Uveďte vlastnosti hliníka podľa plánu. Chemické a fyzikálne vlastnosti hliníka

hliník vo svojej čistej forme bol prvýkrát izolovaný Friedrichom Wöhlerom. Nemecký chemik zahrieval bezvodý chlorid prvku s kovom draslíka. Stalo sa tak v druhej polovici 19. storočia. Pred 20. storočím kg hliníka stáť viac.

Nový kov si mohli dovoliť len boháči a štát. Dôvodom vysokých nákladov je náročnosť oddeľovania hliníka od iných látok. Spôsob extrakcie prvku v priemyselnom meradle navrhol Charles Hall.

V roku 1886 rozpustil oxid v tavenine kryolitu. Nemec zmes uzavrel do žulovej nádoby a napojil na ňu elektrický prúd. Na dne nádoby sa usadili plakety z čistého kovu.

Chemické a fyzikálne vlastnosti hliníka

Aký hliník? Strieborne biele, lesklé. Friedrich Wöhler preto porovnal kovové granule, ktoré dostal. Bolo tu však upozornenie - hliník je oveľa ľahší.

Plasticita je blízka vzácnemu a. hliník je látka, bez problémov natiahnutie do tenkého drôtu a plechov. Stačí privolať fóliu. Vyrába sa na základe 13. prvku.

Hliník je ľahký vďaka svojej nízkej hustote. Je to trikrát menej ako železo. Zároveň 13. prvok nie je v sile takmer horší.

Táto kombinácia urobila strieborný kov nenahraditeľným v priemysle, napríklad pri výrobe dielov pre automobily. Hovoríme o remeselnej výrobe, pretože zváranie hliníka možné aj doma.

hliníkový vzorec umožňuje aktívne odrážať svetlo, ale aj tepelné lúče. Elektrická vodivosť prvku je tiež vysoká. Hlavná vec je neprehriať ho. Roztopí sa pri 660 stupňoch. Zvýšte teplotu o niečo vyššie - bude horieť.

Len kov zmizne oxid hlinitý. Vytvára sa tiež za štandardných podmienok, ale len vo forme povrchového filmu. Chráni kov. Preto dobre odoláva korózii, pretože je zablokovaný prístup kyslíka.

Oxidový film tiež chráni kov pred vodou. Ak sa z povrchu hliníka odstráni plak, spustí sa reakcia s H 2 O. Plyny vodíka sa budú uvoľňovať aj pri izbovej teplote. takže, hliníková loď nepremení na dym len vďaka oxidovému filmu a ochrannému náteru nanesenému na trup lode.

Najaktívnejší interakcia hliníka s nekovmi. Reakcie s brómom a chlórom prebiehajú aj za normálnych podmienok. V dôsledku toho sa tvoria hliníkové soli. Vodíkové soli sa získavajú spojením 13. prvku s roztokmi kyselín. Reakcia bude prebiehať aj s alkáliami, ale až po odstránení oxidového filmu. Uvoľní sa čistý vodík.

Aplikácia hliníka

Kov je nastriekaný na zrkadlá. Dobrá odrazivosť svetla. Proces prebieha v podmienkach vákua. Vyrábajú nielen štandardné zrkadlá, ale aj predmety so zrkadlovým povrchom. Sú to: keramické dlaždice, domáce spotrebiče, svietidlá.

Duet hliník-meď- duralová základňa. Volá sa jednoducho dural. Ako bolo doplnené. Zloženie je 7x pevnejšie ako čistý hliník, preto je vhodné pre oblasť strojárstva a konštrukcie lietadiel.

Meď dáva 13. elementu silu, ale nie ťažkosť. Dural zostáva 3x ľahší ako železo. malý hmotnosť hliníka- zástava ľahkosti áut, lietadiel, lodí. To zjednodušuje prepravu, obsluhu, znižuje cenu produktov.

Kúpte si hliník výrobcovia áut sa snažia aj preto, že na jeho zliatiny sa ľahko nanášajú ochranné a dekoratívne zlúčeniny. Farba sa ukladá rýchlejšie a rovnomernejšie ako na oceľ, plast.

Zároveň sú zliatiny kujné, ľahko spracovateľné. To je cenné vzhľadom na množstvo zákrut a konštruktívnych prechodov na moderných modeloch áut.

13. prvok sa nielen ľahko farbí, ale môže pôsobiť aj ako samotné farbivo. Kupované v textilnom priemysle síran hlinitý. Hodí sa aj pri tlači, kde sú potrebné nerozpustné pigmenty.

To je zaujímavé Riešenie sulfát hliník používa sa aj na čistenie vody. V prítomnosti „činidla“ sa škodlivé nečistoty vyzrážajú a neutralizujú.

Neutralizuje 13. prvok a kyseliny. V tejto úlohe je obzvlášť dobrý. hydroxid hlinitý. Je cenený vo farmakológii, medicíne, pridáva sa k liekom na pálenie záhy.

Hydroxid je tiež predpísaný pre vredy, zápalové procesy črevného traktu. Existuje teda aj liek z lekárne hliník. Kyselina v žalúdku - dôvod dozvedieť sa viac o takýchto liekoch.

V ZSSR sa razili aj bronzy s 11% prídavkom hliníka. Hodnota značiek je 1, 2 a 5 kopejok. Začali sa vyrábať v roku 1926 a skončili v roku 1957. Ale výroba hliníkových plechoviek na konzervované potraviny nebola zastavená.

Dusené mäso, saury a iné raňajky turistov sú stále balené v kontajneroch založených na 13. prvku. Takéto plechovky nereagujú s jedlom, pričom sú ľahké a lacné.

Hliníkový prach je súčasťou mnohých výbušných zmesí vrátane pyrotechniky. V priemysle sa používajú podvratné mechanizmy na báze trinitrotoluénu a drveného prvku 13. Silná výbušnina sa získava aj pridaním dusičnanu amónneho do hliníka.

Ropný priemysel potrebuje chlorid hlinitý. Zohráva úlohu katalyzátora pri rozklade organickej hmoty na frakcie. Ropa má schopnosť uvoľňovať plynné, ľahké uhľovodíky benzínového typu, ktoré interagujú s chloridom 13. kovu. Činidlo musí byť bezvodé. Po pridaní chloridu sa zmes zahreje na 280 stupňov Celzia.

V stavebníctve často miešam sodík a hliník. Ukazuje sa ako prísada do betónu. Hlinitan sodný urýchľuje jeho tvrdnutie urýchlením hydratácie.

Rýchlosť mikrokryštalizácie sa zvyšuje, čo znamená, že sa zvyšuje pevnosť a tvrdosť betónu. Okrem toho hlinitan sodný šetrí armatúry položené v roztoku pred koróziou.

Ťažba hliníka

Kov uzatvára prvú trojku najbežnejších na zemi. To vysvetľuje jeho dostupnosť a široké uplatnenie. Živel však príroda človeku nedáva v jeho čistej forme. Hliník sa musí izolovať z rôznych zlúčenín. Väčšina 13. prvku je v bauxitoch. Ide o horniny podobné ílu, sústredené najmä v tropickom pásme.

Bauxit sa rozdrví, potom vysuší, opäť rozdrví a melie v prítomnosti malého objemu vody. Ukáže sa hustá hmota. Ohrieva sa parou. Zároveň sa väčšina, z ktorej bauxit tiež nie je chudobná, vyparí. Oxid 13. kovu zostáva.

Umiestňuje sa do priemyselných kúpeľov. Obsahujú už roztavený kryolit. Teplota sa udržiava okolo 950 stupňov Celzia. Potrebujeme aj elektrický prúd s výkonom aspoň 400 kA. To znamená, že sa používa elektrolýza, rovnako ako pred 200 rokmi, keď prvok izoloval Charles Hall.

Prúd prechádzajúci horúcim roztokom prerušuje väzby medzi kovom a kyslíkom. Výsledkom je, že dno vaní zostáva čisté hliník. Reakcie hotový. Proces je ukončený odlievaním zo sedimentu a ich odoslaním spotrebiteľovi, prípadne ich použitím na výrobu rôznych zliatin.

Hlavná výroba hliníka sa nachádza na rovnakom mieste ako ložiská bauxitu. V popredí je Guinea. V jeho útrobách sa skrýva takmer 8 000 000 ton 13. prvku. Austrália je na 2. mieste s ukazovateľom 6 000 000. V Brazílii je hliníka už 2x menej. Svetové zásoby sa odhadujú na 29 000 000 ton.

cena hliníka

Za tonu hliníka si pýtajú takmer 1500 amerických dolárov. Toto sú údaje búrz farebných kovov k 20.1.2016. Náklady určujú najmä priemyselníci. Presnejšie povedané, cenu hliníka ovplyvňuje ich dopyt po surovinách. Ovplyvňuje požiadavky dodávateľov a náklady na elektrickú energiu, pretože výroba 13. prvku je energeticky náročná.

