Alüminyum içeren bir cevher. Boksit

Boksit, alüminyum üretiminin ana cevheridir. Tortu oluşumu, alüminyum hidroksitlere ek olarak başka kimyasal elementler de içeren malzemenin hava koşulları ve transfer süreci ile ilişkilidir. Metal ekstraksiyon teknolojisi, atık oluşturmadan uygun maliyetli bir endüstriyel üretim süreci sağlar.

Cevher mineralinin özellikleri

Alüminyum madenciliği için kullanılan mineral hammaddenin adı, Fransa'da yatakların ilk keşfedildiği bölgenin adından gelmektedir. Boksit, alüminyum hidroksitlerden oluşur ve safsızlık olarak kil mineralleri, demir oksitler ve hidroksitler içerir.

İle dış görünüş Boksit, tekdüze veya katmanlı dokuya sahip, taşlı ve daha az sıklıkla kil benzeri bir kayadır. Yerkabuğunda oluş şekline göre yoğun veya gözenekli olabilir. Mineraller yapılarına göre sınıflandırılır:

• kırıntılı - çakıltaşı, çakıl, kumtaşı, pelitik;
• konkresyoner - baklagiller, oolitik.

Kapanımlar şeklindeki kayanın büyük kısmı, demir veya alümina oksitlerin oolitik oluşumlarını içerir. Boksit cevheri genellikle kahverengi veya tuğla rengindedir ancak beyaz, kırmızı, gri ve sarı tonlarında yataklar da vardır.

Cevher oluşumu için ana mineraller şunlardır:

• diaspora;
• hidrogotit;
• goetit;
• boehmit;
• gibsit;
• kaolinit;
• ilmenit;
• alüminohematit;
• kalsit;
• siderit;
• mika.

Platform, jeosenklinal ve okyanus adalarının boksitleri bulunmaktadır. Alüminyum cevheri yatakları, kayaların ayrışma ürünlerinin taşınması, ardından bunların birikmesi ve tortu oluşumu sonucu oluşmuştur.

Endüstriyel boksit %28-60 oranında alümina içerir. Cevher kullanırken ikincisinin silikona oranı 2-2,5'ten düşük olmamalıdır.

Hammaddelerin depolanması ve çıkarılması

Rusya Federasyonu'nda endüstriyel alüminyum üretiminin ana hammaddeleri, Kola Yarımadası'nda yoğunlaşan boksit, nefelin cevherleri ve bunların konsantreleridir.

Rusya'daki boksit yatakları, düşük kaliteli hammaddeler ve zorlu madencilik ve jeolojik madencilik koşullarıyla karakterize edilmektedir. Eyalette keşfedilmiş 44 yatak var ve bunların yalnızca dörtte biri işletiliyor.

Boksitin ana üretimi JSC Sevuralboxytruda tarafından gerçekleştirilmektedir. Cevher hammaddesi rezervlerine rağmen, işleme işletmelerinin arzı dengesizdir. 15 yıldır nefelin ve boksit kıtlığı yaşanıyor ve bu da alümina ithalatına yol açıyor.

Dünya boksit rezervleri tropik ve tropik bölgelerde bulunan 18 ülkede yoğunlaşmıştır. subtropikal bölgeler. En yüksek kalitedeki boksitin bulunduğu yer, alüminosilikat kayaların aşınma alanlarıyla sınırlıdır. ıslak koşullar. Küresel hammadde tedarikinin büyük kısmı bu bölgelerde bulunuyor.

En büyük rezervler Gine'de yoğunlaşmıştır. Avustralya, cevher hammaddelerinin çıkarılmasında dünya lideridir. Brezilya'nın 6 milyar ton rezervi var, Vietnam'ın 3 milyar ton rezervi var, Hindistan'ın boksit rezervleri farklı yüksek kalite 2,5 milyar ton, Endonezya - 2 milyar ton. Cevherin büyük kısmı bu ülkelerin derinliklerinde yoğunlaşmıştır.

Boksit, açık ve yer altı yöntemlerle çıkarılmaktadır. Teknolojik süreç Hammaddelerin işlenmesi kimyasal bileşimine bağlıdır ve işin aşamalı olarak uygulanmasını içerir.

İlk aşamada, kimyasal reaktiflerin etkisi altında alümina oluşur ve ikincisinde, metal bileşen, erimiş florür tuzundan elektroliz yoluyla ondan çıkarılır.

Alümina oluşturmak için çeşitli yöntemler kullanılır:

• sinterleme;
• hidrokimyasal;
• birleştirildi.

Yöntemlerin uygulanması cevherdeki alüminyum konsantrasyonuna bağlıdır. Düşük kaliteli boksit karmaşık bir şekilde işlenir. Sinterleme sonucu elde edilen soda, kireçtaşı ve boksit karışımı bir çözelti ile liç edilir. Kimyasal işlem sonucunda oluşan metal hidroksit ayrıştırılarak filtrasyona tabi tutulur.

Maden kaynağının uygulanması

Boksitin endüstriyel üretimin çeşitli dallarında kullanılması, hammaddenin mineral bileşimi ve fiziksel özelliklerindeki çok yönlülüğünden kaynaklanmaktadır. Boksit, alüminyum ve alüminanın çıkarıldığı bir cevherdir.

Demir metalurjisinde açık ocak çeliğini eritirken eritken olarak boksitin kullanımı gelişiyor özelliklerürünler.

Elektrokorindon üretiminde boksitin özellikleri, indirgeyici madde olarak antrasit ve demir talaşlarının katılımıyla elektrikli fırınlarda eritme sonucunda süper dayanıklı, yangına dayanıklı bir malzeme (sentetik korindon) oluşturmak için kullanılır.

Düşük demir içeriğine sahip mineral boksit, yangına dayanıklı, çabuk sertleşen çimentoların üretiminde kullanılır. Cevher hammaddelerinden alüminyumun yanı sıra demir, titanyum, galyum, zirkonyum, krom, niyobyum ve TR (nadir toprak elementleri) çıkarılmaktadır.

Boksit, boya, aşındırıcı ve emici maddelerin üretiminde kullanılır. Refrakter bileşiklerin üretiminde düşük demir içeriğine sahip cevher kullanılır.

Alüminyum en popüler ve aranan metallerden biridir. Her sektörde belirli öğelerin bileşimine eklenmez. Enstrüman yapımından havacılığa. Bu hafif, esnek ve korozyona dayanıklı metalin özellikleri birçok endüstrinin ilgisini çekmiştir.

Alüminyumun kendisi (oldukça aktif metal)V saf formu Doğada pratik olarak bulunmaz ve kimyasal formülü Al 2 O 3 olan alüminadan çıkarılır. Ancak alümina elde etmenin doğrudan yolu da alüminyum cevheridir.

Doygunluktaki farklılıklar

Temel olarak, alüminyum madenciliği yapıyorsanız üzerinde çalışmanız gereken, bahsetmeye değer yalnızca üç tür cevher vardır. Evet, bu kimyasal element çok çok yaygındır ve diğer bileşiklerde de bulunabilir (bunlardan yaklaşık iki buçuk yüz tane vardır). Ancak konsantrasyonun çok yüksek olması nedeniyle en karlı ekstraksiyon boksit, alunit ve nefelinden olacaktır.

Nefelinler magmanın yüksek sıcaklığı nedeniyle ortaya çıkan alkali bir oluşumdur. Bu cevherin bir birimi ana hammadde olarak %25'e kadar alümina üretecektir. Ancak bu alüminyum cevheri madenciler için en fakir cevher olarak kabul ediliyor. Nefelinlerden bile daha küçük miktarlarda alümina içeren tüm bileşikler açıkça kârsız olarak kabul edilmektedir.

Alunitler volkanik ve hidrotermal faaliyetler sırasında oluşmuştur. Cevher üçlümüzün "altın ortalaması" olan temel alüminanın %40'a kadarını içerirler.

Ve yüzde elli veya daha fazla rekor alüminyum oksit içeriğiyle ilk sırayı boksit alıyor! Haklı olarak alüminanın ana kaynağı olarak kabul edilirler. Ancak kökenleri konusunda bilim adamları hala tek doğru karara varamıyorlar.

Ya asıl kökenlerinden göç edip antik kayaların aşınmasından sonra çökelmişlerdir, ya da bazı kireçtaşları eridikten sonra çökelti haline gelmişlerdir, ya da genel olarak demir, alüminyum ve titanyum tuzlarının ayrışması sonucu oluşmuşlardır. tortu. Genel olarak kökeni hala bilinmemektedir. Ancak boksitin en karlı olduğu zaten kesindir.

Alüminyum madenciliği yöntemleri

Gerekli cevherler iki şekilde çıkarılır.

Alüminyum yataklarında değerli Al 2 O 3'ün açık madenciliği yöntemi açısından, üç ana cevher iki gruba ayrılır.

Daha yüksek yoğunluklu yapılar olan boksit ve nefelin, bir yüzey madenci kullanılarak frezelenerek kesilir. Elbette her şey makinenin üreticisine ve modeline bağlıdır, ancak ortalama olarak tek seferde 60 santimetreye kadar kayayı kaldırabilmektedir. Bir katmanın tamamen geçmesinden sonra raf adı verilen bir katman oluşturulur. Bu yöntem, biçerdöver operatörünün bulunduğu konumda güvende kalmasını sağlar. Çökme durumunda hem şasi hem de operatör kabini güvende olacaktır.

İkinci grup, kırılganlıkları nedeniyle taş ocağı ekskavatörleri tarafından çıkarılan ve daha sonra damperli kamyonlara boşaltılan alunitleri içerir.

Tamamen farklı bir yöntem, bir şaftı delmektir. Burada madencilik prensibi kömür madenciliğindekiyle aynıdır. Bu arada, Rusya'nın en derin alüminyum madeni Urallarda bulunan madendir. Madenin derinliği 1550m!

Ortaya çıkan cevherin işlenmesi

Daha sonra, seçilen ekstraksiyon yöntemine bakılmaksızın, elde edilen mineraller, özel kırma cihazlarının mineralleri yaklaşık 110 milimetre boyutunda parçalara ayırdığı işleme atölyelerine gönderilir.

Bir sonraki adım ek kimyasallar elde etmektir. katkı maddeleri ve kayanın fırınlarda sinterlendiği bir sonraki aşamaya taşınması.

Ayrışma sürecinden geçtikten ve çıkışta alüminat hamuru aldıktan sonra, hamuru ayrılıp sıvıdan boşaltılması için göndereceğiz.

Son aşamada elde edilenler alkalilerden arındırılarak tekrar fırına gönderilir. Bu sefer - kalsinasyon için. Tüm eylemlerin sonucu, hidroliz yoluyla alüminyum elde etmek için gerekli olan aynı kuru alümina olacaktır.

Şaftı kırmak daha zor bir yöntem olarak görülse de daha az zarar verir çevre açık yönteme göre. Eğer çevreden yanaysanız, neyi seçeceğinizi biliyorsunuz.

Dünyada alüminyum madenciliği

Bu noktada dünya genelinde alüminyum ile etkileşime ilişkin göstergelerin iki listeye ayrıldığını söyleyebiliriz. İlk liste, en büyük doğal alüminyum rezervlerine sahip olan ülkeleri içerecek, ancak belki de bu zenginliklerin tamamının işlenecek zamanı olmayabilir. İkinci liste ise alüminyum cevherinin doğrudan çıkarılmasında dünya liderlerini içeriyor.

Yani doğal (henüz her yerde gerçekleşmese de) zenginlik açısından durum şöyle:

1. Gine
2. Brezilya
3. Jamaika
4. Avustralya
5. Hindistan

Bu ülkelerin dünyadaki Al 2 O 3'ün büyük çoğunluğuna sahip olduğu söylenebilir. Toplamda yüzde 73'ü oluşturuyorlar. Geriye kalan malzemeler etrafa dağılmış durumda. dünyaya bu kadar cömert miktarlarda değil. Küresel anlamda Afrika'da yer alan Gine - en büyük mevduat Dünyadaki alüminyum cevherleri. Bu madenin küresel yataklarının dörtte birinden fazlası olan %28'i "ele geçirdi".

