม มันครอบครอง 8.8% ของมวลทั้งหมดของเปลือกโลก สารประกอบของมันคือบอกไซต์ อะลูมิโนซิลิเกต คอรันดัม เปลือกโลกส่วนใหญ่ประกอบด้วยอะลูมิโนซิลิเกต อะลูมิเนียมเป็นหินชนิดหนึ่งที่สกัดอะลูมิเนียมออกมา
โลหะอลูมิเนียมเกือบทั้งหมดในธรรมชาติพบได้ในสารประกอบเท่านั้น ในบางกรณีที่พบไม่บ่อยนัก จะพบอะลูมิเนียมที่เป็นโลหะบริสุทธิ์ในปริมาณที่น้อยมาก ในบรรดาการเชื่อมต่อหลัก ๆ ควรสังเกตสิ่งต่อไปนี้:
- อะลูมิเนียม
- เนเฟลีนส์;
- ศิษย์เก่า;
- อลูมินา
- คอรันดัม;
- เฟลด์สปาร์ส;
- ดินขาว
- เบริล;
- คริสโซเบริล
นอกจากนี้ยังพบในน้ำธรรมชาติในรูปแบบของสารประกอบที่มีความเป็นพิษต่ำเช่นฟลูออไรด์ อะลูมิเนียมบริสุทธิ์มีเพียงไอโซโทปที่เสถียร 27 AI
ได้อะลูมิเนียมมาอย่างไร
อลูมิเนียมองค์ประกอบทางเคมีค่อนข้างยากที่จะได้รับในรูปแบบบริสุทธิ์ ในการรับอะลูมิเนียม จำเป็นต้องดำเนินการหลายขั้นตอนเพื่อแยกอะลูมิเนียมออกจากองค์ประกอบอื่นๆ อะลูมิเนียมได้มาอย่างไร?
กระบวนการนี้ประกอบด้วยหลายขั้นตอน: การบดแร่อะลูมิเนียมและการสกัดอลูมินา เพื่อให้ได้องค์ประกอบสุดท้ายจากมัน กล่าวอีกนัยหนึ่งเรียกว่าผลึกอลูมินาซึ่งถูกอิเล็กโทรไลต์ในไครโอไลต์ จุดหลอมเหลว 960 – 970 °C ขั้นตอนนี้ต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมาก ดังนั้นการผลิตสารจึงมักตั้งอยู่ใกล้กับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่
อะลูมิเนียมผลิตที่ไหนและอย่างไร
การสกัดและการผลิตอะลูมิเนียมโดยทั่วไปประกอบด้วยสามขั้นตอน ขั้นตอนที่หนึ่งและสองคือการผลิตบอกไซต์และการก่อตัวของอลูมินาจากพวกมัน ในระยะหลัง วัสดุบริสุทธิ์ได้มาจากอลูมินาในกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส สำหรับแร่อะลูมิเนียม 4-5 ตัน จะมีอลูมินา 2 ตัว และอะลูมิเนียม 1 ตัว
การขุดอะลูมิเนียมในโลกสามารถทำจากแร่อะลูมิเนียมชนิดอื่นๆ ได้ แต่แร่อะลูมิเนียมถือเป็นแร่ที่พบได้บ่อยที่สุด พื้นฐานของพวกมันคืออะลูมิเนียมออกไซด์และแร่ธาตุอื่นๆ คุณภาพถูกกำหนดโดยปริมาณโลหะที่สูง สต็อกแร่อะลูมิเนียมทั่วโลกมีมากกว่า 18 พันล้านตัน ด้วยการผลิตอลูมิเนียมในปัจจุบันของโลกตามประเทศ ก็น่าจะเพียงพอสำหรับมากกว่าหนึ่งศตวรรษ
แร่อะลูมิเนียมส่วนใหญ่พบได้ในประเทศที่มีแถบเขตร้อน มีเพียง 73% เท่านั้นที่อยู่ในอินเดีย กินี และออสเตรเลีย อะลูมิเนียมส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในกินี มีคุณภาพสูงและมีแร่ธาตุเจือปนน้อยที่สุด ตามการประมาณการในปี 2557 ประเทศดังกล่าวเป็นผู้นำในการผลิตอะลูมิเนียม: จีน ออสเตรเลีย บราซิล กินี อินเดีย จาเมกา รัสเซีย และคาซัคสถาน