Ostatné ceny sú stanovené pre hliník. Ide do tavby. Cena je uvedená za kilogram, pričom záleží na povahe dodaného materiálu.

Takže za elektrický kov dávajú asi 70 rubľov. Pre potravinársky hliník môžete získať o 5-10 rubľov menej. Rovnako sa platí za motorový kov. Ak sa prenajíma zmiešaná odroda, jej cena je 50-55 rubľov za kilogram.

Najlacnejším druhom šrotu sú hliníkové hobliny. Za to dokáže získať iba 15-20 rubľov. Trochu viac sa dá za 13. element. Týka sa to nádob na nápoje, konzervovaných potravín.

Podceňované sú aj hliníkové radiátory. Cena za kilogram šrotu je asi 30 rubľov. Toto sú priemerné čísla. V rôznych regiónoch, na rôznych miestach je hliník akceptovaný drahšie alebo lacnejšie. Náklady na materiály často závisia od dodaných objemov.

(Al), gálium (Ga), indium (In) a tálium (Tl).

Ako je zrejmé z uvedených údajov, všetky tieto prvky boli otvorené v r XIX storočia.

Objav kovov hlavnej podskupiny III skupiny

AT	Al	Ga	In	Tl
1806	1825	1875	1863	1861
G. Lussac,	G. H. Oersted	L. de Boisbaudran	F. Reich,	W. Crooks
L. Tenard	(Dánsko)	(Francúzsko)	I. Richter	(Anglicko)
(Francúzsko)			(Nemecko)

Bór je nekov. Hliník je prechodný kov, zatiaľ čo gálium, indium a tálium sú plné kovy. So zväčšovaním atómových polomerov prvkov každej skupiny periodického systému sa teda zvyšujú kovové vlastnosti jednoduchých látok.

V tejto prednáške sa bližšie pozrieme na vlastnosti hliníka.

1. Postavenie hliníka v tabuľke D. I. Mendelejeva. Štruktúra atómu, znázornené oxidačné stavy.

Hliníkový prvok sa nachádza v III skupina, hlavná "A" podskupina, 3. perióda periodickej sústavy, poradové číslo č.13, relatívna atómová hmotnosť Ar (Al ) = 27. Jeho susedom vľavo v tabuľke je horčík, typický kov, a vpravo kremík, ktorý už nie je kovom. Preto hliník musí vykazovať vlastnosti určitej strednej povahy a jeho zlúčeniny sú amfotérne.

Al +13) 2) 8) 3, p je prvok,

Základný stav 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
vzrušený stav 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 2

Hliník vykazuje oxidačný stav +3 v zlúčeninách:

Al 0 - 3 e - → Al +3

2. Fyzikálne vlastnosti

Voľný hliník je strieborno-biely kov s vysokou tepelnou a elektrickou vodivosťou.Teplota topenia je 650 ° C. Hliník má nízku hustotu (2,7 g / cm 3) - asi trikrát menšiu ako železo alebo meď, a zároveň je to odolný kov.

3. Byť v prírode

Z hľadiska prevalencie v prírode obsadzuje 1. medzi kovmi a 3. medzi prvkami na druhom mieste po kyslíku a kremíku. Percento obsahu hliníka v zemskej kôre sa podľa rôznych výskumníkov pohybuje od 7,45 do 8,14 % hmotnosti zemskej kôry.

V prírode sa hliník vyskytuje iba v zlúčeninách (minerály).

Niektorí z nich:

· Bauxity - Al 2 O 3 H 2 O (s nečistotami SiO 2, Fe 2 O 3, CaCO 3)

· Nefelíny - KNa 3 4

· Alunity - KAl(SO 4) 2 2Al(OH) 3

· Alumina (zmesi kaolínov s pieskom SiO 2, vápenec CaCO 3, magnezit MgCO 3)

· Korund - Al 2 O 3

· Živec (ortoklas) - K 2 O × Al 2 O 3 × 6SiO 2

· Kaolinit - Al203 x 2Si02 x 2H20

· Alunite - (Na,K)2S04 × Al2 (SO4) 3 × 4Al (OH) 3

· Beryl - 3BeO Al 2 O 3 6SiO 2

Bauxit
Al203	korund
	Ruby
	Zafírový

4. Chemické vlastnosti hliníka a jeho zlúčenín

Hliník za normálnych podmienok ľahko interaguje s kyslíkom a je pokrytý oxidovým filmom (dodáva matný vzhľad).

UKÁŽKA OXIDOVÉHO FÓLIU

Jeho hrúbka je 0,00001 mm, no hliník vďaka nemu nekoroduje. Na štúdium chemických vlastností hliníka sa odstráni oxidový film. (Pomocou brúsneho papiera alebo chemicky: najprv spustením do alkalického roztoku, aby sa odstránil oxidový film, a potom do roztoku ortuťových solí, aby sa vytvorila zliatina hliníka a ortuti - amalgám).

ja. Interakcia s jednoduchými látkami

Hliník už pri izbovej teplote aktívne reaguje so všetkými halogénmi a vytvára halogenidy. Pri zahrievaní interaguje so sírou (200 °C), dusíkom (800 °C), fosforom (500 °C) a uhlíkom (2000 °C), s jódom v prítomnosti katalyzátora – vody:

2A l + 3 S \u003d A l 2 S 3 (sulfid hlinitý),

2A l + N 2 \u003d 2A lN (nitrid hliníka),

Al + P = Al P (fosfid hlinitý),

4A l + 3C \u003d A l 4 C 3 (karbid hliníka).

2 Al +3 I 2 \u003d 2 A l I 3 (jodid hlinitý) SKÚSENOSTI

Všetky tieto zlúčeniny sú úplne hydrolyzované za vzniku hydroxidu hlinitého, a teda sírovodíka, amoniaku, fosfínu a metánu:

Al2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH)3 + 3H2S

Al 4 C 3 + 12 H 2 O \u003d 4 Al (OH) 3 + 3CH 4

Vo forme hoblín alebo prášku jasne horí na vzduchu a uvoľňuje veľké množstvo tepla:

4A l + 3 O 2 \u003d 2 A l 2 O 3 + 1676 kJ.

SPAĽOVANIE HLINÍKA VO VZDUCHU

SKÚSENOSTI

II. Interakcia s komplexnými látkami

Interakcia s vodou :

2 Al + 6 H 2 O \u003d 2 Al (OH) 3 + 3 H 2

bez oxidového filmu

SKÚSENOSTI

Interakcia s oxidmi kovov:

Hliník je dobré redukčné činidlo, pretože je jedným z aktívnych kovov. Je v rade aktivít hneď po kovoch alkalických zemín. Takže obnovuje kovy z ich oxidov . Takáto reakcia – aluminotermia – sa využíva na získanie čistých vzácnych kovov, ako je volfrám, vanád atď.

3 Fe 3 O 4 +8 Al \u003d 4 Al 2 O 3 + 9 Fe + Q

Termitová zmes Fe 3 O 4 a Al (prášok) sa používa aj pri termitovom zváraní.

C r 2 O 3 + 2A l \u003d 2C r + Al 2 O 3

Interakcia s kyselinami :

S roztokom kyseliny sírovej: 2 Al + 3 H 2 SO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2

Nereaguje so studenými koncentrovanými sírovými a dusíkatými (pasiváty). Preto sa kyselina dusičná prepravuje v hliníkových nádržiach. Pri zahrievaní je hliník schopný redukovať tieto kyseliny bez uvoľňovania vodíka:

2Al + 6H2S04 (konc) \u003d Al2(S04)3 + 3 S02 + 6H20,

Al + 6H N03 (konc) \u003d Al (N03)3 + 3 N02 + 3H20.

Interakcia s alkáliami .

2 Al + 2 NaOH + 6 H20 \u003d 2 Na [ Al(OH)4 ] +3H2

SKÚSENOSTI

Na[ALEl(OH) 4] – tetrahydroxoaluminát sodný

Na návrh chemika Gorbova sa počas rusko-japonskej vojny táto reakcia použila na výrobu vodíka pre balóny.

So soľnými roztokmi:

2 Al + 3 CuSO 4 \u003d Al 2 (SO 4) 3 + 3 Cu

Ak sa povrch hliníka potrie ortuťovou soľou, dôjde k nasledujúcej reakcii:

2 Al + 3 HgCl 2 = 2 AlCl 3 + 3 hg

Uvoľnená ortuť rozpúšťa hliník a vytvára amalgám .