Alüminyum cevheri madenciliği süreçlerinde durum şöyle:

1. Çin ilk sırada yer alıyor ve 86,5 milyon ton üretimle;
2. Avustralya 81,7 milyon nüfusuyla tuhaf hayvanların ülkesi. ton ikinci sırada;
3. Brezilya - 30,7 milyon ton;
4. Rezervlerde lider olan Gine, üretim açısından yalnızca dördüncü sırada yer alıyor - 19,7 milyon ton;
5. Hindistan – 14,9 milyon ton.

Bu listeye 9,7 milyon tonluk üretim kapasitesine sahip Jamaika'yı ve 6,6 milyon tonluk üretim kapasitesiyle Rusya'yı da ekleyebilirsiniz.

Rusya'da alüminyum

Rusya'da alüminyum üretimine ilişkin olarak, yalnızca Leningrad bölgesi ve tabii ki gerçek bir mineral deposu olarak Urallar. Ana çıkarma yöntemi madenciliktir. Ülkedeki tüm cevherin beşte dördünü onlar çıkarıyor. Toplamda, Federasyon topraklarında dört düzineden fazla nefelin ve boksit yatağı bulunmaktadır ve bunların kaynakları büyük büyük torunlarımız için bile kesinlikle yeterli olacaktır.

Ancak Rusya diğer ülkelerden de alümina ithal ediyor. Bunun nedeni yerel maddelerin (örneğin, Red Cap birikintisi) Sverdlovsk bölgesi) alüminanın yalnızca yarısını içerir. Çin veya İtalyan kayaları Al 2 O 3 ile yüzde altmış veya daha fazla doymuş durumda.

Rusya'da alüminyum madenciliğinin bazı zorluklarına bakıldığında, İngiltere, Almanya, ABD, Fransa ve Japonya'nın yaptığı gibi ikincil alüminyum üretimini düşünmek mantıklıdır.

Alüminyum uygulaması

Yazının başında da belirttiğimiz gibi alüminyum ve bileşiklerinin uygulama alanı son derece geniştir. Kayadan çıkarılma aşamalarında bile son derece faydalıdır. Örneğin cevherin kendisi, çelik alaşımlama işlemleri için yararlı olan vanadyum, titanyum ve krom gibi diğer metalleri az miktarda içerir. Alümina aşamasında da bir fayda vardır, çünkü alümina demir metalurjisinde eritken olarak kullanılır.

Metalin kendisi termal ekipman üretiminde, kriyojenik teknolojide kullanılır, metalurjide bir dizi alaşımın oluşturulmasına katılır ve cam endüstrisinde, roketçilikte, havacılıkta ve hatta gıda endüstrisinde E173 katkı maddesi olarak bulunur.

Yani kesin olan tek bir şey var. Daha uzun yıllar boyunca insanlığın alüminyuma ve bileşiklerine olan ihtiyacı ortadan kalkmayacak. Buna göre, yalnızca üretim hacimlerindeki artıştan söz ediyor.

İçindekiler [-]

Alüminyum, popülaritesini belirleyen özellikleri olan mat gümüş oksit filmle kaplanmış bir metaldir: yumuşaklık, hafiflik, süneklik, yüksek mukavemet, korozyon direnci, elektriksel iletkenlik ve toksisite eksikliği. Modern yüksek teknolojilerde, yapısal, çok işlevli bir malzeme olarak alüminyum kullanımına öncü bir yer verilmektedir. Alüminyum kaynağı olarak endüstri için en büyük değer doğal hammaddelerdir. boksit boksit, alunit ve nefelin formunda bir kaya bileşenidir.

Alümina içeren cevher çeşitleri

Alüminyum içeren 200'den fazla mineral bilinmektedir. Yalnızca aşağıdaki gereksinimleri karşılayabilen kaya, hammadde kaynağı olarak kabul edilir:

• Doğal hammaddeler yüksek oranda alüminyum oksit içeriğine sahip olmalıdır;
• Depozito, endüstriyel gelişiminin ekonomik fizibilitesine uygun olmalıdır.
• Kayanın, bilinen yöntemlerle saf haliyle çıkarılabilecek formda alüminyum hammaddeleri içermesi gerekir.

Doğal kaya boksitinin özelliği

Doğal boksit, nefelin, alunit, kil ve kaolin yatakları hammadde kaynağı olarak hizmet edebilir. Boksit, alüminyum bileşikleri ile en doymuş olanıdır. Killer ve kaolinler önemli miktarda alümina içeriğine sahip en yaygın kayalardır. Bu minerallerin birikintileri dünya yüzeyinde bulunur. Boksit doğada yalnızca metalin oksijenle ikili bir bileşiği halinde bulunur. Bu bileşik doğal dağlardan elde edilir cevherçeşitli kimyasal elementlerin oksitlerinden oluşan boksit formunda: alüminyum, potasyum, sodyum, magnezyum, demir, titanyum, silikon, fosfor. Mevduata bağlı olarak boksit %28 ile %80 arasında alümina içerir. Bu, benzersiz bir metal elde etmenin ana hammaddesidir. Bir alüminyum hammaddesi olarak boksitin kalitesi, içindeki alümina içeriğine bağlıdır. Bu fiziksel durumu belirler özellikler boksit:

• Mineral gizli bir kristal yapıya sahiptir veya amorf bir durumdadır. Birçok mineral, basit veya karmaşık bileşime sahip sertleştirilmiş hidrojel formlarına sahiptir.
• Farklı madencilik lokasyonlarındaki boksitin rengi neredeyse beyazdan koyu kırmızıya kadar değişmektedir. Mineralin siyah renginde birikintiler var.
• Alüminyum içeren minerallerin yoğunluğu kimyasal bileşimlerine bağlıdır ve yaklaşık 3.500 kg/m3'tür.
• Boksitin kimyasal bileşimi ve yapısı katıyı belirler özellikler mineral. En güçlü mineraller, mineralojide kabul edilen ölçekte 6 birimlik sertliğe sahiptir.
• Doğal bir mineral olarak boksitin bir takım safsızlıkları vardır; bunlar çoğunlukla demir oksitler, kalsiyum, magnezyum, manganez ve titanyum ve fosfor bileşiklerinin safsızlıklarıdır.

Boksitler, kaolinler ve kil, hammaddelerin işlenmesi sırasında ayrı endüstrilere ayrılan diğer bileşiklerin safsızlıklarını içerir. Yalnızca Rusya'da daha düşük konsantrasyonlarda alümina içeren kaya yataklı yataklar kullanılıyor. Son zamanlarda, alüminaya ek olarak potasyum, sodyum, silikon ve daha az değerli olmayan şap taşı, alunit gibi metal oksitleri içeren nefelinlerden alümina elde edilmeye başlandı.

Alüminyum içeren mineralleri işleme yöntemleri

Alüminyum cevherinden saf alümina üretme teknolojisi bu metalin keşfinden bu yana değişmedi. Üretim ekipmanı iyileştirilerek saf alüminyum üretmesine olanak tanınıyor. Saf metal elde etmenin ana üretim aşamaları:

• Gelişmiş yataklardan cevher çıkarılması.
• Alümina konsantrasyonunu arttırmak için atık kayaların birincil işlenmesi bir zenginleştirme işlemidir.
• Saf alüminanın hazırlanması, alüminyumun oksitlerinden elektrolitik indirgenmesi.

Üretim süreci %99,99 konsantrasyonda metal ile sona ermektedir.

Alümina madenciliği ve zenginleştirme

Alümina veya alüminyum oksitler doğada saf halde bulunmaz. Alüminyum cevherlerinden hidrokimyasal yöntemler kullanılarak çıkarılır. Yataklardaki alüminyum cevheri yatakları genellikle patlar yaklaşık 20 metre derinlikte çıkarılması için bir alan sağlanması, buradan seçilerek ileri işleme sürecine başlatılması;

• Özel ekipman (elekler, sınıflandırıcılar) kullanılarak cevher ezilir ve sınıflandırılır, atık kayalar (atıklar) atılır. Alümina zenginleştirmenin bu aşamasında ekonomik açıdan en avantajlı olan yıkama ve eleme yöntemleri kullanılmaktadır.
• Konsantrasyon tesisinin dibine çöken saflaştırılmış cevher, bir otoklavda ısıtılmış bir kostik soda kütlesi ile karıştırılır.
• Karışım, yüksek mukavemetli çelik kaplardan oluşan bir sistemden geçirilir. Kaplar, gerekli sıcaklığı koruyan bir buhar ceketi ile donatılmıştır. Buhar basıncı, alüminyum bileşikleri, aşırı ısıtılmış bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde zenginleştirilmiş kayadan sodyum alüminata tamamen aktarılıncaya kadar 1,5-3,5 MPa'da tutulur.
• Soğutulduktan sonra sıvı, bir filtreleme aşamasından geçerek ayırma işlemine tabi tutulur. katı tortu ve aşırı doymuş bir saf alüminat çözeltisinin elde edilmesi. Ortaya çıkan çözeltiye önceki döngüden kalan alüminyum hidroksit kalıntıları eklenerek ayrışma hızlandırılır.
• Alüminyum oksit hidratın son kurutulması için kalsinasyon prosedürü kullanılır.

Saf alüminyumun elektrolitik üretimi

Saf alüminyum, kalsine alüminyum üreten sürekli bir işlem kullanılarak üretilir. elektrolitik indirgeme aşamasına girer. Modern elektrolizörler aşağıdaki parçalardan oluşan bir cihazdır:

• Kömür blokları ve levhalarla kaplı çelik kasadan yapılmıştır. Çalışma sırasında, banyo gövdesinin yüzeyinde, astarı elektrolit eriyiğinin tahribatından koruyan yoğun bir donmuş elektrolit filmi oluşturulur.
• Banyonun tabanındaki 10-20 cm kalınlığındaki erimiş alüminyum tabakası bu kurulumda katot görevi görüyor.
• Alüminyum eriyiğine karbon bloklar ve gömülü çelik çubuklar aracılığıyla akım sağlanır.
• Çelik pimler kullanılarak demir bir çerçeve üzerine asılan anotlar, bir kaldırma mekanizmasına bağlanan çubuklarla donatılmıştır. Yanma ilerledikçe anot aşağı doğru hareket eder ve çubuklar akım sağlamak için bir eleman olarak kullanılır.
• Atölyelerde elektrolizörler birkaç sıra halinde (iki veya dört sıra) sırayla kurulur.

Alüminyumun rafine edilerek ilave saflaştırılması

Elektrolizörlerden çıkarılan alüminyum nihai şartları karşılamıyorsa rafinasyon yoluyla ilave saflaştırmaya tabi tutulur. Endüstride bu işlem, üç sıvı katman içeren özel bir elektrolizörde gerçekleştirilir:

• Alt – rafine alüminyum yaklaşık %35 bakır ilavesi ile, anot görevi görür. Bakır, alüminyum tabakayı daha ağır hale getirmek için mevcuttur; bakır anot alaşımında çözünmez; yoğunluğu 3000 kg/m3'ü geçmelidir.
• Orta katman, erime noktası yaklaşık 730 ° C olan baryum, kalsiyum ve alüminyumun florür ve klorürlerinin bir karışımıdır.
• Üst katman - saf rafine alüminyum anot katmanında çözünen ve yukarı doğru yükselen bir eriyik. Bu devrede katot görevi görür. Akım bir grafit elektrot tarafından sağlanır.

Elektroliz işlemi sırasında anot tabakasında ve elektrolitte yabancı maddeler kalır. Saf alüminyumun verimi %95-98'dir. Alüminyum içeren yatakların geliştirilmesinde lider bir yere sahiptir. ulusal ekonomi Modern endüstride şu anda demirden sonra ikinci sırada yer alan alüminyumun özellikleri sayesinde.

Modern endüstride alüminyum cevheri en popüler hammaddedir. Bilim ve teknolojinin hızlı gelişimi, uygulama kapsamının genişletilmesini mümkün kılmıştır. Bu makalede alüminyum cevherinin ne olduğu ve nerede çıkarıldığı anlatılmaktadır.

