Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ И ВГО ПРИМЕНЕНИЕ



Алюминий обладает многими ценными свойствами: небольшой плотностью — около 2,7 г/см3, высокой теплопроводностью — около 300 Вт/(м ■ К) и высокой электропроводностью 13,8 • 107 Ом/м, хорошей пластичностью и достаточной ме­ханической прочностью.

Алюминий образует сплавы со многими элементами. В сплавах алюминий сохраняет свои свойства. В расплавленном состоянии алюминий жидкотекуч и хорошо заполняет формы, в твердом виде он хорошо деформируется и легко поддается резанию, пайке и сварке.


 




Сродство алюминия к кислороду очень большое. При его окислении выделяется большое количество тепла (~ 1670000Дж/моль). Тонкоизмельченный алюминий при: наг­ревании воспламеняется и сгорает на воздухе. Алюминий соединяется с кислородом воздуха и в атмосферных услови­ях. При этом алюминий покрывается тонкой (толщиной ~ 0,0002 мм) плотной пленкой окиси алюминия, защищающей его от дальнейшего окисления; поэтому алюминий стоек про­тив коррозии. Поверхность алюминия хорошо защищается от окисления этой пленкой и в расплавленном состоянии.

Из сплавов алюминия наибольшее значение имеют дюралю­миний и силумины.

В состав дюралюминия, кроме алюминия, входят 3,4-4% Си, 0,5% Мп и 0,5% Mg, допускается не более 0,8% Fe и 0,8% Si. ^Дюралюминий хорошо деформируется и по своим механическим свойствам близок к некоторым сортам стали, хотя он в 2,7 раза легче стали (плотность дюралюминия 2,85 г/см3).

Механические свойства этого сплава повышаются после термической обработки и деформации в холодном состоянии. Сопротивление на разрыв повышается со 147—216 МПа до 353— 412 МПа, а твердость по Бринелю с 490-588 до 880-980 МПа. При этом относительное удлинение сплава почти не изменя­ется и остается достаточно высоким (18—24 %).

Силумины— литейные сплавы алюминия с кремнием. Они обладают хорошими литейными качествами и механическими свойствами.

Алюминий и сплавы широко применяют во многих отраслях промышленности, в том числе в авиации, транспорте, метал­лургии, пищевой промышленности и др. Из алюминия и его сплавов изготовляют корпуса самолетов, моторы, блоки цилиндров, коробки передач, насосы и другие детали в авиационной, автомобильной и тракторной промышленности, сосуды для хранения химических продуктов. Алюминий широко применяют в быту, пищевой промышленности, в ядерной энер­гетике и электронике. Многие части искусственных спутни­ков нашей планеты и космических кораблей изготовлены из алюминия и его сплавов.

Вследствие большого химического сродства алюминия к кислороду его применяют в металлургии как раскислитель, а также для получения при использовании так называемого


алюминотермического процесса трудно восстанавливаемых металлов (кальция, лития и др.).

По общему производству металла в мире алюминий зани­мает второе место! после железа.

СЫРЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основным современным способом производства алюминия является электролитический способ, состоящий из двух ста­дий. Первая - эти получение глинозема (А1203) из рудного сырья и вторая— получение жидкого алюминия из глинозема путем электролиза.

Руды алюминия. Вследствие высокой химической активнос­ти алюминий встречается в природе только в связанном ви­де: корунд А1203, гиббсит А12Оэ • ЗН20, бемит А12Оэ • Н20, кианит ЗА1203 • 2Si02, нефелин (Na, K)20 • • А1203 ■ 2Si02, каолинит А12Оэ • 2Si02 * 2H20 и другие. Основными используемыми в настоящее время алюминиевыми рудами являются бокситы, а также нефелины и алуниты.

