Состав, свойства, применение. Алюминий (лат. Aluminiumm, Al) обладает следующими свойствами:

АЛЮМИНИЙ И ЕГО СПЛАВЫ

Алюминий (лат. Aluminiumm, Al) обладает следующими свойствами:

- лёгкий пластичный металл серебристо-белого цвета;

- легко поддается формовке, литью, механической обработке;

- химически стоек против азотной и органических кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами;

- высокая тепло- и электропроводность, стоек к коррозии;

- невысокая механическая прочность;

- алюминиевые сплавы коррозионно-стойкие в силу того, что на их поверхности образуется плотная защитная окисная пленка Аl₂О₃.

Алюминий находится практически везде на земном шаре, так как его оксид (Al₂O₃) составляет основу глинозема. Алюминий в природе встречается в соединениях, его основные минералы: боксит, алунит, нефелин, орунд, полевой шпат (ортоклаз), каолинит.

Важ­нейшее свойство алюминия - небольшая плотность, он в три раза легче железа. Механические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв - 5-9 кгс/мм², относительное удлине­ние - 25-45 %. Высокая пластичность (достигается отжигом при температурах 350-410 °С) этого металла позволяет прокатывать его в очень тонкие листы, например, фольга может иметь толщи­ну до 0,005 мм. Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием.

Так как прочность алюминия очень незначительна, то в качестве конструкционных материалов применяют его сплавы. Сплавы подразделяются на деформи­руемые - восновном дюралюминий- и литейные - главным об­разом силумин.

Дюралюминий, дюраль - сплав алюминия с медью (2,2-5,2 %), магнием (2-2,7 %) и марганцем (0,2-1,0 %). Его подвергают закалке в воде после нагрева до температуры около 500 °С и упрочняющему старению. По своим механическим свойствам он приближается к среднеуглеродистым сталям. Применяется главным образом в виде раз­личного проката (листы, уголок, трубы и т.д.). Как конструкцион­ный материал он используется для транспортного и авиационного машиностроения.

Силумин - сплав алюминия и кремния, обладает хоро­шими литейными свойствами, мягкий, применяется для изготов­ления неответственных деталей методом литья и давления. Кро­ме алюминия (основа) и кремния (10-13 %), в этот сплав входят: железо - 0,2-0,7 %, марганец - 0,05-0,5 %, кальций - 0,07-0,2 %, титан - 0,05-0,2 %, медь - 0,03 % и цинк - 0,08 %. Могут исполь­зоваться также сплавы алюминия с цинком, магнием и т.д.

Алюминий и его сплавы применя­ются в самолето- и машиностроении, при строительстве зданий и линий электропередач, в других отраслях промышленности. Из него изготовляют различные емкости и арматуру для химической промышленности, в пищевой промышленности применяется упа­ковочная фольга из алюминия и его сплавов (для упаковки конди­терских и молочных изделий). Широкое признание получила алюминиевая посуда. Алюминий хорошо подвергается различ­ным тонким покрытиям и окраске, поэтому его используют и как декоративный материал.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Производство алюминия - сложный технологический про­цесс. В свободном виде алюминий вследствие своей активности не встречается. Его получают из минералов - бокситов, нефели­нов и алунитов, при этом сначала производят глинозем, а затем из глинозема путем электролиза получают алю-миний (рис. 5.12).

Технологи­ческая схема производства алюминия содержит следующие процессы:

1. Получение глинозема Аl₂О₃ путем выщелачивания кон­центрирован-

ным раствором щелочи измельченного боксита и его последующего прокаливания.

Рис. 5.12. Схема производства алюминия

2. Растворение глинозема в расплаве криолита (Na₃АlF₆) и его электролиз в ванне с угольным анодом и покрытым уголь­ными блоками катодом. Анионы алюминия нейтрализуются на катоде и выпадают в расплав.

На производство 1 т алюминия уходит 17-18 тыс. кВт электроэнергии.

3. Электролитическое рафинирование, аналогичное ра­финированию меди, где анодом являются алюминиевые блоки. Алюминий всех марок содержит более 99% алюминия.

Суммируя реакции первичных и вторичных процессов, получаем суммарные уравнения реакций электролиза: А1₂O₃ + ЗС → 2А1 + ЗСО.

Основным аппаратом в процессе электролитического получения алюминия является электролизер. Электролизер состоит из катодного и анодного устройств. Катодное устройство представляет собой металлический кожух прямоугольной формы с огнеупорной изоляцией, футерованный изнутри угольными плитами и блоками. Электролизер снабжен системой газоулавливания и дожигания оксида углерода, устройством для непрерывной подачи глинозема и системой откачивания металлического алюминия. Анодное устройство состоит из угольных анодов, частично (до 0,5 м) погруженных в расплавленный электролит и запрессованных в них токоподводов.

Дата добавления: 2014-11-16