Alüminyumun endüstriyel önemi

Alüminyum en yaygın metal olarak kabul edilir. Yerkabuğundaki mevduat miktarı bakımından üçüncü sırada yer almaktadır. Alüminyum aynı zamanda periyodik tabloda hafif metaller grubuna ait bir element olarak da herkes tarafından bilinmektedir.

Alüminyum cevheri bu metalin elde edildiği doğal hammaddedir. Esas olarak alüminyum oksitler (alümina) içeren boksitten çıkarılır. en büyük sayı– %28'den %80'e. Alüminyum üretiminde hammadde olarak diğer kayalar - alunit, nefelin ve nefelin-apatit de kullanılır, ancak bunlar daha düşük kalitededir ve önemli ölçüde daha az alümina içerir.

Alüminyum, demir dışı metalurjide ilk sırada yer almaktadır. Gerçek şu ki, özellikleri nedeniyle birçok endüstride kullanılıyor. Bu nedenle, bu metal ulaştırma mühendisliğinde, ambalaj üretiminde, inşaatta ve çeşitli ürünlerin imalatında kullanılmaktadır. tüketim malları. Alüminyum elektrik mühendisliğinde de yaygın olarak kullanılmaktadır.

Alüminyumun insanlık için önemini anlamak için her gün kullandığımız ev eşyalarına daha yakından bakmak yeterli. Birçok ev eşyası alüminyumdan yapılmıştır: bunlar elektrikli cihazların parçaları (buzdolabı, çamaşır makinesi vb.), tabaklar, spor malzemeleri, hediyelik eşyalar, iç unsurlardır. Alüminyum genellikle üretim için kullanılır farklı şekiller kaplar ve ambalajlar. Örneğin teneke kutular veya tek kullanımlık folyo kaplar.

Alüminyum cevheri türleri

Alüminyum 250'den fazla mineralde bulunur. Bunlardan sanayi açısından en değerli olanları boksit, nefelin ve alünittir. Onlara daha detaylı bakalım.

Boksit cevheri

Alüminyum doğada saf halde bulunmaz. Esas olarak alüminyum cevheri - boksitten elde edilir. Çoğunlukla alüminyum hidroksitlerin yanı sıra demir ve silikon oksitlerden oluşan bir mineraldir. yüzünden harika içerik alümina (% 40 ila 60 arası) boksit, alüminyum üretiminde hammadde olarak kullanılır.

Alüminyum cevherinin fiziksel özellikleri:

• çeşitli tonlarda kırmızı ve gri renklerin opak minerali;
• en güçlü örneklerin sertliği mineralojik ölçekte 6'dır;
• Boksitin yoğunluğu kimyasal bileşimine bağlı olarak 2900-3500 kg/m³ arasında değişmektedir.

Boksit cevheri yatakları ekvatorda yoğunlaşmıştır ve tropik bölge kara. Rusya'da daha eski yataklar bulunmaktadır.

Boksit alüminyum cevheri nasıl oluşur?

Boksit, alümina monohidrat, boehmit ve diaspor, trihidrat hidrarjilit ve ilgili mineraller hidroksit ve demir oksitten oluşur.

Doğayı oluşturan elementlerin bileşimine bağlı olarak üç grup boksit cevheri ayırt edilir:

1. Monohidrat boksit – monohidrat formunda alümina içerir.
2. Trihidrat - bu tür mineraller trihidrat formundaki alüminadan oluşur.
3. Karışık - bu grup önceki alüminyum cevherlerini bir arada içerir.

Asidik, alkali ve bazen bazik kayaların aşınması veya deniz ve göl yataklarında büyük miktarlarda alüminanın kademeli olarak birikmesi sonucu hammadde birikintileri oluşur.

Alunit cevherleri

Bu tür birikintiler %40'a kadar alüminyum oksit içerir. Alunit cevheri, yoğun hidrotermal ve volkanik aktivite koşulları altında su havzalarında ve kıyı bölgelerinde oluşur. Bu tür birikintilerin bir örneği Küçük Kafkasya'daki Zaglinskoye Gölü'dür.

Kaya gözeneklidir. Esas olarak kaolinitler ve hidromikalardan oluşur. % 50'den fazla alunit içeriğine sahip cevher endüstriyel açıdan ilgi çekicidir.

Nefelin

Bu magmatik kökenli bir alüminyum cevheridir. Tamamen kristalize alkali bir kayadır. İşlemenin bileşimine ve teknolojik özelliklerine bağlı olarak, birkaç dereceli nefelin cevheri ayırt edilir:

• birinci sınıf – %60–90 nefelin; %25'ten fazla alümina içerir; işleme sinterleme ile gerçekleştirilir;
• ikinci sınıf – %40–60 nefelin, alümina miktarı biraz daha düşüktür – %22–25; işleme sırasında zenginleştirme gereklidir;
• üçüncü sınıf endüstriyel değeri olmayan nefelin mineralleridir.

Dünya çapında alüminyum cevheri üretimi

Alüminyum cevheri ilk kez 19. yüzyılın ilk yarısında Fransa'nın güneydoğusunda, Box kasabası yakınlarında çıkarıldı. Boksit ismi buradan gelmektedir. Başlangıçta bu endüstri yavaş bir hızda gelişti. Ancak insanlık hangi alüminyum cevherinin üretim için faydalı olduğunu anlayınca alüminyum uygulamasının kapsamı önemli ölçüde genişledi. Birçok ülke kendi topraklarında mevduat aramaya başladı. Böylece dünya alüminyum cevheri üretimi giderek artmaya başladı. Rakamlar da bu gerçeği doğruluyor. Böylece, 1913'te çıkarılan küresel cevher hacmi 540 bin ton iken, 2014'te 180 milyon tonun üzerindeydi.

Alüminyum cevheri çıkaran ülke sayısı da giderek arttı. Bugün yaklaşık 30 tane var ama son 100 yılda önde gelen ülkeler ve bölgeler sürekli değişti. Böylece, 20. yüzyılın başında alüminyum cevheri çıkarılması ve üretiminde dünya liderleri ortaya çıktı. Kuzey Amerika Ve Batı Avrupa. Bu iki bölge küresel üretimin yaklaşık %98'ini oluşturuyor. Birkaç on yıl sonra ülkeler, alüminyum endüstrisinin niceliksel göstergeleri açısından lider oldular. Doğu Avrupa, Latin Amerika ve Sovyetler Birliği. Ve daha 1950'li ve 1960'lı yıllarda Latin Amerika üretim açısından lider haline geldi. Ve 1980–1990'larda. Avustralya ve Afrika'da alüminyum sektöründe hızlı bir atılım yaşandı. Mevcut küresel trendde alüminyum üretiminde önde gelen ülkeler Avustralya, Brezilya, Çin, Gine, Jamaika, Hindistan, Rusya, Surinam, Venezuela ve Yunanistan'dır.

Rusya'daki cevher yatakları

Rusya, alüminyum cevheri üretimi açısından dünya sıralamasında yedinci sırada yer alıyor. Rusya'daki alüminyum cevheri yatakları ülkeye büyük miktarlarda metal sağlasa da, bu durum sektörün tamamını karşılamaya yetmiyor. Bu nedenle devlet diğer ülkelerden boksit almak zorunda kalıyor.

Rusya'da toplam 50 cevher yatağı bulunmaktadır. Bu sayı, hem madenin çıkarıldığı yerleri hem de henüz geliştirilmemiş yatakları içermektedir.

Maden rezervlerinin çoğu ülkenin Avrupa kısmında bulunmaktadır. Burada Komi Cumhuriyeti'nin Sverdlovsk, Arkhangelsk, Belgorod bölgelerinde bulunuyorlar. Tüm bu bölgeler ülkenin toplam kanıtlanmış cevher rezervinin %70'ini içermektedir.

Rusya'daki alüminyum cevherleri hâlâ eski boksit yataklarından çıkarılıyor. Bu tür alanlar Leningrad bölgesindeki Radynskoye alanını içerir. Ayrıca, hammadde sıkıntısı nedeniyle Rusya, yatakları daha düşük kalitede maden yatakları olan diğer alüminyum cevherlerini kullanıyor. Ancak yine de endüstriyel amaçlara uygundurlar. Böylece Rusya'da büyük miktarlarda nefelin cevherleri çıkarılıyor ve bu da alüminyum elde edilmesini mümkün kılıyor.

Boksit, alüminyum üretiminin ana cevheridir. Tortu oluşumu, alüminyum hidroksitlere ek olarak başka kimyasal elementler de içeren malzemenin hava koşulları ve transfer süreci ile ilişkilidir. Metal ekstraksiyon teknolojisi, atık oluşturmadan uygun maliyetli bir endüstriyel üretim süreci sağlar.

Boksit, alüminyum üretiminin ana cevheridir

Cevher mineralinin özellikleri

Alüminyum madenciliği için kullanılan mineral hammaddenin adı, Fransa'da yatakların ilk keşfedildiği bölgenin adından gelmektedir. Boksit, alüminyum hidroksitlerden oluşur ve safsızlık olarak kil mineralleri, demir oksitler ve hidroksitler içerir.

Görünüşe göre boksit taşlıdır ve daha az sıklıkla kile benzer, kaya homojen veya katmanlı bir dokuya sahiptir. Yerkabuğunda oluş şekline göre yoğun veya gözenekli olabilir. Mineraller yapılarına göre sınıflandırılır:

• kırıntılı - çakıltaşı, çakıl, kumtaşı, pelitik;
• konkresyoner - baklagiller, oolitik.

Kapanımlar şeklindeki kayanın büyük kısmı, demir veya alümina oksitlerin oolitik oluşumlarını içerir. Boksit cevheri genellikle kahverengi veya tuğla rengindedir ancak beyaz, kırmızı, gri ve sarı tonlarında yataklar da vardır.

Cevher oluşumu için ana mineraller şunlardır:

• diaspora;
• hidrogotit;
• goetit;
• boehmit;
• gibsit;
• kaolinit;
• ilmenit;
• alüminohematit;
• kalsit;
• siderit;
• mika.

Platform, jeosenklinal ve okyanus adalarının boksitleri bulunmaktadır. Alüminyum cevheri yatakları, kayaların ayrışma ürünlerinin taşınması, ardından bunların birikmesi ve tortu oluşumu sonucu oluşmuştur.

Endüstriyel boksit %28-60 oranında alümina içerir. Cevher kullanırken ikincisinin silikona oranı 2-2,5'ten düşük olmamalıdır.

Galeri: boksit taşı (25 fotoğraf)

Boksit (video)

Hammaddelerin depolanması ve çıkarılması

Rusya Federasyonu'nda endüstriyel alüminyum üretiminin ana hammaddeleri, Kola Yarımadası'nda yoğunlaşan boksit, nefelin cevherleri ve bunların konsantreleridir.

Rusya'daki boksit yatakları, düşük kaliteli hammaddeler ve zorlu madencilik ve jeolojik madencilik koşullarıyla karakterize edilmektedir. Eyalette keşfedilmiş 44 yatak var ve bunların yalnızca dörtte biri işletiliyor.

Boksitin ana üretimi JSC Sevuralboxytruda tarafından gerçekleştirilmektedir. Cevher hammaddesi rezervlerine rağmen, işleme işletmelerinin arzı dengesizdir. 15 yıldır nefelin ve boksit kıtlığı yaşanıyor ve bu da alümina ithalatına yol açıyor.

Dünya boksit rezervleri tropik ve subtropikal bölgelerde bulunan 18 ülkede yoğunlaşmıştır. En yüksek kalitedeki boksitin yeri, alüminosilikat kayaların nemli koşullarda ayrıştığı alanlarla sınırlıdır. Küresel hammadde tedarikinin büyük kısmı bu bölgelerde bulunuyor.

En büyük rezervler Gine'de yoğunlaşmıştır. Avustralya, cevher hammaddelerinin çıkarılmasında dünya lideridir. Brezilya'nın 6 milyar ton, Vietnam'ın 3 milyar ton, Hindistan'ın yüksek kaliteli boksit rezervlerinin 2,5 milyar ton, Endonezya'nın ise 2 milyar ton rezervi bulunmaktadır. Cevherin büyük kısmı bu ülkelerin derinliklerinde yoğunlaşmıştır.