Detekcia hliníkových iónov v roztokoch : SKÚSENOSTI

5. Aplikácia hliníka a jeho zlúčenín

Fyzikálne a chemické vlastnosti hliníka viedli k jeho širokému použitiu v technológii. Letecký priemysel je hlavným spotrebiteľom hliníka.: 2/3 lietadla je vyrobené z hliníka a jeho zliatin. Lietadlo vyrobené z ocele by bolo príliš ťažké a mohlo by prepraviť oveľa menej cestujúcich. Preto sa hliník nazýva okrídlený kov. Káble a vodiče sú vyrobené z hliníka: pri rovnakej elektrickej vodivosti je ich hmotnosť 2-krát menšia ako u zodpovedajúcich medených produktov.

Vzhľadom na odolnosť hliníka proti korózii je to výroba častí prístrojov a nádob na kyselinu dusičnú. Hliníkový prášok je základom na výrobu striebornej farby na ochranu železných výrobkov pred koróziou, ako aj na odrážanie tepelných lúčov, takáto farba sa používa na zakrytie zariadení na skladovanie ropy a hasičských oblekov.

Oxid hlinitý sa používa na výrobu hliníka a tiež ako žiaruvzdorný materiál.

Hydroxid hlinitý je hlavnou zložkou známych liekov Maalox, Almagel, ktoré znižujú kyslosť žalúdočnej šťavy.

Soli hliníka sú silne hydrolyzované. Táto vlastnosť sa využíva v procese čistenia vody. Síran hlinitý a malé množstvo haseného vápna sa pridávajú do vody, ktorá sa má čistiť, aby sa neutralizovala výsledná kyselina. V dôsledku toho sa uvoľňuje objemová zrazenina hydroxidu hlinitého, ktorá pri usadzovaní berie so sebou suspendované častice zákalu a baktérií.

Síran hlinitý je teda koagulant.

6. Získanie hliníka

1) Moderný, nákladovo efektívny spôsob výroby hliníka vynašli Američan Hall a Francúz Héroux v roku 1886. Spočíva v elektrolýze roztoku oxidu hlinitého v roztavenom kryolite. Roztavený kryolit Na 3 AlF 6 rozpúšťa Al 2 O 3 tak, ako voda rozpúšťa cukor. Elektrolýza „roztoku“ oxidu hlinitého v roztavenom kryolite prebieha tak, ako keby kryolit bol iba rozpúšťadlom a oxid hlinitý bol elektrolyt.

2Al 2 O 3 elektrický prúd → 4Al + 3O 2

V anglickej encyklopédii pre chlapcov a dievčatá sa článok o hliníku začína slovami: „23. februára 1886 sa v dejinách civilizácie začal nový vek kovov – vek hliníka. V tento deň sa Charles Hall, 22-ročný chemik, objavil vo svojom prvom učiteľskom laboratóriu s tuctom malých guľôčok striebristo-bieleho hliníka v ruke a so správou, že našiel spôsob výroby tohto kovu. lacno a vo veľkom množstve. Hall sa tak stal zakladateľom amerického hliníkárskeho priemyslu a anglosaským národným hrdinom ako muž, ktorý si z vedy urobil skvelý biznis.

2) 2Al 2 O 3 +3 C \u003d 4 Al + 3 CO 2

JE TO ZAUJÍMAVÉ:

• Kovový hliník prvýkrát izoloval v roku 1825 dánsky fyzik Hans Christian Oersted. Prechodom plynného chlóru cez vrstvu horúceho oxidu hlinitého zmiešaného s uhlím Oersted izoloval chlorid hlinitý bez najmenšej stopy vlhkosti. Na obnovu kovového hliníka potreboval Oersted ošetriť chlorid hlinitý amalgámom draslíka. Po 2 rokoch nemecký chemik Friedrich Wöller. Zdokonalil metódu nahradením amalgámu draslíka čistým draslíkom.
• V 18. a 19. storočí bol hlavným šperkovým kovom hliník. V roku 1889 v Londýne dostal D.I. Mendelejev za zásluhy o rozvoj chémie cenný dar – váhy zo zlata a hliníka.
• V roku 1855 francúzsky vedec Saint-Clair Deville vyvinul proces výroby hliníka v priemyselnom meradle. Ale metóda bola veľmi drahá. Deville sa tešil špeciálnej záštite Napoleona III., francúzskeho cisára. Na znak svojej oddanosti a vďačnosti vyrobil Deville pre Napoleonovho syna, novonarodeného princa, elegantne gravírovanú hrkálku – prvý „spotrebný výrobok“ vyrobený z hliníka. Napoleon dokonca zamýšľal vybaviť svojich strážcov hliníkovými kyrysmi, ale cena bola neúmerná. Vtedy stál 1 kg hliníka 1000 mariek, t.j. 5x drahšie ako striebro. Až s vynálezom elektrolytického procesu sa hliník stal rovnako cenným ako bežné kovy.
• Vedeli ste, že hliník, ktorý vstupuje do ľudského tela, spôsobuje poruchu nervového systému, pri nadbytku dochádza k narušeniu metabolizmu. A ochrannými prostriedkami sú vitamín C, vápnik, zlúčeniny zinku.
• Keď hliník horí v kyslíku a fluóre, uvoľňuje sa veľa tepla. Preto sa používa ako prísada do raketového paliva. Raketa Saturn počas letu spáli 36 ton hliníkového prášku. Myšlienku použitia kovov ako zložky raketového paliva prvýkrát navrhol F.A. Zander.

SIMULÁTORY

Simulátor č.1 - Charakteristika hliníka podľa polohy v Periodickej sústave prvkov D. I. Mendelejeva

Simulátor č.2 - Rovnice pre reakcie hliníka s jednoduchými a zložitými látkami

Simulátor č.3 - Chemické vlastnosti hliníka

ÚLOHY NA POSILŇOVANIE

č. 1 Na získanie hliníka z chloridu hlinitého sa ako redukčné činidlo môže použiť kovový vápnik. Vytvorte rovnicu pre túto chemickú reakciu, charakterizujte tento proces pomocou elektronických váh.
Myslieť si! Prečo sa táto reakcia nemôže uskutočniť vo vodnom roztoku?

č. 2. Dokončite rovnice chemických reakcií:
Al + H2S04 (rozt ) ->
Al + CuCl2 ->
Al + HNO 3 ( konc )-t ->
Al + NaOH + H20 ->

č. 3. Vykonajte transformácie:
Al -> AlCl3 -> Al -> Al2S3 -> Al(OH)3 - t -> Al203 -> Al

č. 4. Vyrieš ten problém:
Zliatina hliníka a medi bola vystavená prebytku koncentrovaného roztoku hydroxidu sodného počas zahrievania. Uvoľnilo sa 2,24 litra plynu (n.o.s.). Vypočítajte percentuálne zloženie zliatiny, ak jej celková hmotnosť bola 10 g?

VLASTNOSTI HLINÍKA

Obsah:

Druhy hliníka

Fyzikálne vlastnosti

Korózne vlastnosti

Mechanické vlastnosti

Technologické vlastnosti

Aplikácia

triedy hliníka.

Hliník sa vyznačuje vysokou elektrickou a tepelnou vodivosťou, odolnosťou proti korózii, ťažnosťou a mrazuvzdornosťou. Najdôležitejšou vlastnosťou hliníka je jeho nízka hustota (asi 2,70 g/cm3) Teplota topenia hliníka je asi 660 C.

Fyzikálno-chemické, mechanické a technologické vlastnosti hliníka sú veľmi závislé od druhu a množstva nečistôt, ktoré zhoršujú väčšinu vlastností čistého kovu.Hlavnými prírodnými nečistotami v hliníku sú železo a kremík. Železo je napríklad prítomné ako nezávislá Fe-Al fáza, znižuje elektrickú vodivosť a odolnosť proti korózii, zhoršuje ťažnosť, ale mierne zvyšuje pevnosť hliníka.

V závislosti od stupňa čistenia sa primárny hliník delí na hliník vysokej a technickej čistoty (GOST 11069-2001). Technický hliník zahŕňa aj akosti označené AD, AD1, AD0, AD00 (GOST 4784-97). Technický hliník všetkých akostí sa získava elektrolýzou kryolitovo-hlinitých tavenín. Vysoko čistý hliník sa získava dodatočným čistením technického hliníka. Vlastnosti vlastností hliníka vysokej a vysokej čistoty sú diskutované v knihách

1) Náuka o kovoch hliníka a jeho zliatin. Ed. I.N. Fridlyander. M. 1971.2) Mechanické a technologické vlastnosti kovov. A.V. Bobylev. M. 1980.

