Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

Кафедра неорганической химии

«Дополнительные главы неорганической химии»

Санкт-Петербург 2014

Содержание

Введение

1. Электронное строение, степени окисления

2. Нахождение в природе, способы получения

2.1 Основы электролиза криолитоглиноземных расплавов

2.2 Электротермическое получение алюминиево-кремниевых сплавов

2.3 Субгалогенидный процесс

2.4 Тот-процесс

2.5 Электролиз хлоридных расплавов

3. Свойства простого вещества: физические и химические

4. Биологическая роль

5. Области применения элемента - простого вещества (металла) и его соединений, перспективы использования

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Алюминий (лат.Aluminium, от alumen - квасцы) - химический p-элемент III гр. главной подгруппы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, атомный номер 13, атомная масса 26,98. Серебристо-белый металл, легкий, пластичный, с высокой электропроводностью, tпл = 660 С.

Химически активен (на воздухе покрывается защитной оксидной пленкой). По распространенности в природе занимает 3-е место среди элементов и 1-е среди металлов (8,8% от массы земной коры). По электропроводности алюминий - на 4-м месте, уступая лишь серебру, меди и золоту, что при дешевизне алюминия имеет огромное практическое значение.

Алюминия вдвое больше, чем железа, и в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома, олова и свинца вместе взятых. Его плотность равна всего 2,7*103кг/м3. Алюминий имеет решётку гранецентрированного куба, устойчив при температурах от - 269С до точки плавления (660 С). Теплопроводность составляет 2,37 Втсм-1К-1. Отражательная способность полированной поверхности составляет более 90%.



1. Электронное строение, степени окисления

Радиус атома равен 0,143 нм. Помимо степени окисления равная 0 (присуща всем металлам) Т.к. атом имеет 3 валентных электрона, то почти во всех соединениях степень окисления у алюминия равна +3:

1s22s22p63s23p13d0

Ст. ок.: 0, (+1), (+2), +3

Менее характерны + 1 и + 2 (только выше 800 °С в газовой фазе).

Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни.

Алюминий один из самых активных металлов, т.е. является сильным восстановителем.Благодаря этому его координационноечисло в соединениях может равняться не только 4 (AlCl4-, AlH4-, алюмосиликаты), но и 6 (Al2O3,[Al(OH2)6]3+).

Ионизоэлектронен с ионами соседних по периоду элементов I и II группы и . Однако, благодаря большому заряду ядра и большому заряду иона размеры значительно меньше размеров ионов и . Это делает ион сильным поляризатором, и, соответственно, химическая связь с поляризующимися атомами и ионами носит в значительной степени ковалентный характер.

К числу наиболее характерных для Al (III) типов соединений относится оксиды (), гидрооксиды (Al) и ряд солей. Известны так же водородные соединения:полимерный гидрид ,комплексные алюмогидриды типа M`Al и многочисленные соединения с металлами и неметаллами.



2. Нахождение в природе, способы получения

В природе Алюминий встречается в виде алюмосиликатов, бокситов, корундов и глинозёма. Всего же известно более 250 минералов, в состав которых входит алюминий; большинство из них - алюмосиликаты, из которых и образована в основном земная кора.

Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы. Его Крупнейшие месторождения находятся в Австралии, Бразилии, Гвинее и на Ямайке.

Еще недавно считалось, что алюминий как весьма активный металл не может встречаться в природе в свободном состоянии, однако в 1978 в породах Сибирской платформы был обнаружен самородный алюминий - в виде нитевидных кристаллов длиной всего 0,5 мм (при толщине нитей несколько микрометров). Предполагают, что металлический алюминий может образоваться конденсацией из газа.

В пользу этого предположения говорит их форма. Обычно кристаллы такого строения образуются вследствие быстрого роста из газовой фазы. Вероятно, микроскопические самородки алюминия образовались аналогичным способом.

В настоящее время по объему производства алюминий занимает первое место среди цветных металлов, и производство его постоянно расширяется.