Boksit, açık ve yer altı yöntemlerle çıkarılmaktadır. Hammaddelerin işlenmesinin teknolojik süreci kimyasal bileşimine bağlıdır ve işin aşamalı olarak yürütülmesini içerir.

İlk aşamada, kimyasal reaktiflerin etkisi altında alümina oluşur ve ikincisinde, metal bileşen, erimiş florür tuzundan elektroliz yoluyla ondan çıkarılır.

Alümina oluşturmak için çeşitli yöntemler kullanılır:

• sinterleme;
• hidrokimyasal;
• birleştirildi.

Yöntemlerin uygulanması cevherdeki alüminyum konsantrasyonuna bağlıdır. Düşük kaliteli boksit karmaşık bir şekilde işlenir. Sinterleme sonucu elde edilen soda, kireçtaşı ve boksit karışımı bir çözelti ile liç edilir. Kimyasal işlem sonucunda oluşan metal hidroksit ayrıştırılarak filtrasyona tabi tutulur.

Boksit işleme hattı (video)

Maden kaynağının uygulanması

Boksitin endüstriyel üretimin çeşitli dallarında kullanılması, hammaddenin mineral bileşimi ve fiziksel özelliklerindeki çok yönlülüğünden kaynaklanmaktadır. Boksit, alüminyum ve alüminanın çıkarıldığı bir cevherdir.

Boksitin demir metalurjisinde açık ocak çeliğinin eritilmesinde eritken olarak kullanılması, ürünün teknik özelliklerini iyileştirir.

Elektrokorindon üretiminde boksitin özellikleri, indirgeyici madde olarak antrasit ve demir talaşlarının katılımıyla elektrikli fırınlarda eritme sonucunda süper dayanıklı, yangına dayanıklı bir malzeme (sentetik korindon) oluşturmak için kullanılır.

Düşük demir içeriğine sahip mineral boksit, yangına dayanıklı, çabuk sertleşen çimentoların üretiminde kullanılır. Cevher hammaddelerinden alüminyumun yanı sıra demir, titanyum, galyum, zirkonyum, krom, niyobyum ve TR (nadir toprak elementleri) çıkarılmaktadır.

Boksit, boya, aşındırıcı ve emici maddelerin üretiminde kullanılır. Refrakter bileşiklerin üretiminde düşük demir içeriğine sahip cevher kullanılır.

Alüminyum cevheri modern endüstride en popülerliği kazanmıştır. Alüminyum, günümüzde yeryüzünde var olan tüm metallerin en yaygın metalidir. Ayrıca Dünya'nın bağırsaklarındaki birikinti sayısı açısından sıralamada üçüncü sırada yer almaktadır. Ayrıca alüminyum en hafif metaldir. Alüminyum cevheri, metalin elde edildiği malzeme görevi gören bir kayadır. Alüminyum, kullanımını tamamen farklı insan faaliyet alanlarına uyarlamayı mümkün kılan belirli kimyasal ve fiziksel özelliklere sahiptir. Böylece alüminyum, makine mühendisliği, otomotiv, inşaat gibi endüstrilerde, çeşitli kap ve ambalajların üretiminde, elektrikli ekipmanlarda ve diğer tüketim mallarında geniş uygulama alanı bulmuştur. İnsanlar tarafından her gün kullanılan hemen hemen her ev aleti, şu veya bu miktarda alüminyum içerir.

Alüminyum madenciliği

Bu metalin varlığının bir zamanlar keşfedildiği çok sayıda mineral var. Bilim insanları bu metalin 250'den fazla mineralden çıkarılabileceği sonucuna vardı. Bununla birlikte, kesinlikle tüm cevherlerden metal çıkarmak karlı değildir, bu nedenle mevcut tüm çeşitler arasında metalin elde edildiği en değerli alüminyum cevherleri vardır. Bunlar: boksit, nefelin ve alunittir. Tüm alüminyum cevherleri arasında maksimum alüminyum içeriği boksitte bulunur. Yaklaşık %50 oranında alüminyum oksit içerirler. Kural olarak, boksit yatakları doğrudan yeryüzü yeterli miktarlarda. Boksit, kırmızı veya gri renkli, opak bir kayadır. Mineralojik ölçekte en güçlü boksit örnekleri 6 puanla derecelendirilir. Doğrudan kimyasal bileşime bağlı olarak 2900 ila 3500 kg/m3 arasında farklı yoğunluklarda bulunurlar. Boksit cevherleri kompleksleriyle ayırt edilir kimyasal bileşim alüminyum hidroksitler, demir ve silikon oksitlerin yanı sıra alüminyum üretiminin ana hammaddesi olan% 40 ila% 60 oranında alümina içerir. Dünyanın ekvator ve tropik bölgelerinin boksit cevheri yataklarıyla ünlü ana alanlar olduğu söylenmelidir. Boksitin çekirdeklenmesi için, monohidrat alümina hidrat, boehmit, diasporun yanı sıra demir oksitle birlikte çeşitli demir hidroksit mineralleri de dahil olmak üzere çeşitli bileşenlerin katılımı gereklidir. Asidik, alkali ve bazı durumlarda bazik kayaların ayrışması ve alüminanın rezervuarların dibinde yavaş yavaş çökelmesi, boksit cevheri oluşumuna yol açar. İki ton alüminadan alüminyumun yarısı kadar - 1 ton olduğu ortaya çıkıyor. Ve iki ton alümina için yaklaşık 4,5 ton boksitin çıkarılması gerekiyor. Alüminyum ayrıca nefelinlerden ve alunitlerden de elde edilebilir. İlki, derecesine bağlı olarak %22 ile %25 arasında alümina içerebilir. Alunitlerin boksitlerden biraz daha kalitesiz olduğu ve %40'ı alüminyum oksitten oluştuğu görülmektedir.

Rusya'nın alüminyum cevherleri

Rusya Federasyonu, çıkarılan alüminyum cevheri miktarı açısından dünyadaki tüm ülkeler arasında 7. sırada yer almaktadır. Bu hammaddenin bölgede olduğunu belirtmekte fayda var. Rus devleti devasa miktarlarda çıkarılıyor. Ancak ülkede bu metalde önemli bir kıtlık yaşanıyor ve bu metali endüstrinin mutlak tedariki için gereken hacimde sağlayamıyor. Rusya'nın diğer ülkelerden alüminyum cevheri satın almasının yanı sıra düşük kaliteli maden cevheri yatakları geliştirmesinin öncelikli nedeni budur. Eyalette yaklaşık 50 mevduat bulunuyor ve bunların en büyük kısmı eyaletin Avrupa kısmında yer alıyor. Ancak Radynkskoye, Rusya'daki en eski alüminyum cevheri yatağıdır. Konumu Leningrad bölgesidir. Antik çağlardan beri alüminyumun daha sonra üretildiği ana ve yeri doldurulamaz malzeme olan boksitten oluşur.

Rusya'da alüminyum üretimi

Yirminci yüzyılın başında alüminyum endüstrisinin ortaya çıkışı Rusya'da gerçekleşti. 1932'de Volkhov'da ilk alüminyum üretim tesisi ortaya çıktı. Ve aynı yılın 14 Mayıs'ında şirket ilk kez bir parti metal almayı başardı. Devlet topraklarında her yıl yeni alüminyum cevheri yatakları geliştirildi ve İkinci Dünya Savaşı sırasında önemli ölçüde genişletilen yeni kapasiteler devreye alındı. Ülke için savaş sonrası dönem, ana faaliyeti ana malzemesi alüminyum alaşımları olan mamul malların üretimi olan yeni işletmelerin açılmasıyla damgasını vurdu. Aynı zamanda Pikalevsky alümina tesisi de faaliyete geçti. Rusya, ülkenin alüminyum ürettiği fabrika çeşitliliği ile ünlüdür. Bunlardan UC Rusal, yalnızca Rus devletinde değil, tüm dünyada en büyüğü olarak kabul ediliyor. 2015 yılında yaklaşık 3.603 milyon ton alüminyum üretmeyi başaran şirket, 2012 yılında 4.173 milyon ton metale ulaştı.

Alüminyum (Al), 13

1,61 (Pauling ölçeği)

1.: 577,5 (5,984) kJ/mol (eV) 2.: 1816,7 (18,828) kJ/mol (eV)

sağlam

2,6989 gr/cm³

660°C, 933,5K

2518,82 °C, 2792 K

10,75 kJ/mol

284,1 kJ/mol

24,35 24,2 J/(K mol)

10,0 cm³/mol

kübik yüz merkezli

(300 K) 237 W/(mK)

Kod karakteri

Alüminyumun geri dönüştürülebileceğini belirten Alüminyum- kimyasal elementlerin periyodik tablosunun 13. grubunun bir elemanı (eski sınıflandırmaya göre - grup III'ün ana alt grubunun bir elemanı), üçüncü periyot, atom numarası 13 ile. Al sembolüyle gösterilir (lat. Alüminyum). Hafif metaller grubuna aittir. En yaygın metal ve yer kabuğunda en çok bulunan üçüncü kimyasal elementtir (oksijen ve silikondan sonra). Basit madde alüminyum- gümüş-beyaz renkte, şekillendirilmesi, dökülmesi ve işlenmesi kolay, hafif bir paramanyetik metal. Alüminyum, yüzeyi daha fazla etkileşimden koruyan güçlü oksit filmlerinin hızla oluşması nedeniyle yüksek termal ve elektriksel iletkenliğe ve korozyona karşı dirence sahiptir.

Hikaye

Alüminyum ilk olarak Danimarkalı fizikçi Hans Oersted tarafından 1825 yılında potasyum amalgamın alüminyum klorür üzerindeki etkisi ve ardından cıvanın damıtılmasıyla elde edildi. Elementin adı Lat'tan türetilmiştir. alüminyum- şap. Alüminyum üretimi için endüstriyel bir yöntemin keşfedilmesinden önce bu metal, altından daha pahalıydı. 1889'da büyük Rus kimyager D.I. Mendeleev'i zengin bir hediyeyle onurlandırmak isteyen İngilizler, ona altın ve alüminyumdan yapılmış teraziler sundu.

Fiş

Alüminyum oksijenle güçlü bir kimyasal bağ oluşturur. Diğer metallerle karşılaştırıldığında alüminyumun cevherden geri kazanılması yüksek reaktivitesi nedeniyle daha zordur ve Yüksek sıcaklık cevherlerinin çoğunu (boksit gibi) eritiyor. Alüminyumun indirgeme gücü karbonunkinden daha yüksek olduğundan karbonla doğrudan indirgeme kullanılamaz. Alüminyum oluşturmak üzere 1900-2000 °C'de bozunmaya uğrayan Al4C3 ara ürününü elde etmek için dolaylı indirgeme mümkündür. Bu yöntem geliştirilme aşamasındadır ancak daha az enerji gerektirmesi ve daha az CO2 oluşumuna yol açması nedeniyle Hall-Heroult sürecinden daha karlı görünmektedir. Modern yöntem Elde edilen Hall-Héroult süreci, 1886 yılında Amerikalı Charles Hall ve Fransız Paul Héroult tarafından bağımsız olarak geliştirildi. Alüminyum oksit Al2O3'ün erimiş kriyolit Na3AlF6 içinde çözülmesinden ve ardından tükenebilir kok veya grafit anot elektrotları kullanılarak elektrolizden oluşur. Bu üretim yöntemi çok büyük miktarda elektrik gerektirir ve bu nedenle endüstriyel uygulamaya ancak 20. yüzyılda kavuşmuştur. 1000 kg ham alüminyum, 1920 kg alümina, 65 kg kriyolit, 35 kg alüminyum florür, 600 kg anot grafit elektrot üretmek için yaklaşık 17 MWh elektrik (~61 GJ) gerekmektedir. Laboratuvar yöntemi Alüminyum üretimi, 1827'de Friedrich Wöhler tarafından susuz alüminyum klorürün potasyum metal ile indirgenmesiyle önerildi (reaksiyon, hava erişimi olmadan ısıtıldığında meydana gelir):

AlCl3+3K→3KCl+Al(görüntü stili (mathsf (AlCl_(3)+3Krightarrow 3KCl+Al)))

Fiziki ozellikleri

Bir külçenin kazınmış yüzeyinde alüminyumun mikro yapısı, %99,9998 saflık, görünür sektör boyutu yaklaşık 55×37 mm

• Gümüş-beyaz metal, hafif
• yoğunluk - 2712 kg/m³
• teknik alüminyumun erime noktası 658 °C, yüksek saflıktaki alüminyum için - 660 °C
• özgül füzyon ısısı - 390 kJ/kg
• kaynama noktası - 2500 °C
• özgül buharlaşma ısısı - 10,53 MJ/kg
• özgül ısı kapasitesi - 897 J/kg·K
• Dökme alüminyumun çekme mukavemeti - 10-12 kg/mm², deforme olabilir - 18-25 kg/mm², alaşımlar - 38-42 kg/mm²
• Brinell sertliği - 24…32 kgf/mm²
• yüksek süneklik: teknik - %35, saf - %50, haddelenmiş Ince tabaka ve hatta folyo
• Young modülü - 70 GPa
• Alüminyum, yüksek elektrik iletkenliğine (37·106 S/m) ve ısıl iletkenliğe (203,5 W/(m·K)) sahiptir, bakırın elektrik iletkenliğinin %65'i kadardır ve yüksek ışık yansıtma özelliğine sahiptir.
• Zayıf paramanyetik.
• Doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısı 24,58·10−6 K−1 (20…200 °C).
• Özgül direnç 0,0262..0.0295 Ohm mm²/m
• Elektrik direncinin sıcaklık katsayısı 4,3·10−3 K−1. Alüminyum 1,2 kelvin sıcaklıkta süper iletken duruma geçer.

