Найти тему

"Серебро из глины" или как получают алюминий?

Несмотря на свою распространенность, алюминий в чистом виде в природе почти не встречается. В1978 году ученым удалось обнаружить мелкие выделения самородного алюминия в древних габбро-долеритах Восточной Сибири (Якутия). Подобные находки были в Норильске, плато Путорана (Таймыр), в вулканическом пепле вулкана Толбачик на Камчатке и в Оренбургской области на Кумакском рудном поле. А еще тонкораспылённый самородный алюминий был обнаружен в лунном грунте. Но всё это слишком редкие и малочисленные находки, поэтому самородный алюминий очень-очень редкий минерал.

И как металл - он относительно молодой. Люди научились его получать только в 19 веке. Алюминий назвали “серебро из глины”, так как сам он внешне похож на серебро, а глины почти на треть состоят из алюминия. Да и главная алюминиевая руда - бокситы - тоже часто напоминает глину.

Алюминиевая плита. Этот металл действительно похож на серебро.
Алюминиевая плита. Этот металл действительно похож на серебро.

Но с бокситами оказалось не всё так просто, как с обычной металлической рудой - медной или свинцовой. Выплавить алюминий из руд не получается, так как температура плавления бокситов намного выше, чем температура, при которой алюминий соединяется с кислородом.

Боксит - главная алюминиевая руда
Боксит - главная алюминиевая руда

Над получением металла десятки лет бились многие учёные в разных странах. И наконец в 1886 был выведен метод получения алюминия с помощью электричества и криолита. Криолит - это фтористое соединение, которое снижает температуру плавления и увеличивает электропроводность состава. Встречается он редко, и его искусственно получают из флюорита.

Итак, основные этапы производства алюминия:

  1. Дробление. Бокситы дробят, размалывают в специальных мельницах вместе с небольшим количеством воды. Потом эту массу собирают в ёмкости и нагревают паром для того, чтобы отделить большую часть кремния, который содержится в бокситах.
  2. Выщелачивание. Руду загружают в автоклав для обработки щёлочью - едким натром. В полученный щелочной раствор из руды переходит оксид алюминия, а посторонние примеси формируют твёрдый осадок. Он называется красный шлам. Его могут использовать в производстве чугуна или бетона, а так же в качестве сырья для получения редкоземельных металлов, например скандия.
  3. Декомпозиция. Раствор алюмината натрия (из. пункта 2) несколько суток перемешивают в декомпозёрах. В результате в осадок выпадает чистый глинозём Al2O3.
  4. Электролиз. Глинозём засыпают в ванны с расплавленным криолитом при температуре 950 градусов по Цельсию. Через раствор пропускают электрический ток силой 400 килоампер и выше. Ток разрывает связь между атомами алюминия и кислорода. В результате металл алюминий в жидкой форме собирается на дне ванны.
  5. Литьё. Алюминий отливается в слитки и готов к использованию либо в чистом виде, либо в виде сплавов.
Слиток алюминия
Слиток алюминия

Во многих отраслях промышленности применяется сплав алюминия с медью и легирующими элементами (например, цинком и магнием или марганцем, титаном, хромом, но чаще всего - магний и марганец). Сплав называется дюралюминий или дюраль.

Алюминий супервостребованный металл. Он очень лёгкий, но при этом прочный, не подвержен коррозии, отлично проводит электрический ток, не токсичен и долговечен.

Мировое потребление алюминия по отраслям.
Мировое потребление алюминия по отраслям.

27% мирового потребления приходится на транспортную сферу. Все виды транспорта - от велосипедов до космических ракет - производятся из алюминия. Этот металл позволяет человеку двигаться с высокой скоростью, переплывать океаны, подниматься в небо и покидать пределы нашей планеты. За это алюминий еще называют “крылатым металлом”.

25% всего производимого алюминия используется в строительстве. Особенно он востребован при возведении высоких зданий, небоскрёбов, масштабных конструкций нестандартных форм, например, спортивных объектов.

13% производимого алюминия приходится на энергетику. Алюминиевые провода и кабели, антенны, производство трансформаторов, радиолокаторов и много другого.

16% от общего производства алюминия это фольга и упаковка. Алюминиевая фольга используется в упаковке очень многих пищевых продуктов и лекарств. Алюминиевая банка популярный и при этом экологичный вид упаковки.

Алюминиевая фольга незаменима в упаковке.
Алюминиевая фольга незаменима в упаковке.

5% идёт на потребительские товары. Алюминиевые корпуса смартфонов, планшетов, ноутбуков и плоских телевизоров; предметы интерьера, столы, стулья, жалюзи; бытовая техника, посуда, спортивные товары - это далеко не полный список вещей, в изготовлении которых используется алюминий.