Принято считать, что первая попытка получить несколько миллиграммов металлического алюминия, предпринятая в 1825 г., датским физиком Х. К. Эрстедом, увенчавшаяся успехом.Для этого он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида.

Промышленное производство алюминия связано с именем француза Анри Сент-Клер Девиля. Ему хорошо были известны эксперименты Х. К. Эрстеда и другого ученого - Ф. Велера, которому в 1827 г. удалось выделить крупинки алюминия.

Прежде всего, А.С.-К. Девиль в процессе получения металла заменяет калий более дешевым натрием и проводит лабораторные опыты в крупном масштабе. Полученный хлорид алюминия загружался в большую стальную трубу, в которой на равном расстоянии друг от друга были расставлены сосуды, наполненные металлическим натрием. При нагреве происходило взаимодействие хлорида алюминия с натрием в газовой фазе и частицы алюминия оседали на дно трубы. Образованные в результате реакции зернышки тщательно собирали, плавили и получали слитки металла.

2.1 Основы электролиза криолитоглиноземных расплавов

Электролиз криолитоглиноземных расплавов является основным способом получения алюминия, хотя некоторое количество алюминиевых сплавов получается электротермическим способом:

Схема производства алюминия из глинозема

Основным агрегатом является электролизер. Электролит представляет собой расплав криолита с небольшим избытком фторида алюминия, в котором растворен глинозем. Процесс ведут при переменных концентрациях глинозема приблизительно от 1 до 8 % (масс.). Сверху в ванну опущен угольный анод, частично погруженный в электролит. Существуют два основных типа расходуемых анодов: самообжигающиеся и предварительно обожженные. Первые используют тепло электролиза для обжига анодной массы, состоящей из смеси кокса-наполнителя и связующего - пека. Обожженные аноды представляют собой предварительно обожженную смесь кокса и пекового связующего.

Для преобразования переменного тока в постоянный на современных заводах применяются полупроводниковые выпрямители, установленные в кремниевой преобразовательной подстанции (КПП). Процесс, протекающий в электролизере, состоит в электролитическом разложении глинозема, растворенного в электролите. На жидком алюминиевом катоде выделяется алюминий, который периодически выливается с помощью вакуум-ковша и направляется в литейное отделение на разливку или миксер, где в зависимости от дальнейшего назначения металла готовятся сплавы с кремнием, магнием, марганцем, медью или проводится рафинирование. На аноде происходит окисление выделяющимся кислородом углерода. Отходящий анодный газ представляет собой смесь СО2 и СО.

Электролизеры обычно снабжены укрытиями, отводящими отходящие газы, и системой очистки. Это снижает выделение вредных веществ в атмосферу. Технологический процесс требует, чтобы укрытие было герметично для обеспечения отсоса газа в коллектор с помощью вентиляторов. В удаляемых газах от электролизеров преобладают диоксид углерода (большая часть оксида углерода дожигается либо над электролитом, либо в специальных горелках после газосборного колокола), азот, кислород, газообразные и твердые фториды и частицы глиноземной пыли. Для их удаления и возвращения в процесс применяются различные технологические схемы.

Суммарная реакция, происходящая в электролизере, может быть представлена уравнением

Таким образом, теоретически на процесс электролиза расходуются глинозем и углерод анода, а также электроэнергия, необходимая не только для осуществления электролитического процесса - разложения глинозема, но и для поддержания высокой рабочей температуры. Практически расходуется и некоторое количество фтористых солей, которые испаряются и впитываются в футеровку.

Производство алюминия является одним из самых энергоемких процессов, поэтому алюминиевые заводы строят вблизи источников энергии.

Все материалы, поступающие на электролиз, должны иметь минимальное количество примесей более электроположительных, чем алюминий (железо, кремний, медь и др.), так как эти примеси при электролизе практически полностью переходят в металл.

Этот способ получения алюминия, имеет ряд существенных недостатков: высокий удельный расход электроэнергии, низкие удельный съем металла и срок службы электролизеров, большие трудовые и капитальные затраты, выделение вредных веществ в атмосферу и ряд других. В связи с этим предлагаются другие способы получения алюминия.