Alüminyum hemen hemen tüm metallerle alaşımlar oluşturur. En ünlü alaşımlar bakır ve magnezyum (duralumin) ve silikondur (silumin).

Doğada olmak

Yaygınlık

Yer kabuğundaki yaygınlık açısından metaller arasında 1., elementler arasında ise 3., oksijen ve silikondan sonra ikinci sırada yer alır. Çeşitli araştırmacılara göre yer kabuğundaki alüminyumun kütle konsantrasyonunun% 7,45 ila 8,14 arasında olduğu tahmin edilmektedir.

Doğal alüminyum bileşikleri

Doğada alüminyum, yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle neredeyse yalnızca bileşikler halinde bulunur. Alüminyumun doğal minerallerinden bazıları şunlardır:

• Boksit - Al2O3 H2O (SiO2, Fe2O3, CaCO3 safsızlıkları ile)
• Nefelinler - KNa34
• Alunitler - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
• Alümina (kaolinlerin kum SiO2, kireçtaşı CaCO3, manyezit MgCO3 ile karışımları)
• Korindon (safir, yakut, zımpara) - Al2O3
• Feldispatlar - (K,Na)2O Al2O3 6SiO2, Ca
• Kaolinit - Al2O3 2SiO2 2H2O
• Beril (zümrüt, akuamarin) - 3BeO Al2O3 6SiO2
• Krizoberil (Alexandrite) - BeAl2O4.

Ancak bazı spesifik konularda kurtarma koşulları(volkan delikleri) ihmal edilebilir miktarda doğal metalik alüminyum bulundu. Doğal sular, alüminyum florür gibi düşük toksik kimyasal bileşikler formunda alüminyum içerir. Katyon veya anyonun türü öncelikle asitliğe bağlıdır. su ortamı. Rus su kütlelerindeki alüminyum konsantrasyonları 0,001 ile 10 mg/l arasında değişmektedir. İÇİNDE deniz suyu konsantrasyonu 0,01 mg/l'dir.

Alüminyum izotopları

Doğal alüminyum neredeyse tamamı, argon çekirdeklerinin 40Ar protonları tarafından bölünmesiyle atmosferde oluşan, 720 bin yıllık yarı ömre sahip en uzun ömürlü radyoaktif izotop olan 26Al'ın ihmal edilebilir izlerine sahip tek bir kararlı izotop 27Al'den oluşur. kozmik ışınlar yüksek enerjilerle.

Kimyasal özellikler

Normal koşullar altında alüminyum, ince ve dayanıklı bir oksit filmle kaplanır ve bu nedenle klasik oksitleyici maddelerle reaksiyona girmez: H2O, O2, HNO3 (ısıtmadan), H2SO4, ancak HCl ile reaksiyona girer. Bu sayede alüminyum pratikte korozyona uğramaz ve bu nedenle modern endüstride yaygın olarak talep görmektedir. Bununla birlikte, oksit filmi yok edildiğinde (örneğin, amonyum tuzları NH+ çözeltileri, sıcak alkaliler ile temas ettiğinde veya karışımın bir sonucu olarak), alüminyum aktif bir indirgeyici metal görevi görür. Alüminyuma galyum, indiyum veya kalay gibi metaller ekleyerek oksit filmi oluşumunu önleyebilirsiniz. Bu durumda alüminyum yüzey, bu metalleri esas alan düşük erime noktalı ötektiklerle ıslatılır. Basit maddelerle kolayca reaksiyona girer:

• oksijenle alüminyum oksit oluşturan:

4Al+3O2→2Al2O3(ekran stili (mathsf (4Al+3O_(2)rightarrow 2Al_(2)O_(3))))

• alüminyum klorür, bromür veya iyodür oluşturan halojenlerle (flor hariç):

2Al+3Hal2→2AlHal3(Hal=Cl,Br,I)(ekran stili (mathsf (2Al+3Hal_(2)rightarrow 2AlHal_(3)(Hal=Cl,Br,I))))

• ısıtıldığında diğer metal olmayanlarla reaksiyona girer:

• alüminyum florür oluşturmak için flor ile:

2Al+3F2→2AlF3(ekran stili (mathsf (2Al+3F_(2)sağ ok 2AlF_(3))))

• kükürt ile alüminyum sülfit oluşturan:

2Al+3S→Al2S3(ekran stili (mathsf (2Al+3Srightarrow Al_(2)S_(3))))

• alüminyum nitrür oluşturmak için nitrojen ile:

2Al+N2→2AlN(ekran stili (mathsf (2Al+N_(2)sağ ok 2AlN)))

• karbonlu, alüminyum karbür oluşturan:

4Al+3C→Al4C3(ekran stili (mathsf (4Al+3Crightarrow Al_(4)C_(3))))

Alüminyum sülfit ve karbür tamamen hidrolize edilir: Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S(displaystyle (mathsf (Al_(2)S_(3)+6H_(2)Orightarrow 2Al(OH)_(3)+3H_(2) ) S))) Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4(ekran stili (mathsf (Al_(4)C_(3)+12H_(2)Orightarrow 4Al(OH)_(3)+3CH_(4))) ) Karmaşık maddelerle:

• suyla (örneğin, amalgam veya sıcak alkali çözeltilerle koruyucu oksit filmi çıkarıldıktan sonra):

2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2(ekran stili (mathsf (2Al+6H_(2)Orightarrow 2Al(OH)_(3)+3H_(2))))

• alkalilerle (tetrahidroksoalüminatların ve diğer alüminatların oluşumuyla):

2Al+2NaOH+6H2O→2Na+3H2(görüntü stili (mathsf (2Al+2NaOH+6H_(2)Orightarrow 2Na+3H_(2)))) 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2(görüntü stili (mathsf (2Al+6NaOHrightarrow 2Na_(3) )AlO_(3)+3H_(2))))

• Hidroklorik ve seyreltik sülfürik asitlerde kolayca çözünür:

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2(görüntü stili (mathsf (2Al+6HClrightarrow 2AlCl_(3)+3H_(2)))) 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2(görüntü stili (mathsf (2Al+3H_(2)SO_) (4)sağ ok Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2))))

• Isıtıldığında, çözünebilir alüminyum tuzları oluşturan asitler - oksitleyici maddeler içinde çözünür:

8Al+15H2SO4→4Al2(SO4)3+3H2S+12H2O(görüntü stili (mathsf (8Al+15H_(2)SO_(4)sağ ok 4Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2)S+ 12H_ (2)O)) Al+6HNO3→Al(NO3)3+3NO2+3H2O(görüntü stili (mathsf (Al+6HNO_(3)sağ ok Al(NO_(3))_(3)+3NO_(2)+ 3H_ (2)O))))

• metalleri oksitlerinden azaltır (alüminotermi):

8Al+3Fe3O4→4Al2O3+9Fe(görüntü stili (mathsf (8Al+3Fe_(3)O_(4)rightarrow 4Al_(2)O_(3)+9Fe))) 2Al+Cr2O3→Al2O3+2Cr(görüntü stili (mathsf (2Al+ Cr_) (2)O_(3)sağ ok Al_(2)O_(3)+2Cr)))

Üretim ve pazar

Milyon tonluk alüminyum üretimi 19. yüzyıldan önce alüminyum üretimine ilişkin güvenilir bir bilgi bulunmamaktadır. (Bazen Pliny'nin Doğa Tarihi'ne atıfta bulunularak bulunan, alüminyumun İmparator Tiberius döneminde bilindiği iddiası, kaynağın yanlış yorumlanmasına dayanmaktadır). 1825'te Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted birkaç miligram alüminyum metali elde etti ve 1827'de Friedrich Wöhler alüminyum taneciklerini izole etmeyi başardı, ancak bunlar hemen ince bir alüminyum oksit filmi ile havayla kaplandı. 19. yüzyılın sonuna kadar alüminyum endüstriyel ölçekte üretilmiyordu. Sadece 1854'te, Henri Saint-Clair Deville (araştırması Napolyon III tarafından finanse edildi ve alüminyumun ordusu için yararlı olacağını umuyordu), alüminyumun çift sodyumdan metalik sodyum ile yer değiştirmesine dayanan ilk endüstriyel alüminyum üretim yöntemini icat etti. klorür ve alüminyum NaCl AlCl3. 1855 yılında 6-8 kg ağırlığındaki ilk metal külçe elde edildi. 1855'ten 1890'a kadar 36 yıllık kullanım sonucunda Saint-Clair Deville yöntemi kullanılarak 200 ton alüminyum metal üretildi. 1856'da erimiş sodyum-alüminyum klorürün elektrolizi yoluyla alüminyum elde etti. 1885 yılında Almanya'nın Gmelingem şehrinde Nikolai Beketov'un önerdiği teknoloji kullanılarak bir alüminyum üretim tesisi inşa edildi. Beketov'un teknolojisi Deville'in yönteminden pek farklı değildi ancak daha basitti ve kriyolit (Na3AlF6) ile magnezyum arasındaki etkileşimi içeriyordu. Beş yıl boyunca bu tesis yaklaşık 58 ton alüminyum üretti; bu, 1854'ten 1890'a kadar olan dönemde kimyasal yollarla metalin toplam küresel üretiminin dörtte birinden fazlasıydı. ABD'de Charles Hall ve Fransa'da Paul Héroux (1886) tarafından neredeyse aynı anda icat edilen ve erimiş kriyolit içinde çözünmüş alüminanın elektrolizi yoluyla alüminyum üretimine dayanan yöntem, modern alüminyum üretim yönteminin temelini attı. O zamandan beri elektrik mühendisliğindeki gelişmeler nedeniyle alüminyum üretimi gelişti. Alümina üretiminin gelişimine kayda değer bir katkı Rus bilim adamları K. I. Bayer, D. A. Penyakov, A. N. Kuznetsov, E. I. Zhukovsky, A. A. Yakovkin ve diğerleri tarafından yapıldı.Rusya'daki ilk alüminyum izabe tesisi 1932 yılında Volkhov şehrinde inşa edildi. SSCB'nin metalurji endüstrisi 1939'da 47,7 bin ton alüminyum üretti, 2,2 bin ton da ithal edildi. Saniye Dünya Savaşı alüminyum üretimini önemli ölçüde teşvik etti. Böylece, 1939'da SSCB hariç küresel üretimi 620 bin ton iken 1943'te 1,9 milyon tona çıktı.1956'da dünyada 3,4 milyon ton birincil alüminyum üretildi, 1965'te 5,4 milyon ton 1980'de 16,1 milyon ton, 1990'da 18 milyon ton, 2007'de dünyada 38 milyon ton, 2008'de ise 39,7 milyon ton birincil alüminyum üretildi.Üretimde liderler şunlardı:

1. Çin ÇHC (2007'de 12,60 milyon ton ve 2008'de 13,50 milyon ton üretti)
2. Rusya Rusya (3,96/4,20)
3. Kanada Kanada (3.09/3.10)
4. ABD ABD (2,55/2,64)
5. Avustralya Avustralya (1,96/1,96)
6. Brezilya Brezilya (1,66/1,66)
7. Hindistan Hindistan (1.22/1.30)
8. Norveç Norveç (1.30/1.10)
9. BAE BAE (0,89/0,92)
10. Bahreyn Bahreyn (0,87/0,87)
11. Güney Afrika Güney Afrika (0,90/0,85)
12. İzlanda İzlanda (0,40/0,79)
13. Almanya Almanya (0,55/0,59)
14. Venezuela Venezuela (0,61/0,55)
15. Mozambik Mozambik (0,56/0,55)
16. Tacikistan Tacikistan (0,42/0,42)

Dünya pazarında 2016 yılında 59 milyon ton alüminyum üretilmiş olup stoku 2.224 milyon ton, günlük ortalama üretim ise 128,6 bin tondur (2013,7). Rusya'da alüminyum üretiminde tekel, küresel alüminyum pazarının yaklaşık %13'ünü ve alüminanın %16'sını oluşturan Rus Alüminyum şirketidir. Dünyanın boksit rezervleri neredeyse sınırsızdır, yani talebin dinamikleriyle orantısızdır. Mevcut tesisler yılda 44,3 milyon tona kadar birincil alüminyum üretebilmektedir. Gelecekte alüminyumun bazı uygulamalarının, örneğin kompozit malzemelerin kullanımına yeniden yönlendirilebileceği de dikkate alınmalıdır. 2007'den 2015'e kadar alüminyum fiyatları (uluslararası emtia borsalarında işlem gören) ton başına ortalama 1253-3291 dolardı.

Başvuru

İnşaat malzemesi olarak yaygın olarak kullanılır. Alüminyumun bu kalitedeki ana avantajları hafiflik, damgalama için dövülebilirlik, korozyon direnci (havada alüminyum anında daha fazla oksidasyonu önleyen dayanıklı bir Al2O3 filmi ile kaplanır), yüksek ısı iletkenliği ve bileşiklerinin toksik olmamasıdır. Özellikle bu özellikler alüminyumu pişirme kapları üretiminde, gıda endüstrisinde alüminyum folyoda ve ambalajlamada son derece popüler hale getirmiştir. İlk üç özellik, alüminyumu havacılık ve uzay endüstrilerinde ana hammadde haline getirmiştir (son zamanlarda yerini yavaş yavaş başta karbon fiber olmak üzere kompozit malzemeler almaya başlamıştır). Alüminyumun yapısal bir malzeme olarak ana dezavantajı düşük mukavemetidir, bu nedenle onu güçlendirmek için genellikle az miktarda bakır ve magnezyum ile alaşım yapılır (alaşıma duralumin denir). Alüminyumun elektrik iletkenliği bakırınkinden yalnızca 1,7 kat daha azdır, alüminyum ise kilogram başına yaklaşık 4 kat daha ucuzdur, ancak 3,3 kat daha düşük yoğunluğu nedeniyle eşit direnç elde etmek için yaklaşık 2 kat daha az ağırlığa ihtiyaç duyar. Bu nedenle, elektrik mühendisliğinde tellerin üretiminde, bunların ekranlanmasında ve hatta mikroelektronikte, mikro devre kristallerinin yüzeyine iletkenlerin yerleştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı elektrik direncini korumak için alüminyumun bakıra (5,84·107 S/m) kıyasla daha düşük elektrik iletkenliği (3,7·107 S/m), alüminyum iletkenlerin kesit alanının arttırılmasıyla telafi edilir . Alüminyumun bir elektrik malzemesi olarak dezavantajı, yüzeyinde güçlü bir dielektrik oksit filmi oluşmasıdır, bu da lehimlemeyi zorlaştırır ve temas direncinin bozulması nedeniyle elektrik bağlantılarında ısınmanın artmasına neden olur ve bu da elektrik bağlantılarını olumsuz etkiler. elektrik temasının güvenilirliği ve yalıtımın durumu. Bu nedenle, özellikle 2002 yılında kabul edilen Elektrik Tesisatı Kurallarının 7. baskısı, kesiti 16 mm²'den küçük alüminyum iletkenlerin kullanımını yasaklamaktadır.

• Özelliklerinin karmaşık olması nedeniyle ısıtma ekipmanlarında yaygın olarak kullanılır.
• Alüminyum ve alaşımları çok düşük sıcaklıklarda kırılgan hale gelmez. Bu nedenle kriyojenik teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, Energia fırlatma aracının geliştirilmesi sırasında, alüminyum alaşımından yapılmış kriyojenik boruların, bakır çekirdekler üzerinde bükülmeleri nedeniyle kırılgan hale geldiği bilinen bir durum vardır.
• Düşük maliyet ve vakumla biriktirme kolaylığı ile birleşen yüksek yansıtma özelliği, alüminyumu ayna yapımında en uygun malzeme haline getirir.
• Gaz oluşturucu madde olarak yapı malzemelerinin üretiminde.
• Alüminizasyon, çelik ve diğer alaşımlara, örneğin pistonlu içten yanmalı motorların valflerine, türbin kanatlarına, yağ platformlarına, ısı değişim ekipmanlarına korozyon ve kireçlenme direnci kazandırır ve aynı zamanda galvanizlemenin yerini alır.
• Alüminyum sülfür, hidrojen sülfit üretmek için kullanılır.
• Özellikle güçlü ve hafif bir malzeme olarak köpüklü alüminyumun geliştirilmesine yönelik araştırmalar devam etmektedir.

İndirgeyici ajan olarak

• Termitin bir bileşeni olarak alümotermi için karışımlar.
• Piroteknikte.
• Alüminyum, nadir metalleri oksitlerinden veya halojenürlerinden kurtarmak için kullanılır.
• Anodik koruma için koruyucu olarak sınırlı kullanım.

Alüminyum alaşımları

Genellikle kullanılan yapı malzemesi saf alüminyum değil, buna dayalı çeşitli alaşımlardır. Bu makaledeki alaşım serilerinin tanımı ABD (H35.1 ANSI standardı) için ve Rus GOST'a uygun olarak verilmiştir. Rusya'da ana standartlar GOST 1583 “Döküm alüminyum alaşımlarıdır. Teknik koşullar" ve GOST 4784 "Alüminyum ve deforme olabilen alüminyum alaşımları. Pullar." Ayrıca alüminyum alaşımları ve bunların ISO R209 b işaretleri için UNS işareti ve uluslararası bir standart bulunmaktadır.

• Alüminyum-magnezyum Al-Mg (ANSI: işlenmiş alaşımlar için 5xxx serisi ve şekilli dökümlere yönelik alaşımlar için 5xx.x; GOST: AMg). Al-Mg sisteminin alaşımları, tatmin edici mukavemet, iyi süneklik, çok iyi kaynaklanabilirlik ve korozyon direncinin bir kombinasyonu ile karakterize edilir. Ayrıca bu alaşımlar yüksek titreşim direncine sahiptir.

Bu sistemin %6'ya kadar Mg içeren alaşımlarında, alüminyum bazlı katı bir çözelti ile Al3Mg2 bileşiğinin ötektik bir sistemi oluşturulur. Endüstride en yaygın olarak kullanılanlar %1 ila %5 arasında magnezyum içeren alaşımlardır. Alaşımdaki Mg içeriğindeki artış, mukavemetini önemli ölçüde artırır. Magnezyumun her bir yüzdesi, alaşımın çekme mukavemetini 30 MPa, akma mukavemetini ise 20 MPa artırır. Bu durumda bağıl uzama bir miktar azalır ve %30-35 aralığında olur. Magnezyum içeriği %3'e (ağırlıkça) kadar olan alaşımlar, önemli ölçüde sertleşmiş durumda bile oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda yapısal olarak stabildir. Soğuk işlenmiş durumda magnezyum konsantrasyonunun artmasıyla alaşımın yapısı kararsız hale gelir. Ayrıca magnezyum içeriğinin %6'nın üzerine çıkması alaşımın korozyon direncinin bozulmasına neden olur. Mukavemet özelliklerini geliştirmek için Al-Mg sistemi alaşımları krom, manganez, titanyum, silikon veya vanadyum ile alaşımlanır. Korozyon direncini ve kaynaklanabilirliğini azalttığı için bu sistemin alaşımlarına bakır ve demirin dahil edilmesinden kaçınmaya çalışırlar.

• Alüminyum-manganez Al-Mn (ANSI: seri 3xxx; GOST: AMts). Bu sistemin alaşımları iyi bir mukavemete, sünekliğe ve üretilebilirliğe, yüksek korozyon direncine ve iyi kaynaklanabilirliğe sahiptir.

Al-Mn sistemi alaşımlarındaki ana safsızlıklar demir ve silikondur. Bu elementlerin her ikisi de manganezin alüminyumdaki çözünürlüğünü azaltır. İnce taneli bir yapı elde etmek için bu sistemin alaşımları titanyum ile alaşımlanır. Yeterli miktarda manganezin varlığı, soğuk işlenmiş metalin yapısının oda ve yüksek sıcaklıklarda stabilitesini sağlar.

• Alüminyum-bakır Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: seri 2xxx, 2xx.x; GOST: AM). Bu sistemin alaşımlarının ısıyla güçlendirilmiş durumdaki mekanik özellikleri, Mekanik özellikler düşük karbonlu çelikler. Bu alaşımlar ileri teknolojidir. Bununla birlikte, aynı zamanda önemli bir dezavantaja da sahiptirler - düşük korozyon direnci, bu da koruyucu kaplamaların kullanılması ihtiyacına yol açar.

Alaşım katkı maddesi olarak manganez, silikon, demir ve magnezyum kullanılabilir. Ayrıca, ikincisi alaşımın özellikleri üzerinde en güçlü etkiye sahiptir: magnezyum ile alaşımlama, mukavemeti ve akma sınırlarını önemli ölçüde artırır. Alaşıma silikon eklenmesi yapay yaşlanmaya maruz kalma yeteneğini arttırır. Demir ve nikel ile alaşımlama, ikinci seri alaşımların ısı direncini arttırır. Bu alaşımların su verme sonrasında soğukta sertleştirilmesi yapay yaşlanmayı hızlandırır ve aynı zamanda mukavemeti ve stres korozyonu direncini artırır.

• Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) sistem alaşımları (ANSI: 7xxx, 7xx.x serisi). Bu sistemin alaşımları, çok yüksek mukavemetleri ve iyi üretilebilirlikleri nedeniyle değerlidir. Sistemin temsilcisi - alaşım 7075, tüm alüminyum alaşımlarının en güçlüsüdür. Bu kadar yüksek sertleşmenin etkisi, çinkonun (%70) ve magnezyumun (%17,4) yüksek sıcaklıklardaki yüksek çözünürlüğü nedeniyle elde edilir ve soğuma sırasında keskin bir şekilde azalır.

Bununla birlikte, bu alaşımların önemli bir dezavantajı, son derece düşük gerilimli korozyon direncidir. Stres alaşımlarının korozyon direnci bakırla alaşımlanarak arttırılabilir. 60'larda keşfedilen bir modeli not etmemek mümkün değil: Alaşımlardaki lityumun varlığı doğal yaşlanmayı yavaşlatır ve yapay yaşlanmayı hızlandırır. Ayrıca lityumun varlığı alaşımın özgül ağırlığını azaltır ve elastik modülünü önemli ölçüde artırır. Bu keşif sonucunda Al-Mg-Li, Al-Cu-Li ve Al-Mg-Cu-Li yeni alaşım sistemleri geliştirildi.