Nižšie uvedená tabuľka poskytuje súhrn väčšiny druhov hliníka. Uvádza sa aj obsah jej hlavných prírodných nečistôt – kremíka a železa.

Značka	Al, %	Si, %	Fe, %	Aplikácie
Vysoko čistý hliník
A995	99.995	0.0015	0.0015	Chemické vybavenie Fólia na kondenzátorové dosky Špeciálne účely
A98	99.98	0.006	0.006
A95	99.95	0.02	0.025
Technický hliník
A8 AD000	99.8	0.10 0.15	0.12 0.15	Drôt na výrobu káblové a drôtené výrobky (z A7E a A5E). Suroviny na výrobu hliníkových zliatin Fólia Valcované výrobky (tyče, pásy, plechy, drôty, rúry)
A7 AD00	99.7	0.15	0.16 0.25
A6	99.6	0.18	0.25
A5E	99.5	0.10	0.20
A5 AD0	99.5	0.25 0.25	0.30 0.40
AD1	99.3	0.30	0.30
A0 PEKLO	99.0	0.95 Celkovo do 1,0 %.

Hlavný praktický rozdiel medzi komerčným a vysoko čisteným hliníkom súvisí s rozdielmi v odolnosti voči korózii voči určitým médiám. Prirodzene, čím vyšší je stupeň čistenia hliníka, tým je drahší.

Vysoko čistý hliník sa používa na špeciálne účely. Na výrobu hliníkových zliatin, káblových a drôtených výrobkov a valcovaných výrobkov sa používa technický hliník. Ďalej si povieme niečo o technickom hliníku.

Elektrická vodivosť.

Najdôležitejšou vlastnosťou hliníka je jeho vysoká elektrická vodivosť, v ktorej je na druhom mieste za striebrom, meďou a zlatom. Kombinácia vysokej elektrickej vodivosti s nízkou hustotou umožňuje hliníku konkurovať medi v oblasti káblových a drôtených výrobkov.

Elektrickú vodivosť hliníka okrem železa a kremíka silne ovplyvňujú aj chróm, mangán a titán. Preto je v hliníku určenom na výrobu prúdových vodičov regulovaný obsah niekoľkých ďalších nečistôt. Takže v hliníku triedy A5E s povoleným obsahom železa 0,35 % a kremíka 0,12 % by súčet nečistôt Cr + V + Ti + Mn nemal prekročiť iba 0,01 %.

Elektrická vodivosť závisí od stavu materiálu. Dlhodobé žíhanie pri 350 C zlepšuje vodivosť, zatiaľ čo kalenie za studena vodivosť zhoršuje.

Hodnota elektrického odporu pri teplote 20 C jeOhm*mm 2 /m alebo µOhm*m :

0,0277 - žíhaný hliníkový drôt A7E

0,0280 - žíhaný hliníkový drôt A5E

0,0290 - po lisovaní, bez tepelnej úpravy z hliníka AD0

Merný elektrický odpor hliníkových vodičov je teda približne 1,5-krát vyšší ako elektrický odpor medených vodičov. V súlade s tým je elektrická vodivosť (prevrátená hodnota odporu) hliníka 60-65% elektrickej vodivosti medi. Elektrická vodivosť hliníka sa zvyšuje s poklesom množstva nečistôt.

Teplotný koeficient elektrického odporu hliníka (0,004) je približne rovnaký ako u medi.

Tepelná vodivosť

Tepelná vodivosť hliníka pri 20 C je približne 0,50 cal/cm*s*C a zvyšuje sa so zvyšujúcou sa čistotou kovu. Z hľadiska tepelnej vodivosti je hliník na druhom mieste za striebrom a meďou (asi 0,90), čo je trikrát viac ako tepelná vodivosť mäkkej ocele. Táto vlastnosť určuje použitie hliníka v chladiacich radiátoroch a výmenníkoch tepla.

Iné fyzikálne vlastnosti.

Hliník má veľmi vysokú špecifické teplo(približne 0,22 cal / g * C). To je oveľa vyššie ako u väčšiny kovov (0,09 pre meď). Špecifické teplo topenia je tiež veľmi vysoká (okolo 93 cal/g). Pre porovnanie, pre meď a železo je táto hodnota približne 41-49 cal / g.

Odrazivosť hliník je veľmi závislý od jeho čistoty. Pri hliníkovej fólii s čistotou 99,2 % je odrazivosť bieleho svetla 75 % a pri fólii s obsahom hliníka 99,5 % je odrazivosť už 84 %.

Korózne vlastnosti hliníka.

Samotný hliník je veľmi reaktívny kov. S tým súvisí jeho využitie pri aluminotermii a pri výrobe výbušnín. Na vzduchu je však hliník pokrytý tenkým (asi mikrónovým) filmom oxidu hlinitého. Vďaka vysokej pevnosti a chemickej inertnosti chráni hliník pred ďalšou oxidáciou a určuje jeho vysoké antikorózne vlastnosti v mnohých prostrediach.

V hliníku s vysokou čistotou je oxidový film súvislý a neporézny a má veľmi silnú priľnavosť k hliníku. Preto je hliník vysokej a špeciálnej čistoty veľmi odolný voči pôsobeniu anorganických kyselín, zásad, morskej vody a vzduchu. Priľnavosť oxidového filmu k hliníku v miestach, kde sa nachádzajú nečistoty, sa výrazne zhoršuje a tieto miesta sa stávajú zraniteľnými voči korózii. Preto má hliník technickej čistoty nižšiu odolnosť. Napríklad vo vzťahu k slabej kyseline chlorovodíkovej sa odolnosť rafinovaného a technického hliníka líši 10-krát.

Hliník (a jeho zliatiny) zvyčajne vykazuje bodovú koróziu. Preto stabilita hliníka a jeho zliatin v mnohých médiách nie je určená zmenou hmotnosti vzoriek a nie rýchlosťou prieniku korózie, ale zmenou mechanických vlastností.

Na korózne vlastnosti technického hliníka má hlavný vplyv obsah železa. Rýchlosť korózie v 5% roztoku HCl pre rôzne stupne je teda (v):

Značka	ObsahAl	Obsah Fe	Rýchlosť korózie
A7	99.7 %	< 0.16 %	0.25 – 1.1
A6	99.6%	< 0.25%	1.2 – 1.6
A0	99.0%	< 0.8%	27 - 31

Prítomnosť železa tiež znižuje odolnosť hliníka voči zásadám, ale neovplyvňuje odolnosť voči kyseline sírovej a dusičnej. Vo všeobecnosti sa odolnosť technického hliníka proti korózii v závislosti od čistoty zhoršuje v tomto poradí: A8 a AD000, A7 a AD00, A6, A5 a AD0, AD1, A0 a AD.

Pri teplotách nad 100 °C hliník interaguje s chlórom. Hliník neinteraguje s vodíkom, ale dobre ho rozpúšťa, takže je hlavnou zložkou plynov prítomných v hliníku. Vodná para, ktorá disociuje pri 500 C, má škodlivý vplyv na hliník, pri nižších teplotách je účinok pary nevýznamný.

Hliník je stabilný v nasledujúcich prostrediach:

priemyselná atmosféra

Prírodná sladká voda do teplôt 180 C. Rýchlosť korózie sa zvyšuje s prevzdušňovaním,

nečistoty lúhu sodného, ​​kyseliny chlorovodíkovej a sódy.

Morská voda

Koncentrovaná kyselina dusičná

Kyslé soli sodíka, horčíka, amónia, hyposulfitu.

slabé (do 10%) roztoky kyseliny sírovej,

100% kyselina sírová

Slabé roztoky fosforu (do 1%), chrómu (do 10%)

Kyselina boritá v akejkoľvek koncentrácii

Ocot, citrón, víno. kyselina jablčná, kyslé ovocné šťavy, víno

Roztok amoniaku

Hliník je v takýchto prostrediach nestabilný:

Zriedená kyselina dusičná

Kyselina chlorovodíková

Zriediť kyselinu sírovú

Kyselina fluorovodíková a kyselina bromovodíková

Šťavelová, kyselina mravčia

Roztoky žieravých zásad

Voda obsahujúca soli ortuti, medi, chloridových iónov, ktoré ničia oxidový film.

kontaktná korózia

V kontakte s väčšinou technických kovov a zliatin hliník slúži ako anóda a jeho korózia sa zvýši.

Mechanické vlastnosti

Modul pružnosti E \u003d 7000-7100 kgf / mm 2 pre technický hliník pri 20 ° C. So zvyšujúcou sa čistotou hliníka jeho hodnota klesá (6700 pre A99).