2.2 Электротермическое получение алюминиево-кремниевых сплавов

Получить чистый алюминий непосредственным восстановлением его оксида невозможно. Карботермические процессы требуют высоких температур (около 2000°С) для восстановления глинозема и при отсутствии сплавообразующих компонентов металл связывается с углеродом, давая карбид алюминия (А14С3). Известно, что карбид алюминия и алюминий растворимы друг в друге и образуют весьма тугоплавкие смеси. Кроме того, А14С3 растворяется в А12О3, поэтому врезультате восстановления оксида алюминия углеродом получаются смеси алюминия, карбида и оксида, имеющие высокие температуры плавления. Выпустить такую массу из печи обычно не представляется возможным. Даже если это и удается сделать, потребуются большие затраты на разделение.

В нашей стране впервые в мире разработан и осуществлен в промышленном масштабе с достаточно высокими технико-экономическими показателями способ получения силикоалюминия (алюминиево-кремниевых сплавов):

Общая схема производства алюминиево-кремниевых сплавов

Сплав после электроплавки поступает на очистку от неметаллических примесей. Для этого подают флюс, состоящий из смеси криолита и хлорида натрия, который смачивает эти примеси и "собирает" их.

Этот сплав не годится для производства силумина и требует очистки от железа. Наиболее распространен способ очистки марганцем, который образует с железом тугоплавкие интерметаллиды.

Полученный сплав разбавляют техническим электролитическим алюминием или вторичным алюминием до состава, отвечающего различным сортам силуминов, и разливают в слитки.

Преимущества такого способа получения силумина перед сплавлением электролитического алюминия с кристаллическим кремнием состоят в следующем: большая мощность единичного агрегата - современные печи имеют мощность примерно в 30 раз выше мощности электролизера, а, следовательно, уменьшение грузопотоков, снижение капитальных затрат и затрат труда; применение сырья с низким кремниевым модулем, запасы которого в природе достаточно велики.

Теоретически из алюминиево-кремниевого сплава можно выделить различными приемами чистый алюминий. Однако из-за сложности аппаратурного и технологического оформления в промышленности эти способы в настоящее время не реализуются.

2.3 Субгалогенидный процесс

Известно, что если нагреть смесь галогенида и загрязненного алюминия, то при понижении температуры выделяется чистый алюминий. Это открытие вызвало интерес к системам алюминий - галогенид алюминия. Было определено, что металлический алюминий реагирует с А1Х3 (где X - галоген) при высокой температуре, образуя субгалогенид алюминия:

Поскольку субгалогенид алюминия является газообразным продуктом, равновесие смещается влево при понижении температурыНапример, А1С1(Г) можно получить из А1 и А1С1₃ в реакционной зоне при относительно высоких температурах, а затем перенести в парообразном состоянии в более холодную зону, где он диспропорционирует на чистый алюминий и хлорид алюминия. Константа равновесия для системы А1 - А1С1₃ выше, чем для системы А1 -- A1F₃, и поэтому хлоридная система может быть использована для промышленных процессов.. Температура образования субхлорида около 1300°С при атмосферном давлении. Этот процесс особенно привлекателен для выделения алюминия из сплавов, так как галогенид алюминия взаимодействует с алюминием и практически не взаимодействует с большинством других металлов. Трудности возникают только с некоторыми летучими галогенидамн, такими как FeCl3, МпС12, и некоторыми другими. Они могут образовывать смеси с А1С13 и загрязнять получаемый алюминий.

На сегодняшний момент разработана технология, включающая пять стадий:

1. Производство сырого сплава, например железо-кремниево-алюминиевого, в печи карботермическим восстановлением.

2. Взаимодействие между А1 и AJC1, в конвертере при температуре 1300 °С.

3. Разделение парообразных галогенидов и субгалогенида в ректификационных колоннах.

4. Возврат AICI, для реакции между хлоридом и жидким сплавом, богатым алюминием.

5. Разложение А1С1, получение алюминия и возврат А1С13 на ректификацию.