• Alüminyum-silikon alaşımları (siluminler) döküm için en uygun olanlardır. Çeşitli mekanizmaların vakaları genellikle onlardan dökülür.
• Alüminyum bazlı karmaşık alaşımlar: avial.

Diğer alaşımlara katkı maddesi olarak alüminyum

Alüminyum birçok alaşımın önemli bir bileşenidir. Örneğin alüminyum bronzlarda ana bileşenler bakır ve alüminyumdur. Magnezyum alaşımlarında alüminyum çoğunlukla katkı maddesi olarak kullanılır. Elektrikli ısıtma cihazlarında spiral üretimi için fechral (Fe, Cr, Al) (diğer alaşımlarla birlikte) kullanılır. "Serbest kesim çelikleri" olarak adlandırılanlara alüminyumun eklenmesi, bunların işlenmesini kolaylaştırır ve işlemin sonunda bitmiş parçanın çubuktan net bir şekilde kopmasını sağlar.

Takı

Alüminyumun çok pahalı olduğu zamanlarda ondan çeşitli takılar yapıldı. Böylece, Napolyon III alüminyum düğmeler sipariş etti ve 1889'da Mendeleev'e altın ve alüminyumdan yapılmış kaseler içeren teraziler sunuldu. Alüminyumdan yapılmış mücevher modası, üretimi için yeni teknolojiler ortaya çıktığında hemen geçti ve maliyeti birçok kez düşürdü. Günümüzde kostüm takılarının üretiminde bazen alüminyum kullanılmaktadır. Japonya'da geleneksel mücevher üretiminde gümüşün yerine alüminyum kullanılıyor.

Çatal bıçak takımı

Napolyon III'ün emriyle tören yemeklerinde kendisine ve en onurlu konuklara servis edilen alüminyum çatal bıçak takımı yapıldı. Diğer konuklar altın ve gümüş mutfak eşyaları kullandı. Daha sonra alüminyumdan yapılmış çatal bıçak takımları yaygınlaştı, zamanla alüminyum mutfak eşyalarının kullanımı önemli ölçüde azaldı, ancak bazı uzmanların alüminyumun insan sağlığına zararlı olduğuna dair açıklamalarına rağmen, şimdi bile sadece bazı catering işletmelerinde görülebiliyorlar. Ayrıca bu tür cihazlar zamanla çiziklerden dolayı çekici görünümlerini ve alüminyumun yumuşaklığından dolayı şekillerini kaybederler. Ordu için mutfak eşyaları alüminyumdan yapılmıştır: kaşıklar, tencereler, mataralar.

Cam yapımı

Cam yapımında florür, fosfat ve alüminyum oksit kullanılır.

Gıda endüstrisi

Alüminyum şu şekilde kayıtlıdır: Gıda katkı maddeleri E173.

Askeri endüstri

Metalin ucuzluğu ve ağırlığı, el yapımı ürünlerin üretiminde yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır. küçük kollarözellikle makineli tüfekler ve tabancalar.

Roket teknolojisinde alüminyum ve bileşikleri

Alüminyum ve bileşikleri, iki yakıtlı roket yakıtlarında yüksek verimli bir yakıt olarak ve katı roket yakıtlarında yanıcı bir bileşen olarak kullanılır. Aşağıdaki alüminyum bileşikleri roket yakıtı olarak en büyük pratik ilgi alanına sahiptir:

• Katı roket yakıtlarında yakıt olarak toz alüminyum. Ayrıca hidrokarbonlarda toz ve süspansiyon halinde de kullanılır.
• Alüminyum hidrit.
• Alüminyum boranat.
• Trimetilalüminyum.
• Trietilalüminyum.
• Tripropilalüminyum.

Trietilalüminyum (genellikle trietilbor ile karıştırılır), oksijen gazında kendiliğinden tutuştuğundan roket motorlarında kimyasal ateşleme için (başlangıç ​​​​yakıtı olarak) kullanılır. Oksitleyiciye bağlı olarak alüminyum hidrit bazlı roket yakıtları aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Alüminyum enerjisi

Alüminyum enerjisi, alüminyumu evrensel bir ikincil enerji taşıyıcısı olarak kullanır. Bu kapasitedeki kullanımları:

• Hidrojen ve termal enerji üretmek için alüminyumun suda oksidasyonu.
• Hava-alüminyum elektrokimyasal jeneratörlerde elektrik üretmek için alüminyumun atmosferik oksijenle oksidasyonu.

Dünya kültüründe alüminyum

• N. G. Chernyshevsky'nin romanında “Ne yapmalı?” (1862-1863) ana karakterlerden biri bir mektupta rüyasını anlatıyor: insanların cam ve alüminyumdan yapılmış çok katlı binalarda yaşadığı, rahatladığı ve çalıştığı bir gelecek vizyonu; Zeminler, tavanlar ve mobilyalar alüminyumdan yapılmıştır (N.G. Chernyshevsky zamanında alüminyum yeni keşfedilmeye başlamıştı).
• Alüminyum salatalıklar, Viktor Tsoi'nin 1987 tarihli bir şarkısının görüntüsü ve adıdır.

Toksisite

Doğada yaygın olarak bulunmasına rağmen hiçbir canlı metabolizmada alüminyumu kullanmaz; bu ölü bir metaldir. Hafif bir toksik etkiye sahiptir, ancak suda çözünebilen birçok inorganik alüminyum bileşiği çözünmüş halde kalır. uzun zaman içme suyu yoluyla insanlar ve sıcakkanlı hayvanlar üzerinde zararlı etkileri olabilir. En toksik olanları klorürler, nitratlar, asetatlar, sülfatlar vb.'dir. İnsanlar için aşağıdaki dozlarda alüminyum bileşikleri (mg/kg vücut ağırlığı) yutulduğunda toksik etkiye sahiptir:

• alüminyum asetat - 0,2-0,4;
• alüminyum hidroksit - 3,7-7,3;
• alüminyum şap - 2,9.

Öncelikle etkiler gergin sistem(sinir dokusunda birikir ve merkezi sinir sisteminde ciddi bozukluklara yol açar). Bununla birlikte, alüminyumun nörotoksisitesi, metalin insan vücudunda birikmesinin eliminasyon mekanizması tarafından engellenmesi nedeniyle 1960'ların ortalarından beri araştırılmaktadır. Normal koşullar altında günde 15 mg'a kadar element idrarla atılabilir. Buna göre en büyük olumsuz etki, böbrek boşaltım fonksiyonu bozulmuş kişilerde görülür. Rusya'da içme suyundaki alüminyum içeriği standardı 0,2 mg/l'dir. Bu durumda, bu MPC, belirli bir su tedarik sistemi için ilgili bölgenin baş devlet sıhhi doktoru tarafından 0,5 mg/l'ye yükseltilebilir. Bazı biyolojik çalışmalar, alüminyum alımının Alzheimer hastalığının gelişiminde bir faktör olduğunu öne sürdü, ancak bu çalışmalar daha sonra eleştirildi ve ikisi arasındaki bağlantı çürütüldü. Alüminyum bileşikleri ayrıca alüminyum klorür terlemeyi önleyici maddeler kullanıldığında meme kanserini tetikleyebilir. Ancak bunu destekleyen bilimsel kanıt aksine daha az.

Ayrıca bakınız

• Eloksal
• Oksidasyon
• Alüminyum. On üçüncü element
• Uluslararası Alüminyum Enstitüsü

Notlar

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Elementlerin atom ağırlıkları 2011 (IUPAC Teknik Raporu) // Saf ve Uygulamalı Kimya. - 2013. - Cilt. 85, hayır. 5. - S.1047-1078. -DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Kimyasal ansiklopedi. 5 ciltte / Yayın Kurulu: Knunyants I. L. (baş editör). - M .: Sovyet Ansiklopedisi, 1988. - T. 1. - S. 116. - 623 s. - 100.000 kopya.
3. Harry H. Binder: Kimyasal Elementler Sözlüğü. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
4. alüminyum Çevrimiçi Etimoloji Sözlüğü. etimonline.com. Erişim tarihi: 3 Mayıs 2010.
5. Fialkov, Yu. Dokuzuncu işaret. - M.: Detgiz, 1963. - S. 133.
6. Ders No. 49. Alüminyum.
7. Enerji Tasarrufu ve Sürdürülebilirlik için Alüminyum Geri Dönüşümü ve İşleme. - ASM International, 2007. - S. 198. - ISBN 0-87170-859-0.
8. Kısa kimya ansiklopedisi. T.1 (A-E). - M .: Sovyet Ansiklopedisi. 1961.
9. Koronovsky N.V., Yakushova A.F. Jeolojinin Temelleri.
10. Oleynikov B.V. ve diğerleri Alüminyum, doğal elementler sınıfının yeni bir mineralidir //WMO Notları. - 1984, bölüm CXIII, sayı. 2, s. 210-215. .
11. J.P. Riley ve Skirrow G. Kimyasal Oşinografi V.1, 1965.
12. Hidrojen enerjisinin temelleri / Ed. V. A. Moshnikova ve E. I. Terukova.. - St. Petersburg: St. Petersburg Devlet Elektroteknik Üniversitesi "Leti" yayınevi, 2010. - 288 s. - ISBN 978-5-7629-1096-5.
13. Lidin R.A., Molochko V.A., Andreeva L.L. Tepkiler inorganik maddeler: referans kitabı / Ed. R. A. Lidina. - 2. baskı, revize edildi. ve ek - M.: Bustard, 2007. - S. 16. - 637 s. - ISBN 978-5-358-01303-2.
14. Ansiklopedi: mücevherler, mücevherler, mücevher taşları. Değerli metaller. Değerli alüminyum.
15. Kilden "gümüş".
16. MİNERAL ÜRÜN ÖZETLERİ 2009.
17. C34 Mevcut durum küresel ve yerli alüminyum üretimi ve tüketimi
18. Alüminyum rezervleri dünya çapında artıyor.
19. Dünyada ve Rusya'da birincil alüminyum üretimi.
20. Alüminyum için geçmiş fiyat grafiği. Erişim tarihi: 8 Haziran 2015.
21. Kitco - Baz Metaller - Endüstriyel metaller - Bakır, Alüminyum, Nikel, Çinko, Kurşun - Grafikler, Fiyatlar, Grafikler, Fiyatlar, Cu, Ni, Zn, Al, Pb.
22. Alaşım elementlerinin alüminyum alaşımlarının özelliklerine etkisi.
23. Baykov D.I. ve diğerleri. Kaynaklanabilir alüminyum alaşımları. - L.: Sudpromgiz, 1959. - 236 s.
24. Alüminyum hakkında gerçekler.
25. Saldırı tüfeği Heckler-Koch HK416 (Almanya) | Ekonomi haberleri.
26. Tara Mükemmellik D.O.O. - Güvenebileceğiniz güvenlik.
27. Sarner S. Roket yakıtlarının kimyası = İtici Madde Kimyası / Çev. İngilizceden E.P. Golubkova, V.K. Starkova, V.N. Shemanina; tarafından düzenlendi V. A. Ilyinsky. - M.: Mir, 1969. - S. 111. - 488 s.
28. Zhuk A.Z., Kleymenov B.V., Fortov V.E., Sheindlin A.E. Alüminyum yakıtla çalışan elektrikli araba. - M: Nauka, 2012. - 171 s. - ISBN 978-5-02-037984-8.
29. Alüminyum salatalık
30. Shcherbatykh I., Marangoz D.O.(Mayıs 2007). Alzheimer hastalığının etiyolojisinde metallerin rolü // J. Alzheimers Dis. 11(2): 191-205.
31. Rondeau V., Commenges D., Jacqmin-Gadda H., Dartigues J.F.(Temmuz 2000). İçme suyundaki alüminyum konsantrasyonları ile Alzheimer hastalığı arasındaki ilişki: 8 yıllık bir takip çalışması // Am. J. Epidemiol. 152(1):59-66.
32. Rondeau V.(2002). Alzheimer hastalığı ve ilişkili bozukluklarla ilişkili olarak alüminyum ve silika üzerine epidemiyolojik çalışmaların gözden geçirilmesi // Rev. Çevre. Sağlık 17(2):107-121.
33. Martyn C.N., Coggon D.N., Inskip H., Lacey R.F., Young W.F.(Mayıs 1997). İçme suyundaki alüminyum konsantrasyonları ve Alzheimer hastalığı riski // Epidemiyoloji 8 (3): 281-286.
34. Graves A.B., Rosner D., Echeverria D., Mortimer J.A., Larson E.B.(Eylül 1998). Çözücülere ve alüminyuma mesleki maruz kalma ve tahmini Alzheimer hastalığı riski // Meslek. Çevre. Med. 55(9): 627-633.
35. Terlemeyi Önleyiciler/Deodorantlar ve Meme Kanseri.
36. alüminyum klorür heksahidrat.