Modul šmyku G \u003d 2700 kgf/mm 2.

Hlavné parametre mechanických vlastností technického hliníka sú uvedené nižšie:

Parameter	Jednotka rev.	deformovaný	Žíhané
Medza klzu? 0.2	kgf/mm 2	8 - 12	4 - 8
Pevnosť v ťahu? v	kgf/mm 2	13 - 16
Predĺženie prestávky?		5 – 10	30 – 40
Relatívna kontrakcia pri prerušení		50 - 60	70 - 90
Pevnosť v šmyku	kgf/mm 2
Tvrdosť	HB	30 - 35

Uvedené čísla sú veľmi orientačné:

1) V prípade žíhaného a liateho hliníka tieto hodnoty závisia od kvality technického hliníka. Čím viac nečistôt, tým väčšia pevnosť a tvrdosť a nižšia ťažnosť. Napríklad tvrdosť liateho hliníka je: pre A0 - 25HB, pre A5 - 20HB a pre vysoko čistý hliník A995 - 15HB. Pevnosť v ťahu pre tieto prípady je: 8,5; 7,5 a 5 kgf / mm2 a predĺženie 20; 30 a 45 %.

2) Pre deformovaný hliník mechanické vlastnosti závisia od stupňa deformácie, typu valcovaného výrobku a jeho rozmerov. Napríklad pevnosť v ťahu je najmenej 15-16 kgf / mm 2 pre drôt a 8 - 11 kgf / mm 2 pre rúry.

Technický hliník je však v každom prípade mäkký a krehký kov. Nízka medza klzu (dokonca aj pre ťažko opracovanú oceľ nepresahuje 12 kgf/mm 2) obmedzuje použitie hliníka z hľadiska prípustného zaťaženia.

Hliník má nízku pevnosť pri tečení: pri 20 °C je 5 kgf/mm2 a pri 200 °C 0,7 kgf/mm2. Na porovnanie: pre meď sú tieto čísla 7 a 5 kgf / mm 2.

Nízka teplota tavenia a teplota začiatku rekryštalizácie (u technického hliníka cca 150 C), nízka hranica tečenia obmedzuje teplotný rozsah prevádzky hliníka zo strany vysokých teplôt.

Ťažnosť hliníka sa nezhoršuje pri nízkych teplotách, až po hélium. Pri poklese teploty z +20 C na -269 C sa pevnosť v ťahu zvýši 4-krát pre technický hliník a 7-krát pre vysoko čistý hliník. Hranica pružnosti sa v tomto prípade zvyšuje 1,5-násobne.

Mrazuvzdornosť hliníka umožňuje jeho použitie v kryogénnych zariadeniach a konštrukciách.

Technologické vlastnosti.

Vysoká ťažnosť hliníka umožňuje vyrábať fólie (do hrúbky 0,004 mm), hlbokoťažné výrobky a použiť ich na nity.

Technicky čistý hliník vykazuje pri vysokých teplotách krehkosť.

Obrobiteľnosť je veľmi nízka.

Teplota rekryštalizačného žíhania je 350-400 C, teplota popúšťania je 150 C.

Zvárateľnosť.

Ťažkosti pri zváraní hliníka sú spôsobené 1) prítomnosťou silného inertného oxidového filmu, 2) vysokou tepelnou vodivosťou.

Napriek tomu je hliník považovaný za vysoko zvárateľný kov. Zvar má pevnosť základného kovu (žíhaný) a rovnaké korózne vlastnosti. Podrobnosti o zváraní hliníka nájdete napr.www. miesto zvárania.com.ua.

Aplikácia.

Hliník sa pre svoju nízku pevnosť používa len na nezaťažené konštrukčné prvky, kedy je dôležitá vysoká elektrická alebo tepelná vodivosť, odolnosť proti korózii, ťažnosť či zvariteľnosť. Časti sú spojené zváraním alebo nitmi. Technický hliník sa používa ako na odlievanie, tak aj na výrobu valcovaných výrobkov.

V sklade podniku sú vždy plechy, drôty a pneumatiky vyrobené z technického hliníka.

(pozrite si príslušné stránky webovej lokality). Na objednávku sú dodané ošípané A5-A7.

Hliník je prvkom 13. skupiny periodickej tabuľky chemických prvkov, tretej periódy, s atómovým číslom 13. Patrí do skupiny ľahkých kovov. Najbežnejší kov a tretí najbežnejší chemický prvok v zemskej kôre (po kyslíku a kremíku).

Jednoduchá hmota hliníka je ľahký, paramagnetický strieborno-biely kov, ktorý sa ľahko formuje, odlieva a opracúva. Hliník má vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť, odolnosť voči korózii v dôsledku rýchlej tvorby silných oxidových filmov, ktoré chránia povrch pred ďalšou interakciou.

Moderný spôsob získavania, Hall-Héroultov proces. Spočíva v rozpustení oxidu hlinitého Al2O3 v tavenine kryolitu Na3AlF6 s následnou elektrolýzou pomocou spotrebných koksových alebo grafitových anódových elektród. Tento spôsob získavania vyžaduje veľmi veľké množstvo elektriny, a preto sa priemyselne uplatnil až v 20. storočí.

Laboratórna metóda získavania hliníka: redukcia bezvodého chloridu hlinitého kovovým draslíkom (reakcia prebieha pri zahrievaní bez vzduchu):

Strieborno-biely kov, ľahký, hustota - 2,7 g / cm³, bod topenia pre technický hliník - 658 ° C, pre vysoko čistý hliník - 660 ° C, vysoká ťažnosť: pre technický - 35%, pre čistý - 50%, valcované na tenký plát a rovnomernú fóliu. Hliník má vysokú elektrickú vodivosť (37 106 S/m) a tepelnú vodivosť (203,5 W/(m K)), 65 %, má vysokú odrazivosť svetla.

Hliník tvorí zliatiny takmer so všetkými kovmi. Najznámejšie sú zliatiny s meďou a horčíkom (dural) a kremíkom (silumin).

Z hľadiska prevalencie v zemskej kôre je Zem na 1. mieste medzi kovmi a na 3. mieste medzi prvkami, na druhom mieste za kyslíkom a kremíkom. Hmotnostná koncentrácia hliníka v zemskej kôre sa podľa rôznych výskumníkov odhaduje na 7,45 až 8,14 %. V prírode sa hliník pre svoju vysokú chemickú aktivitu vyskytuje takmer výlučne vo forme zlúčenín.

Prírodný hliník pozostáva takmer výlučne z jediného stabilného izotopu, 27Al, so zanedbateľnými stopami 26Al, rádioaktívneho izotopu s najdlhšou životnosťou s polčasom rozpadu 720 000 rokov, ktorý vzniká v atmosfére štiepením jadier argónu 40Ar vysokoenergetickým kozmickým lúčové protóny.

Za normálnych podmienok je hliník pokrytý tenkým a pevným oxidovým filmom a preto nereaguje s klasickými oxidačnými činidlami: s H2O (t°), O2, HNO3 (bez zahrievania). Vďaka tomu hliník prakticky nepodlieha korózii, a preto je v modernom priemysle široko žiadaný. Keď je však oxidový film zničený (napríklad pri kontakte s roztokmi amónnych solí NH4 +, horúcimi zásadami alebo v dôsledku amalgamácie), hliník pôsobí ako aktívny redukčný kov. Zabrániť tvorbe oxidového filmu je možné pridaním kovov ako je gálium, indium alebo cín do hliníka. V tomto prípade je povrch hliníka zmáčaný nízkotaviteľnými eutektikami na báze týchto kovov.

Ľahko reaguje s jednoduchými látkami:

s kyslíkom za vzniku oxidu hlinitého:

s halogénmi (okrem fluóru), za vzniku chloridu, bromidu alebo jodidu hlinitého:

pri zahrievaní reaguje s inými nekovmi:

s fluórom za vzniku fluoridu hlinitého:

so sírou za vzniku sulfidu hlinitého:

s dusíkom za vzniku nitridu hliníka:

s uhlíkom, tvoriacim karbid hliníka:

Sulfid hlinitý a karbid hliníka sú úplne hydrolyzované:

S komplexnými látkami:

vodou (po odstránení ochranného oxidového filmu, napríklad amalgamáciou alebo horúcimi alkalickými roztokmi):

s alkáliami (s tvorbou tetrahydroxoaluminátov a iných hlinitanov):

Ľahko rozpustný v kyseline chlorovodíkovej a zriedenej kyseline sírovej:

Pri zahrievaní sa rozpúšťa v kyselinách - oxidačných činidlách, ktoré tvoria rozpustné soli hliníka:

obnovuje kovy z ich oxidov (aluminotermia):

44. Zlúčeniny hliníka, ich amfotérne vlastnosti

Elektronická konfigurácia vonkajšej úrovne hliníka je … 3s23p1.