ตามกฎแล้วการขุดอลูมิเนียมจะดำเนินการด้วยวิธีเปิด ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์พิเศษชั้นของเปลือกโลกจะถูกลบออกซึ่งถูกขนส่งสำหรับการประมวลผลในขั้นต่อไป มีจุดขุดแร่ลึก คุณต้องสร้างทุ่นระเบิดเพื่อให้ได้มันมา เหมืองที่ลึกที่สุดอยู่ในรัสเซีย ความลึกของมันคือ 1,550 เมตร
รัสเซียอยู่ในอันดับที่ 7 ของโลกในด้านการผลิตอะลูมิเนียม มีเงินฝากมากกว่าห้าสิบในประเทศนี้ หนึ่งในที่เก่าแก่ที่สุดคือ Radynskoye ซึ่งตั้งอยู่ในภูมิภาคเลนินกราด ในบรรดาแหล่งขุดแร่อะลูมิเนียมทั้งหมดในรัสเซีย มีหนูน้อยหมวกแดง, คาลินสโกเย, โนโว-คาลินสโกเยในเซเวอโรราสค์ และเชเรมูซอฟสโกเยในเขตสเวอร์ดลอฟสค์ ประเทศของเรามีชื่อเสียงในด้านโรงงานผลิตโลหะที่หลากหลาย ที่ใหญ่ที่สุดในรัสเซียและไม่เพียง แต่เป็น Rusal ซึ่งผลิตโลหะมากกว่า 3 ล้านตัน
คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
คุณสมบัติทางกายภาพหลักของอะลูมิเนียมคือการนำความร้อนสูง เกือบสองเท่าของเหล็กกล้า นอกจากนี้ยังมีความหนาแน่นน้อยกว่าเหล็กและสังกะสีสามเท่า และทั้งหมดนี้ก็คุ้มค่าที่จะเพิ่มความแข็งแรงสูงของวัสดุ อลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับสารดังกล่าว: ทองแดง แมกนีเซียม ซิลิกอนและอื่น ๆ
คุณสมบัติทางเคมีของอลูมิเนียม:
- การเกิดสารประกอบไอออนิกและโควาเลนต์
- พลังงานไอออไนซ์สูง
- ความหนาแน่นของประจุสูงพร้อมกับไอออนบวกของวัสดุอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน
- ไวต่อการกัดกร่อนต่ำ
- ปฏิกิริยากับออกซิเจน ฮาโลเจน อโลหะ ฟลูออรีน กำมะถัน ไนโตรเจน คาร์บอน น้ำ
งานโลหะ
อลูมิเนียมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุโครงสร้าง ข้อดีหลักคือน้ำหนักเบา ความยืดหยุ่นในการปั๊ม ทนต่อการกัดกร่อน การนำความร้อนหรือไฟฟ้าในระดับสูง และสารประกอบที่ไม่เป็นพิษ ข้อดีเหล่านี้นำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องใช้ในครัว ภาชนะบรรจุภัณฑ์ และฟอยล์สำหรับอุตสาหกรรมอาหาร
เมื่อพูดถึงข้อบกพร่อง อันดับแรก เราควรสังเกตจุดแข็งที่ต่ำก่อน ดังนั้นจึงเพิ่มทองแดงและแมกนีเซียมในสัดส่วนเล็กน้อยลงในอลูมิเนียม นอกจากนี้ยังใช้วัสดุในการผลิตวิศวกรรมไฟฟ้าอย่างประสบความสำเร็จเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าอยู่ในระดับสูง ข้อเสียอย่างเดียวคือความยากในการบัดกรีเนื่องจากฟิล์มออกไซด์ที่แข็งแรง
โลหะเบาใช้ในการขนส่งประเภทต่างๆ ในด้านการบินนั้นเป็นวัสดุโครงสร้างหลัก การใช้อลูมิเนียมส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมการต่อเรือเช่นกัน ด้วยความช่วยเหลือของโลหะผสม, ตัวเรือ, ดาดฟ้าและอุปกรณ์สำหรับเรือที่ผลิตขึ้น
