Conoscere l'alluminio, l'elemento più abbondante del pianeta

L'alluminio (noto anche come alluminio) è l'elemento metallico più abbondante nella crosta terrestre. Ed è anche una buona cosa, perché usiamo molto. Circa 41 milioni di tonnellate vengono fondi ogni anno e impiegati in una vasta gamma di applicazioni. Dai corpi automobilistici alle lattine di birra, e dai cavi elettrici alle pale per aeromobili, l'alluminio è una parte molto importante della nostra vita quotidiana.

Proprietà

• Simbolo Atomico: Al
• Numero Atomico: 13
• Densità: 2. 70 g / cm
• 3 ^{Punto di fusione: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) <1> Punto di ebollizione: 2500 ° C (2519 ° C)}
• Durezza di Moh: 2.75
• Caratteristiche
• L'alluminio è un metallo leggero e altamente conduttivo, riflettente e non tossico che può essere facilmente lavorato. La durata del metallo e numerose proprietà vantaggiose lo rendono un materiale ideale per molte applicazioni industriali.

La composizione di alluminio è stata utilizzata dagli antichi egiziani come coloranti, cosmetici e medicinali, ma fino a 5000 anni dopo gli esseri umani hanno scoperto come smaltere l'alluminio puro metallico. Non sorprende che lo sviluppo di metodi per la produzione di metallo in alluminio coinciso con l'avvento dell'elettricità nel XIX secolo, poiché la fusione di alluminio richiede notevoli quantità di energia elettrica.

Un grande passo avanti nella produzione di alluminio è venuto nel 1886 quando Charles Martin Hall ha scoperto che l'alluminio potrebbe essere prodotto con riduzione elettrolitica.

Fino a quel momento l'alluminio era stato più raro e più costoso dell'oro. Tuttavia, entro due anni dalla scoperta di Hall, le società di alluminio stavano stabilendo in Europa e in America.

Nel corso del 20esimo secolo, la domanda di alluminio è cresciuta sostanzialmente, in particolare nel settore dei trasporti e dell'imballaggio.

Anche se le tecniche di produzione non sono cambiate sostanzialmente, sono diventate notevolmente più efficienti. Negli ultimi 100 anni, la quantità di energia consumata per produrre una unità di alluminio è diminuita del 70%.

Produzione

La produzione di alluminio da minerale dipende dall'ossido di alluminio (Al2O3), estratto dal minerale di bauxite. Il bauxite contiene normalmente 30-60% di ossido di alluminio (comunemente denominato allumina) e viene regolarmente trovato vicino alla superficie della terra. Questo processo può essere suddiviso in due parti; (1) l'estrazione dell'allumina dal bauxite e (2) la fusione di metallo in alluminio dall'alluminio.

Separazione di allumina normalmente effettuata usando quello che è conosciuto come il processo Bayer. Ciò comporta la schiacciatura del bauxite in polvere, mescolandolo con acqua per formare una sospensione, il riscaldamento e l'aggiunta di soda caustica (NaOH). La soda caustica scioglie l'allumina, che consente di passare attraverso i filtri, lasciando le impurità dietro.

La soluzione aluminata viene quindi scaricata in serbatoi di precipitatore dove si aggiungono particelle di idrossido di alluminio come "sementi". L'agitazione e il raffreddamento provocano l'idrossido di alluminio che precipita sul materiale del seme, che viene quindi riscaldato e asciugato per produrre l'allumina.

Le celle elettrolitiche vengono utilizzate per smernare l'alluminio dall'allumina nel processo scoperto da Charles Martin Hall.

L'alluminio alimentato nelle cellule viene sciolto in un bagno fluorurato di criolite fuso a 1742F ° (950 ° C).

Una corrente diretta da qualsiasi punto da 10, 000-300, 000A viene inviata dagli anodi di carbonio nella cella attraverso la miscela a un guscio di catodo. Questa corrente elettrica rompe l'allumina in alluminio e ossigeno. L'ossigeno reagisce con il carbonio per produrre l'anidride carbonica, mentre l'alluminio è attratto dalla fodera di cella di carbonio.

L'alluminio può quindi essere raccolto e portato in forni dove può essere aggiunto materiale in alluminio riciclabile. Circa un terzo di tutto l'alluminio prodotto oggi viene da materiali riciclati. Secondo l'Indagine Geologica degli Stati Uniti, i maggiori produttori di alluminio nel 2010 sono stati la Cina, la Russia e il Canada.

Applicazioni

Le applicazioni di alluminio sono troppo numerose da elencare e, a causa delle proprietà speciali del metallo, i ricercatori stanno cercando regolarmente nuove applicazioni.

In generale, l'alluminio e le sue molte leghe vengono utilizzate in tre principali settori; trasporto, imballaggio e costruzione.

L'alluminio, in una varietà di forme e leghe, è fondamentale per i componenti strutturali (telai e corpi) di aeromobili, automobili, treni e barche. Fino al 70% di alcuni aeromobili commerciali sono costituiti da leghe di alluminio (misurate in peso). Se la parte necessita di resistenza a stress o di corrosione o tolleranza alle alte temperature, il tipo di lega utilizzata dipende dai requisiti di ciascuna componente.

Circa il 20% di tutto l'alluminio prodotto è utilizzato nei materiali di imballaggio. La lamina di alluminio è un materiale di imballaggio idoneo per il cibo perché non è tossico, mentre è anche un sigillante adatto per prodotti chimici a causa della sua bassa reattività ed è impermeabile alla luce, all'acqua e all'ossigeno. Solo negli Stati Uniti, circa 100 miliardi di lattine di alluminio vengono spedite ogni anno. Più della metà di questi sono finalmente riciclati.

A causa della sua durata e resistenza alla corrosione, circa il 15% dell'alluminio prodotto ogni anno viene utilizzato nelle applicazioni di costruzione. Ciò comprende finestre e porte, coperture, cancelli e strutture, nonché canaloni, persiane e porte per garage.

La conducibilità elettrica dell'alluminio consente inoltre di essere impiegata nelle linee di conduttori a lunga distanza. Rafforzate con l'acciaio, le leghe di alluminio sono più economiche rispetto al rame e riducono il sagging a causa del loro peso leggero.

Altre applicazioni per l'alluminio comprendono conchiglie e pozzetti di calore per elettronica di consumo, pali per illuminazione stradale, strutture per l'olio, finestre in alluminio, utensili da cucina, pipistrelli da baseball e dispositivi di sicurezza riflettenti.

Fonti:

Via, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

Metalli nel servizio dell'uomo

. 11a edizione (1998).

USGS. Sommario delle materie prime minerali: alluminio (2011). // minerali. USGS. gov / minerali / pubs / commodity / aluminum /

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