V excitovanom stave prechádza jeden z s-elektrónov do voľnej bunky p-podúrovne, tento stav zodpovedá valencii III a oxidačnému stavu +3. Vo vonkajšej elektrónovej vrstve atómu hliníka sú voľné d-podúrovne.

Najdôležitejšie prírodné zlúčeniny sú hlinitokremičitany:

biely íl Al2O3 ∙ 2SiO2 ∙ 2H2O, živec K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2, sľuda K2O ∙ Al2O3 ∙ 6SiO2 ∙ H2O

Z ďalších prírodných foriem výskytu hliníka majú najväčší význam bauxity А12Оз ∙ nН2О, minerály korundu А12Оз a kryolit А1Fз ∙3NaF.

Ľahký, striebristo biely, tvárny kov, dobre vedie elektrinu a teplo.

Na vzduchu je hliník pokrytý najtenším (0,00001 mm), ale veľmi hustým oxidovým filmom, ktorý chráni kov pred ďalšou oxidáciou a dodáva mu matný vzhľad.

Oxid hlinitý А12О3

Biela tuhá látka, nerozpustná vo vode, teplota topenia 2050°C.

Prírodný A12O3 je minerál korund. Transparentné farebné kryštály korundu - červený rubín - obsahuje prímes chrómu - a modrého zafíru - prímes titánu a železa - drahých kameňov. Získavajú sa aj umelo a používajú sa na technické účely, napríklad na výrobu dielov pre presné prístroje, kameňov v hodinkách atď.

Chemické vlastnosti

Oxid hlinitý má amfotérne vlastnosti

1. interakcia s kyselinami

A1203 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H20

2. interakcia s alkáliami

А12О3 + 2NaOH – 2NaAlO2 + H2O

Al203 + 2NaOH + 5H20 = 2Na

3. Keď sa zmes oxidu zodpovedajúceho kovu s hliníkovým práškom zahreje, dôjde k prudkej reakcii, ktorá vedie k uvoľneniu voľného kovu z prijatého oxidu. Redukčná metóda s Al (hliník) sa často používa na získanie množstva prvkov (Cr, Mn, V, W atď.) vo voľnom stave.

2A1 + W03 = A12Oz + W

4. interakcia so soľami so silne alkalickým prostredím v dôsledku hydrolýzy

Al2O3 + Na2C03 = 2 NaAl02 + CO2

Hydroxid hlinitý A1(OH)3

Al(OH)3 je objemná biela želatínová zrazenina, prakticky nerozpustná vo vode, ale ľahko rozpustná v kyselinách a silných zásadách. Má teda amfotérny charakter.

Hydroxid hlinitý sa získava výmennou reakciou rozpustných solí hliníka s alkáliami.

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl

Al3+ + 3OH- = Al(OH)3↓

Táto reakcia môže byť použitá ako kvalitatívna pre ión Al3+

Chemické vlastnosti

1. interakcia s kyselinami

Al(OH)3 + 3HCl = 2AlCl3 + 3H20

2. pri interakcii so silnými alkáliami vznikajú zodpovedajúce hlinitany:

NaOH + A1(OH)3 = Na

3. tepelný rozklad

2Al(OH)3 = Al203 + 3H20

Soli hliníka podliehajú katiónovej hydrolýze v kyslom prostredí (pH< 7)

Al3+ + H+OH- ↔ AlOH2+ + H+

Al(NO3)3 + H2O↔ AlOH(NO3)2 + HNO3

Rozpustné soli hliníka a slabé kyseliny podliehajú úplnej (ireverzibilnej hydrolýze)

Al2S3+ 3H20 = 2Al(OH)3 + 3H2S

Oxid hlinitý Al2O3 - je súčasťou niektorých antacíd (napríklad Almagel), používaných pri zvýšenej kyslosti žalúdočnej šťavy.

КAl(SO4)3 12H2О - kamenec draselný sa používa v medicíne na liečbu kožných ochorení, ako hemostatikum. Používa sa aj ako tanín v kožiarskom priemysle.

(CH3COO)3Al - Burov's Liquid - 8% roztok octanu hlinitého pôsobí adstringentne a protizápalovo, vo vysokých koncentráciách má mierne antiseptické vlastnosti. Používa sa v zriedenej forme na výplachy, pleťové vody, pri zápalových ochoreniach kože a slizníc.

AlCl3 - používa sa ako katalyzátor v organickej syntéze.

Al2(SO4)3 18 H20 - používa sa pri úprave vody.

Charakteristika hliníka

priemysel kvality hliníka

Hliník je najbežnejším kovom v zemskej kôre. Jeho obsah sa odhaduje na 7,45 % (viac ako u železa, čo je len 4,2 %). Hliník ako prvok bol objavený nedávno, v roku 1825, kedy boli získané prvé malé hrudky tohto kovu. Začiatok jeho priemyselného rozvoja sa datuje koncom minulého storočia. Impulzom k tomu bol vývoj v roku 1886 spôsobu jeho výroby elektrolýzou oxidu hlinitého rozpusteného v kryolite. Princíp metódy je základom modernej priemyselnej ťažby hliníka z oxidu hlinitého vo všetkých krajinách sveta.

Na pohľad je hliník lesklý, striebristo biely kov. Na vzduchu rýchlo oxiduje a pokryje sa tenkým bielym matným filmom AlO. Táto fólia má vysoké ochranné vlastnosti, preto je hliník pokrytý takouto fóliou odolný voči korózii.

Hliník sa ľahko zničí roztokmi žieravých zásad, kyseliny chlorovodíkovej a sírovej. V koncentrovanej kyseline dusičnej a organických kyselinách má vysokú odolnosť.

Najcharakteristickejšími fyzikálnymi vlastnosťami hliníka sú jeho nízka relatívna hustota 2,7, ako aj relatívne vysoká tepelná a elektrická vodivosť. Pri 0C sa elektrická vodivosť hliníka, t.j. elektrická vodivosť hliníkového drôtu s prierezom 1 mm a dĺžkou 1 m je 37 1 ohm.

Odolnosť voči korózii a najmä elektrická vodivosť hliníka je tým vyššia, čím je čistejšia, tým menej nečistôt obsahuje.

Teplota topenia hliníka je nízka, je približne 660C. Jeho latentné teplo topenia je však veľmi veľké - asi 100 cal g, preto je na roztavenie hliníka potrebné veľké množstvo tepla ako na roztavenie rovnakého množstva, napríklad žiaruvzdornej medi, ktorá má teplotu topenia 1083 C, latentné teplo topenia 43 cal g.

Mechanické vlastnosti hliníka sa vyznačujú vysokou ťažnosťou a nízkou pevnosťou. Valcovaný a žíhaný hliník má = 10 kg mm a tvrdosť HB25, = 80 % a = 35 %.

Kryštálová mriežka hliníka je plošne centrovaná kocka s parametrom (veľkosť strany) 4,04 pri 20 C. Hliník nemá žiadne alotropické premeny.

V prírode sa hliník nachádza vo forme hliníkových rúd: bauxitov, nefelínov, alunitov a kaolínov. Najdôležitejšou rudou, na ktorej je založená väčšina svetového hliníkového priemyslu, je bauxit.

Získavanie hliníka z rúd pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich etáp – najprv sa vyrobí oxid hlinitý (AlO) a následne sa z neho získa hliník.

V súčasnosti známe spôsoby výroby oxidu hlinitého možno rozdeliť do troch skupín: alkalické, kyslé a elektrotermické. Najpoužívanejšie sú alkalické metódy.

V niektorých druhoch alkalických metód sa bauxit, dehydratovaný pri 1000 C, melie v guľových mlynoch, zmiešava sa v určitých pomeroch s kriedou a sódou a spekaním sa získa vo vode rozpustný tuhý hlinitan sodný.

AlO + NaCO = AlO NaO + CO

Spekaná hmota sa rozdrví a vylúhuje vodou, pričom hlinitan sodný prechádza do roztoku.

V iných variantoch alkalickej metódy sa oxid hlinitý obsiahnutý v bauxite viaže na hlinitan sodný priamym spracovaním rudy s alkáliami. V tomto prípade sa okamžite získa roztok hlinitanu vo vode.

V oboch prípadoch tvorba vodného roztoku hlinitanu sodného vedie k jeho oddeleniu od nerozpustných zložiek rudy, ktorými sú najmä oxidy a hydroxidy kremíka, železa a titánu. Oddelenie roztoku od nerozpustnej zrazeniny, nazývanej červené bahno, sa vykonáva v usadzovacích nádržiach.