การสมัครเป็นตัวแทนลด
อลูมิเนียมถูกนำมาใช้เป็นตัวรีดิวซ์สำเร็จแล้ว การนำอลูมิเนียมกลับมาใช้ใหม่เป็นเรื่องปกติ การหลอมอลูมิเนียมช่วยให้คุณสามารถฟื้นฟูโลหะหายากได้ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับดอกไม้ไฟ
ประเภทของโลหะผสม
สำหรับการผลิตวัสดุโครงสร้าง จำเป็นต้องมีความแข็งแรงมากขึ้น อลูมิเนียมไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว ดังนั้นจึงรวมองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ในปริมาณที่น้อยกว่า โลหะผสมที่พบบ่อยที่สุด:
- อลูมิเนียม-แมกนีเซียม. มีลักษณะพิเศษคือมีความแข็งแรงสูง มีความยืดหยุ่น ทนต่อการกัดกร่อน ทนต่อแรงสั่นสะเทือน และความสามารถในการเชื่อม เปอร์เซ็นต์ของแมกนีเซียมในโลหะผสมไม่เกิน 6%
- อลูมิเนียม-แมงกานีส. อีกทั้งยังมีความแข็งแรงสูง ความเหนียว ความต้านทานการกัดกร่อน และการเชื่อม
- อลูมิเนียม-ทองแดง. หนึ่งในเทคโนโลยีชั้นสูงที่สุด รุ่นปรับปรุงของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ ข้อเสียที่สำคัญคือความไวต่อการกัดกร่อน
อะลูมิเนียมในเครื่องประดับ
โลหะมีค่าเฉพาะในสมัยนโปเลียนที่ 3 ในเวลานั้นเครื่องประดับปุ่มจานทำจากมัน เธอได้รับการประเมินด้วยทองคำและเงิน แต่ความต้องการเครื่องประดับอะลูมิเนียมลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อมีโอกาสทำเหมืองใหม่ๆ
แอปพลิเคชันอื่นๆ
โลหะเบาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงอุตสาหกรรมการทหาร ซึ่งมักใช้กับการผลิตอาวุธ หรือที่รู้จักก็คือการใช้เทคโนโลยีจรวดในฐานะที่เป็นเชื้อเพลิงแข็งและส่วนประกอบที่ติดไฟได้
ความเป็นพิษของโลหะ
แม้ว่าอลูมิเนียมจะพบได้ทั่วไปในโลก แต่สิ่งมีชีวิตไม่ได้ใช้มันเนื่องจากมีความเป็นพิษต่ำ สารประกอบของมันเป็นเวลานานมีผลเสียต่อคนและสัตว์ อะซิเตทและอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์มีอิทธิพลมากที่สุด พวกเขามีผลเสียต่อระบบประสาทและการขับถ่ายของร่างกาย
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับอะลูมิเนียม
โลหะนี้มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
- สารประกอบของมันไม่เพียงแต่มีอยู่บนโลกของเราเท่านั้น แต่ยังอยู่บนดวงจันทร์และดาวอังคารด้วย
- ร่างกายมนุษย์มีสารนี้มากกว่า 100 มก.
- ความต้องการรายวันสำหรับมันคือ 2.4 มก.
- องค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่พบในแอปเปิ้ล
- แท่งโลหะบริสุทธิ์แท่งแรกผลิตขึ้นในปี 1932