Бокситы. Алюминий в бокситах находится главным образом в виде гидроксидов алюминия (гиббсита, бемита и др.), ко­рунда и каолинита. Химический состав бокситов довольно сложен. Они часто содержат более 40 химических элементов. Содержание глинозема в них составляет 35—60%, кремнезема 2-20%, оксида Fe203 2-40%, окиси титана 0,01-10%. Важ­ной характеристикой бокситов является отношение содержа­ний в них А1203 к Si02 по массе — так называемый кремневый модуль.

Кремневый модуль бокситов, поступающих для получения глинозема, должен быть не ниже 2,6. Для бокситов среднего качества этот модуль составляет 5—7 при 46-48 %тном со­держании А1203, а модуль высококачественных — около 10 при 50 %-ном содержании А1203. Бокситы с более высоким содержанием А12Оэ (52%) и модулем (10-12) идут для производства электрокорунда.

К числу крупных месторождений бокситов в нашей стране относится Тихвинское (Ленинградская область), Северо­уральское (Свердловская область), Южноуральское (Челябин­ская область), Тургайское и Краснооктябрьское (Кустанай-ская область).

Нефелины входят в состав нефелиновых сиенитов и урти-тов. Большое месторождение уртитов находится на Кольском


 




полуострове. Основные компоненты уртита — нефелин и апа тит ЗСа3(Р04)2 • CaF2. Их подвергают флотационному обога­щению с выделением нефелинового и апатитового концентра­тов. Апатитовый концентрат идет для приготовления фосфор­ных удобрений, а нефелиновый - для получения глинозема. Нефелиновый концентрат содержит, %: 20-30 А1203, 42-44 Si02, 13-14 NazO, 6-7 K20, 3-4 Fe203 и 2-3 CaO.

Алуниты представляют собой основной сульфат алюминия и калия (или натрия) K2SO„ • Al2(S04)3 • 4А1(ОН)3. Содержа­ние Al203 в них невысокое (20-22%), но в, них находятся другие ценные составляющие: серный ангидрид S03 (~20%) и щелочь Na20 • К20 (4-5 %). Таким образом, они, так же как и нефелины, представляют собой комплексное сырье.

Другие сырые материалы. При производстве глинозема применяют щелочь NaOH, иногда известняк СаСОэ, при элект­ролизе глинозема криолит Na3AlF6 (3NaF • A1F3) и немного фтористого алюминия A1F3, а также CaF2 и MgF2.

Производство криолита. Криолит в естественном виде в природе встречается очень редко и его производят искусст­венно из концентрата плавикового шпата (CaF2). Процесс осуществляют в две стадии, первая — это получение плави­ковой кислоты HF. Тонкоизмельченный CaF2 смешивают с сер­ной кислотой в трубчатых вращающихся печах при 200 °С. В печи протекает реакция: CaF2+H2S04=2HF+CaSO„. Поскольку в плавиковом шпате содержится в качестве примеси Si02, об­разуется также немного летучей кремнефтористой кислоты H2SiF6. Газообразные HF и H2SiF6 после их очистки от при­месей поглощаются в вертикальных башнях водой, в резуль­тате получают раствор плавиковой кислоты с кремнефторис­той. Его очищают от H2SiF6, добавляя немного соды: H2SiF6+Na2C03=Na2SiF6+H2O+CO2. Кремнефтористый натрий вы­падает в осадок и получается очищенная плавиковая кисло­та. Вторая стадия — получение криолита. В раствор плави­ковой кислоты добавляют А1(ОН)3 и соду и проводят так на­зываемый процесс варки криолита, в течение которого про­текают следующие реакции:

6HF + А1(ОН)3 = H3A1F6 + ЗН20

2H3A1F6 + 3Na2C03 = 2Na3AlF6 + 3C02 + 3H20.

Криолит выпадает в осадок, его отфильтровывают и про­сушивают при температуре 130—150 °С.


Фтористый алюминий получают схожим способом, добавляя к плавиковой кислоте до полной ее нейтрализации гидроксид алюминия: 3HF + Al(OH)3 = AlF3 + ЗН20.




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.