Do výsledného roztoku sa pri teplote 125 C a tlaku 5 hodín ráno pridáva vápno, čo vedie k desilikónizácii - vyzráža sa CaSiO za vzniku bieleho kalu. Na roztok vyčistený od kremíka sa po oddelení od bieleho kalu pôsobí oxidom uhličitým pri 60-80 °C, v dôsledku čoho sa vyzráža kryštalický hydrát oxidu hlinitého:

AlONaO + 3H20 + CO = 2Al(OH) + NaCO.

Premyje sa, suší a kalcinuje. Kalcinácia vedie k tvorbe oxidu hlinitého:

2Al(OH) = AlO + 3H20.

Opísaná metóda poskytuje pomerne úplnú extrakciu oxidu hlinitého z bauxitu - asi 80%.

Získavanie kovového hliníka z oxidu hlinitého spočíva v jeho elektrolytickom rozklade na jednotlivé zložky - na hliník a kyslík. Elektrolytom v tomto procese je roztok oxidu hlinitého v kryolite (AlF 3NaF). Kryolit, ktorý má schopnosť rozpúšťať oxid hlinitý, súčasne znižuje jeho teplotu topenia. Oxid hlinitý sa topí pri teplote asi 2000 °C a teplota topenia roztoku pozostávajúceho napríklad z 85 % kryolitu a 15 % oxidu hlinitého je 935 °C.

Schéma elektrolýzy oxidu hlinitého je pomerne jednoduchá, ale technologicky je tento proces zložitý a vyžaduje veľké množstvo elektriny.

Na dne vane s dobrou tepelnou izoláciou 1 a uhlíkovou výplňou 2 sú umiestnené katódové pneumatiky 3, pripojené na záporný pól zdroja elektrického prúdu. Elektródy 5 sú pripevnené k anódovej zbernici 4. Pred začiatkom elektrolýzy sa na dno kúpeľa naleje tenká vrstva koksu, elektródy sa spúšťajú, kým sa s ním nedostanú do kontaktu, a zapne sa prúd. Keď sa uhlíková náplň zahrieva, postupne sa zavádza kryolit. Keď je hrúbka vrstvy roztaveného kryolitu 200 až 300 mm, oxid hlinitý sa naplní v pomere 15 % k množstvu kryolitu. Proces prebieha pri 950-1000 C.

Pôsobením elektrického prúdu oxid hlinitý rozkladá hliník a kyslík. Kvapalný hliník 6 sa hromadí na uhoľnom dne (spodok uhoľného kúpeľa), ktoré je katódou, a kyslík sa spája s uhlíkom anód a postupne ich spaľuje. Kryolit sa spotrebúva nevýznamne. Periodicky sa pridáva oxid hlinitý, elektródy sa postupne spúšťajú nadol, aby sa kompenzovala spálená časť, a nahromadený tekutý hliník sa v určitých intervaloch uvoľňuje do panvy 8.

Pri elektrolýze sa na 1 tonu hliníka spotrebujú asi 2 tony oxidu hlinitého, 0,6 tony uhlíkových elektród slúžiacich ako anódy, 0,1 tony kryolitu a od 17 000 do 18 000 kWh elektriny.

Surový hliník získaný elektrolýzou oxidu hlinitého obsahuje kovové nečistoty (železo, kremík, titán a sodík), rozpustené plyny, z ktorých hlavným je vodík, a nekovové inklúzie, ktorými sú častice oxidu hlinitého, uhlia a kryolitu. V tomto stave je nevhodný na použitie, nakoľko má nízke vlastnosti, preto ho treba vyšľachtiť. Nekovové a plynné nečistoty sa odstraňujú pretavením a prečistením kovu chlórom. Kovové nečistoty je možné odstrániť iba zložitými elektrolytickými metódami.

Po rafinácii sa získajú komerčné druhy hliníka.

Čistota hliníka je rozhodujúcim ukazovateľom, ktorý ovplyvňuje všetky jeho vlastnosti, preto je chemické zloženie základom klasifikácie hliníka.

Železo a kremík sú nevyhnutné nečistoty z výroby hliníka. Oba sú v hliníku škodlivé. Železo sa v hliníku nerozpúšťa, ale tvorí s ním krehké chemické zlúčeniny FeAl a Fe2Al. Hliník tvorí eutektickú mechanickú zmes s kremíkom s 11,7 % Si. Keďže rozpustnosť kremíka pri izbovej teplote je veľmi nízka (0,05 %), aj pri malom množstve kremíka vytvára eutektikum Fe + Si a inklúzie veľmi tvrdých (HB 800) krehkých kryštálov kremíka, ktoré znižujú ťažnosť hliníka. . Pri spoločnej prítomnosti kremíka a železa vzniká ternárna chemická zlúčenina a ternárne eutektikum, ktoré tiež znižujú plasticitu.

Kontrolované nečistoty v hliníku sú železo, kremík, meď a titán.

Hliník všetkých akostí obsahuje viac ako 99 % Al. Kvantitatívne prekročenie tejto hodnoty v stotinách alebo desatinách percenta je uvedené v názve značky za začiatočným písmenom A. Značka A85 teda obsahuje 99,85 % Al. Výnimkou z tohto princípu označovania sú triedy A AE, v ktorých je obsah hliníka rovnaký ako v stupňoch A0 a A5, ale s iným pomerom nečistôt železa a kremíka zahrnutých v zložení.

Písmeno E v značke AE znamená, že hliník tejto značky je určený na výrobu elektrických vodičov. Ďalšou požiadavkou na vlastnosti hliníka je nízky elektrický odpor, ktorý by pre drôt vyrobený z neho nemal byť väčší ako 0,0280 ohm mm m pri 20 ° C.

Hliník sa používa na výrobu výrobkov a zliatin na jeho základe, ktorých vlastnosti vyžadujú vysoký stupeň čistoty.

V závislosti od účelu sa hliník môže vyrábať v rôznych formách. Hliník všetkých akostí (vysoká a technická čistota), určený na pretavenie, sa odlieva vo forme ingotov s hmotnosťou 5; 15 a 1000 kg. Ich limitné hodnoty sú nasledovné: výška od 60 do 600 mm, šírka od 93 do 800 mm a dĺžka od 415 do 1000 mm.

Ak je hliník určený na valcovanie plechov a pásov, potom sa ploché ingoty sedemnástich veľkostí odlievajú kontinuálnou alebo polokontinuálnou metódou. Ich hrúbka sa pohybuje od 140 do 400 mm, šírka - od 560 do 2025 mm a hmotnosť 1 m dĺžky ingotu - od 210 do 2190 kg. Dĺžka ingotu je dohodnutá so zákazníkom.

Hlavným typom kontroly hliníka v ingotoch aj v plochých ingotoch je overenie chemického zloženia a jeho súladu so značkovým. Na ingoty a ingoty určené na tlakové spracovanie sa vzťahujú ďalšie požiadavky, ako je absencia škrupín, plynových bublín, trhlín, trosky a iných cudzích inklúzií.

Na dezoxidáciu ocele pri jej tavení, ako aj na výrobu ferozliatin a na aluminotermiu možno použiť lacnejší hliník nižšej čistoty, ako je uvedené v tabuľke „Čistota hliníka rôznych stupňov“. Na tento účel priemysel vyrába šesť druhov hliníka v ingotoch s hmotnosťou od 3 do 16,5 kg, ktoré obsahujú od 98,0 do 87,0 % Al. Obsah železa v nich dosahuje 2,5% a kremíka a medi až 5%.

Použitie hliníka je spôsobené zvláštnosťou jeho vlastností. Kombinácia ľahkosti s dostatočne vysokou elektrickou vodivosťou umožňuje použiť hliník ako vodič elektrického prúdu a nahradiť ním drahšiu meď. Rozdiel v elektrickej vodivosti medi (631 ohmov) a hliníka (371 ohmov) je kompenzovaný zväčšením prierezu hliníkového drôtu. Malá hmotnosť hliníkových drôtov umožňuje vykonávať ich zavesenie s oveľa väčšou vzdialenosťou medzi podperami ako v prípade medených drôtov, bez obáv z pretrhnutia drôtu pod vplyvom vlastnej hmotnosti. Vyrábajú sa z neho aj káble, pneumatiky, kondenzátory, usmerňovače. Vysoká odolnosť hliníka voči korózii z neho robí v niektorých prípadoch nenahraditeľný materiál v chemickom inžinierstve, napríklad na výrobu zariadení používaných pri výrobe, skladovaní a preprave kyseliny dusičnej a jej derivátov.