Bağlantılar

• Alüminyum // ansiklopedik sözlük Brockhaus ve Efron: 86 cilt halinde (82 cilt ve 4 ek). - St.Petersburg, 1890-1907.
• Webelements'te alüminyum
• Popüler Kimyasal Elementler Kütüphanesinde Alüminyum
• Mevduatlardaki alüminyum
• Alüminyumun tarihçesi, üretimi ve kullanım alanları
• Alekseev A. I., Valov M. Yu., Yuzvyak Z. Su sistemleri için kalite kriterleri: öğretici. - St.Petersburg: KHIMIZDAT, 2002. ISBN 5-93808-043-6
• GN 2.1.5.1315-03 Evsel, içme ve kültürel su kullanımına yönelik su kütlelerindeki kimyasalların izin verilen maksimum konsantrasyonları (MAC).
• GOSTR 55375-2012. Birincil alüminyum ve buna dayalı alaşımlar. Pullar
• Belgesel filmi "Alüminyum"

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Alüminyum, popülaritesini belirleyen özellikleri olan mat gümüş oksit filmle kaplanmış bir metaldir: yumuşaklık, hafiflik, süneklik, yüksek mukavemet, korozyon direnci, elektriksel iletkenlik ve toksisite eksikliği. Modern yüksek teknolojilerde, yapısal, çok işlevli bir malzeme olarak alüminyum kullanımına öncü bir yer verilmektedir.

Alüminyum kaynağı olarak endüstri için en büyük değer doğal hammaddelerdir. boksit boksit, alunit ve nefelin formunda bir kaya bileşenidir.

Alümina içeren cevher çeşitleri

Alüminyum içeren 200'den fazla mineral bilinmektedir.

Yalnızca aşağıdaki gereksinimleri karşılayabilen kaya, hammadde kaynağı olarak kabul edilir:

Doğal kaya boksitinin özelliği

Doğal boksit, nefelin, alunit, kil ve kaolin yatakları hammadde kaynağı olarak hizmet edebilir. Boksit, alüminyum bileşikleri ile en doymuş olanıdır. Killer ve kaolinler önemli miktarda alümina içeriğine sahip en yaygın kayalardır. Bu minerallerin birikintileri dünya yüzeyinde bulunur.

Boksit doğada yalnızca metalin oksijenle ikili bir bileşiği halinde bulunur. Bu bileşik doğal dağlardan elde edilir cevherçeşitli kimyasal elementlerin oksitlerinden oluşan boksit formunda: alüminyum, potasyum, sodyum, magnezyum, demir, titanyum, silikon, fosfor.

Mevduata bağlı olarak boksit %28 ile %80 arasında alümina içerir. Bu, benzersiz bir metal elde etmenin ana hammaddesidir. Bir alüminyum hammaddesi olarak boksitin kalitesi, içindeki alümina içeriğine bağlıdır. Bu fiziksel durumu belirler özellikler boksit:

Boksitler, kaolinler ve kil, hammaddelerin işlenmesi sırasında ayrı endüstrilere ayrılan diğer bileşiklerin safsızlıklarını içerir.

Yalnızca Rusya'da daha düşük konsantrasyonlarda alümina içeren kaya yataklı yataklar kullanılıyor.

Son zamanlarda, alüminaya ek olarak potasyum, sodyum, silikon ve daha az değerli olmayan şap taşı, alunit gibi metal oksitleri içeren nefelinlerden alümina elde edilmeye başlandı.

Alüminyum içeren mineralleri işleme yöntemleri

Alüminyum cevherinden saf alümina üretme teknolojisi bu metalin keşfinden bu yana değişmedi. Üretim ekipmanı iyileştirilerek saf alüminyum üretmesine olanak tanınıyor. Saf metal elde etmenin ana üretim aşamaları:

• Gelişmiş yataklardan cevher çıkarılması.
• Alümina konsantrasyonunu arttırmak için atık kayaların birincil işlenmesi bir zenginleştirme işlemidir.
• Saf alüminanın hazırlanması, alüminyumun oksitlerinden elektrolitik indirgenmesi.

Üretim süreci %99,99 konsantrasyonda metal ile sona ermektedir.

Alümina madenciliği ve zenginleştirme

Alümina veya alüminyum oksitler doğada saf halde bulunmaz. Alüminyum cevherlerinden hidrokimyasal yöntemler kullanılarak çıkarılır.

Yataklardaki alüminyum cevheri yatakları genellikle patlar yaklaşık 20 metre derinlikte çıkarılması için bir alan sağlanması, buradan seçilerek ileri işleme sürecine başlatılması;

• Özel ekipman (elekler, sınıflandırıcılar) kullanılarak cevher ezilir ve sınıflandırılır, atık kayalar (atıklar) atılır. Alümina zenginleştirmenin bu aşamasında ekonomik açıdan en avantajlı olan yıkama ve eleme yöntemleri kullanılmaktadır.
• Konsantrasyon tesisinin dibine çöken saflaştırılmış cevher, bir otoklavda ısıtılmış bir kostik soda kütlesi ile karıştırılır.
• Karışım, yüksek mukavemetli çelik kaplardan oluşan bir sistemden geçirilir. Kaplar, gerekli sıcaklığı koruyan bir buhar ceketi ile donatılmıştır. Buhar basıncı, alüminyum bileşikleri, aşırı ısıtılmış bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde zenginleştirilmiş kayadan sodyum alüminata tamamen aktarılıncaya kadar 1,5-3,5 MPa'da tutulur.
• Soğutulduktan sonra sıvı, katı çökeltinin ayrıldığı ve aşırı doymuş bir saf alüminat çözeltisi elde edildiği bir filtrasyon aşamasından geçer. Ortaya çıkan çözeltiye önceki döngüden kalan alüminyum hidroksit kalıntıları eklenerek ayrışma hızlandırılır.
• Alüminyum oksit hidratın son kurutulması için kalsinasyon prosedürü kullanılır.

Saf alüminyumun elektrolitik üretimi

Saf alüminyum, kalsine alüminyum üreten sürekli bir işlem kullanılarak üretilir. elektrolitik indirgeme aşamasına girer.

Modern elektrolizörler aşağıdaki parçalardan oluşan bir cihazdır:

Alüminyumun rafine edilerek ilave saflaştırılması

Elektrolizörlerden çıkarılan alüminyum nihai şartları karşılamıyorsa rafinasyon yoluyla ilave saflaştırmaya tabi tutulur.

Endüstride bu işlem, üç sıvı katman içeren özel bir elektrolizörde gerçekleştirilir:

Elektroliz işlemi sırasında anot tabakasında ve elektrolitte yabancı maddeler kalır. Saf alüminyumun verimi %95-98'dir. Modern endüstride şu anda demirden sonra ikinci sırada yer alan alüminyumun özellikleri sayesinde, alüminyum içeren yatakların gelişimi ülke ekonomisinde lider bir yere sahiptir.

Mevcut çok sayıda Alüminyum içeren mineraller ve kayalar, ancak bunlardan yalnızca birkaçı alüminyum metali elde etmek için kullanılabilir. Boksit en yaygın kullanılan alüminyum hammaddesidir. , Ayrıca cevherlerden önce bir ara ürün - alümina (Al 2 0 3) - çıkarılır ve daha sonra alüminadan elektrolitik yollarla metalik alüminyum elde edilir. A.r. nefelin-siyenit kullanılır (bkz. Nefelin siyenit) , ve aynı zamanda fosfat kaynağı olarak görev yapan nefelin-apatit kayaları. Alunit kayaları, alüminyum üretimi için mineral hammadde görevi görebilir (bkz. Alunit) , lösit lavları (mineral Lösit), Labradoritler, Anortozitler , yüksek alüminalı kil ve kaolinler, disten, sillimanit ve andalusit şeylleri.

Kapitalist ve gelişmekte olan ülkelerde alüminyum üretmek için pratikte yalnızca boksit kullanılır. SSCB'de boksitin yanı sıra nefelin-siyenit ve nefelin-apatit kayaları da önemli pratik önem kazanmıştır.

Büyük Sovyet ansiklopedisi. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. 1969-1978 .

• Alüminyum tekelleri
• Alüminyum alaşımları

Diğer sözlüklerde "Alüminyum cevherleri" nin neler olduğuna bakın:

Alüminyum cevherleri- (a. alüminyum cevherleri; n. Alüminyumerze, Aluerze; f. alüminyum mineralleri; i. alüminyum mineralleri) endüstriyel özelliklerinin bulunduğu bu tür bileşikler ve konsantrasyonlarda Alüminyum içeren doğal mineral oluşumları. teknik kullanım... ... Jeolojik ansiklopedi

ALÜMİNYUM CEVHERLERİ- kayalar, alüminyum üretimi için hammaddeler. Başlıca boksit; İle alüminyum cevherleri ayrıca nefelin siyenitleri, alunit, nefelin apatit kayaları vb. içerir... Büyük Ansiklopedik Sözlük

alüminyum cevherleri- kayalar, alüminyum üretimi için hammaddeler. Başlıca boksit; Alüminyum cevherleri ayrıca nefelin siyenit, alunit, nefelin apatit kayaları vb. içerir. * * * ALÜMİNYUM CEVHERLERİ ALÜMİNYUM CEVHERLERİ, kayalar, üretimi için hammaddeler... ... ansiklopedik sözlük

alüminyum cevherleri- endüstriyel kullanımının teknik olarak mümkün ve ekonomik olarak uygun olduğu bileşik ve konsantrasyonlarda Al içeren cevherler. En yaygın Al hammaddeleri boksit, alunit ve... ...

ALÜMİNYUM CEVHERLERİ- korna kayalar, alüminyum üretimi için hammaddeler. Esasta boksit; A.r.'ye. ayrıca nefelin siyenitleri, alunit, nefelin apatit kayaları vb. içerir... Doğal bilim. ansiklopedik sözlük

demirli metal cevherleri- Dünya Kupası'nın hammadde temelini oluşturan cevherler; Fe, Mn ve Cr cevherleri dahil (Bkz. Demir cevherleri, Manganez cevherleri ve Krom cevherleri); Ayrıca bakınız: Ticari cevherler, siderit cevherleri... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

demir dışı metal cevherleri- geniş bir grup Al, polimetalik (Pb, Zn ve diğer metalleri içeren), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti cevherleri dahil olmak üzere CM'nin hammaddesi olan cevherler. Demir dışı metal cevherlerinin özel bir özelliği kompleks olmalarıdır... ... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

nadir toprak metal cevherleri- Kendi mineralleri formunda nadir toprak metalleri veya diğer bazı minerallerdeki izomorfik safsızlıkları içeren doğal mineral oluşumları. Izv > 70'in üzerinde nadir toprak minerali ve nadir toprak metallerinin de dahil olduğu yaklaşık 280 mineral ... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

nadir metal cevherleri- bağımsız mineraller formunda RE içeren doğal oluşumlar veya diğer cevher ve damar minerallerindeki izomorfik safsızlıklar, karlı endüstriyel çıkarımlar için yeterli miktarlarda. RE olarak kabul edilir... ... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü

radyoaktif metal cevherleri- Ekstraksiyonunun teknik olarak mümkün ve ekonomik olarak mümkün olduğu bileşikler ve konsantrasyonlarda radyoaktif metaller (U, Th, vb.) içeren doğal mineral oluşumları. Endüstriyel önemi... ... Ansiklopedik Metalurji Sözlüğü