Je tiež široko používaný v potravinárskom priemysle - vyrába sa z neho celý rad náčinia na varenie. V tomto prípade sa využíva nielen jeho odolnosť voči organickým kyselinám, ale aj vysoká tepelná vodivosť.

Vysoká ťažnosť umožňuje zvinúť hliník do fólie, ktorá teraz úplne nahradila drahšiu cínovú fóliu používanú predtým. Fólia slúži ako obal pre širokú škálu potravinárskych výrobkov: čaj, čokoláda, tabak, syr atď.

Hliník sa používa rovnakým spôsobom ako antikorózny náter iných kovov a zliatin. Môže sa aplikovať obkladom, difúznym pokovovaním a inými metódami vrátane natierania hliníka farbami a lakmi. Rozšírené je najmä hliníkové opláštenie plochých valcovaných výrobkov z menej odolných hliníkových zliatin.

Chemická aktivita hliníka vzhľadom na kyslík sa využíva na dezoxidáciu pri výrobe polotichej a pokojnej ocele a na výrobu ťažko obnoviteľných kovov vytláčaním hliníka z ich kyslíkatých zlúčenín.

Hliník sa používa ako legovací prvok v rôznych oceliach a zliatinách. Dodáva im špecifické vlastnosti. Napríklad zvyšuje tepelnú odolnosť zliatin na báze železa, medi, titánu a niektorých ďalších kovov.

Môžete vymenovať ďalšie oblasti použitia hliníka rôzneho stupňa čistoty, ale najväčšie množstvo sa vynakladá na získanie rôznych ľahkých zliatin na jeho základe. Podrobnosti o hlavných sú uvedené nižšie.

Vo všeobecnosti sa využitie hliníka v rôznych odvetviach hospodárstva na príklade vyspelých kapitalistických krajín odhaduje nasledovnými číslami: dopravné strojárstvo 20-23 % (vrátane automobilového priemyslu 15 %), stavebníctvo 17-18 %, elektrotechnika 10-12%, výroba obalových materiálov 9-10%, výroba predmetov dlhodobej spotreby 9-10%, všeobecné strojárstvo 8-10%.

Hliník si aj napriek konkurencii iných materiálov a najmä plastov získava čoraz viac nových oblastí použitia.

Hlavné priemyselné rudy obsahujúce hliník sú bauxit, nefelín, alunit a kaolín.

Kvalita týchto rúd sa hodnotí podľa obsahu oxidu hlinitého Al O, ktorý obsahuje 53 % Al. Z ďalších ukazovateľov kvality hliníkových rúd je najdôležitejšie zloženie nečistôt, ktorých škodlivosť a užitočnosť je daná použitím rudy.

Bauxit je najlepšia a hlavná svetová surovina na výrobu hliníka. Používa sa tiež na výrobu umelého korundu, vysoko žiaruvzdorných výrobkov a na iné účely. Podľa chemického zloženia je táto sedimentárna hornina zmesou hydrátov oxidu hlinitého AlO nH2O s oxidmi železa, kremíka, titánu a ďalších prvkov. Najbežnejšie hydráty oxidu hlinitého, ktoré tvoria bauxity, sú minerály diaspóra, boehmit a hydrargellit. Obsah oxidu hlinitého v bauxite aj v jednom ložisku kolíše vo veľmi širokom rozmedzí, od 35 do 70 %.

Minerály obsiahnuté v zložení bauxitu tvoria veľmi riedku zmes, čo sťažuje obohacovanie. V priemysle sa používa hlavne surová ruda. Proces získavania hliníka z rudy je zložitý, energeticky veľmi náročný a pozostáva z dvoch fáz: najprv sa extrahuje oxid hlinitý a potom sa z neho získava hliník.

Predmetom svetového obchodu je tak samotný bauxit, ako aj z neho ťažený oxid hlinitý alebo iné rudy.

Na území SNŠ sú ložiská bauxitu rozmiestnené nerovnomerne a kvalita bauxitu z rôznych ložísk je nerovnaká. Ložiská najkvalitnejších bauxitov sa nachádzajú na Urale. Veľké zásoby bauxitu sú aj v európskej časti SNŠ a v západnom Kazachstane.

Z priemyselne vyspelých krajín je dnes prakticky zabezpečené len Francúzsko, kde sa prvýkrát začal jeho rozvoj. Jeho spoľahlivé a pravdepodobné zásoby sa v tejto skupine štátov v roku 1975 odhadovali na 4,8 miliardy ton (vrátane 4,6 miliardy ton v Austrálii), kým v rozvojových krajinách na 12,5 miliardy ton, najmä v Afrike a Latinskej Amerike (najbohatšie sú Guinea, Kamerun, Brazília, Jamajka).

V povojnovom období sa prudko rozšíril okruh krajín, kde sa ťaží bauxit a vyrába primárny hliník. V roku 1950 sa bauxit ťažil len v 11 krajinách, nepočítajúc ZSSR, vrátane troch nad 1 milión ton (Suriname, Guyana, USA) a štyroch viac ako 0,1 milióna ton (Francúzsko, Indonézia, Taliansko, Ghana). Do roku 1977 sa objem výroby zvýšil 12-krát a jeho geografia sa dramaticky zmenila (viac ako polovica produkcie kapitalistického sveta pochádzala z rozvojových krajín).

Na rozdiel od rozvojových krajín, Austrália bohatá na palivo spracováva väčšinu vyťaženého bauxitu (hlavne na polostrove York, najväčšie ložisko bauxitu na svete) na oxid hlinitý, ktorý zohráva rozhodujúcu úlohu v jej svetovom exporte. Nie je to pre ňu príklad, karibské a západoafrické krajiny vyvážajú najmä bauxit. To má vplyv na politické dôvody (svetové hliníkové monopoly preferujú výrobu oxidu hlinitého mimo závislých krajín ťažiacich bauxit), ako aj na čisto ekonomické: bauxity sú na rozdiel od rúd ťažkých neželezných kovov prepraviteľné (obsahujú 35-65 % oxidu hlinitého ) a výroba oxidu hlinitého si vyžaduje značné špecifické náklady, ktoré veľká väčšina krajín produkujúcich bauxit nemá.

V snahe odolať diktátu svetových hliníkových monopolov vytvorili krajiny vyvážajúce bauxit v roku 1973 organizáciu „International Association of Bauxite Mining Countries“ (IABS). Patrila sem Austrália, Guinea, Guyana, Jamajka a Juhoslávia; neskôr sa pripojila Dominikánska republika, Haiti, Ghana, Sierra Leone, Surinam a pozorovateľskými krajinami sa stali Grécko a India. V roku vzniku tvorili tieto štáty približne 85 % ťažby bauxitu v nesocialistických štátoch.

Pre priemysel výroby hliníka je charakteristická teritoriálna medzera medzi ťažbou bauxitu a výrobou oxidu hlinitého, ako aj medzi ťažbou bauxitu a tavením primárneho hliníka. Najväčšia produkcia oxidu hlinitého (až 1-1,3 milióna ton ročne) je lokalizovaná jednak v hlinikárňach (napríklad v kanadskom závode v Arvida v Quebecu, ktorý zaberá 0,4 milióna ton hliníka ročne z hľadiska výrobnej kapacity), ako aj v prístavoch vyvážajúcich bauxit (napríklad Paranam v Suriname), ako aj na trasách bauxitu z druhého do prvého - napríklad v USA na pobreží Mexického zálivu (Corpus Christi, Point Comfort).

U nás sú všetky ťažené bauxity rozdelené do desiatich tried. Hlavný rozdiel medzi bauxitmi rôznych akostí je v tom, že obsahujú rôzne množstvá hlavnej extrahovateľnej zložky, oxidu hlinitého, a majú rôzne hodnoty modulu kremíka, t.j. rozdielny obsah oxidu hlinitého k obsahu kremičitých nečistôt škodlivých v bauxitoch (AlO SiO). Modul kremíka je veľmi dôležitým ukazovateľom kvality bauxitov, od ktorého do značnej miery závisí ich aplikácia a technológia spracovania.

Obsah vlhkosti v bauxitoch akejkoľvek kvality sa stanovuje v závislosti od ich ložiska: najnižší obsah vlhkosti (nie viac ako 7 %) je stanovený pre bauxity z ložísk južného Uralu a pre ložiská Severný Ural, Kamensk-Ural a Tikhvin. , nie viac ako 12, 16 a 22 %. Ukazovateľ vlhkosti nie je znakom odmietnutia a slúži len na vyrovnanie sa so spotrebiteľom.

Bauxit sa dodáva v kusoch nie väčších ako 500 mm. Voľne sa prepravuje na plošinách alebo v gondolách.