Субхлоридный метод представляет наибольший интерес для промышленного рафинирования алюминиевых сплавов.

2.4 Тот-процесс

Алюминийсодержащее сырье после соответствующей подготовки хлорируют в кипящем слое в присутствии кокса и SiCl4. Последний используется для подавления реакции хлорирования SiO2. В результате хлорирования в печах кипящего слоя (КС) получается парогазовая смесь (ПГС), в состав которой входят А1С13, FeCl3, TiCl4 и SiCl4. В первом конденсаторе из ПГС выделяется около 75 % FeCl3 в твердом состоянии и направляется в реактор-окислитель, где взаимодействует с кислородом воздуха, в результате чего образуются Fe2O3 и С12. Хлор возвращается на хлорирование. Во втором конденсаторе выделяется оставшийся FeCl3 и происходит конденсация А1С13. Хлориды титана и кремния конденсируются в третьем конденсаторе. Разделение этих хлоридов осуществляется в ректификационной колонне.

Хлориды алюминия и железа, выгруженные из второго конденсатора, нагреваются, перекачиваются в контактный очиститель, где контактируют в противотоке с подвижным слоем твердых частиц алюминия. При этом идет реакция:

Очищенный хлорид алюминия поступает на металлотермическое восстановление. Технически доступными восстановителями, имеющими большее сродство к хлору, чем алюминий, являются натрий, магний и марганец. Однако первые два элемента дороги и их производство весьма энергоемко. Поэтому, по мнению разработчиков процесса, определенные преимущества имеет использование марганца, который можно регенерировать из хлорида карботермическим методом со значительно меньшимиэнергозатратами. При восстановлении хлорида алюминия марганцем протекают реакции:

Алюминий из смеси МпС12 с непрореагировавшим А1С13, выделяется в циклонных сепараторах, а хлориды марганца и алюминия разделяются в выпарном аппарате. Хлорид алюминия возвращается в реактор для получения алюминия, а хлорид марганца взаимодействует с кислородом с образованием твердых оксидов марганца и хлора. Оксид марганца восстанавливается до металла карботермическим методом в шахтных печах, куда загружают кокс и известняк. Марганец в печь добавляется для восполнения потерь его в ходе процесса.

Схема получения алюминия по методу Тота

К недостаткам данного процесса, как и других металлотермических методов, относятся загрязнение получаемого продукта металлом-восстановителем, необходимость организации производства по регенерации восстановителя и увлечение капитальных затрат.

2.5 Электролиз хлоридных расплавов

Электролиз хлоридных расплавов предусматривает получение хлорида алюминия и последующий его электролиз.

Технологическая схема получения алюминия из хлорида

Необходимо соблюдать повышенные требования к чистоте углерода при хлорировании в отношении водорода или влаги.

Хлорид алюминия имеет высокое сродство к воде и тенденцию к образованию оксидов и гидрооксихлоридов. В связи с этим получение его в чистом виде является трудной задачей. Присутствие влаги вызывает коррозию, а присутствие кислородсодержащих соединений приводит к выделению осадков и окислению анодов.

Полученный хлорид алюминия в гранулированном или парообразном состоянии поступает на электролиз. Электролизер, используемый в данной технологии, состоит из стального кожуха, футерованного шамотным и в нижней части дополнительно диатомовым кирпичом, т.е. теплоизоляционным непроводящим огнеупорным материалом, который слабо взаимодействует с хлоридными расплавами. На дне ванны расположен графитовый отсек для сбора жидкого алюминия. На крышке электролизера имеются отверстия для загрузки хлорида алюминия, периодического отсоса алюминия и непрерывного вывода газообразного хлора, используемого в производстве хлорида алюминия. Боковые стенки и крышка электролизера - водоохлаждаемые.

При электролизе используются графитовые нерасходуемые электроды. Это преимущество (по сравнению с электролизом криолитоглиноземных расплавов) вместе с относительно низкой температурой процесса (около 700єС) дает возможность полной герметизации электролизеров.

Схема электролизера с биполярными электродами для электролиза хлорида алюминия: 1 - крышка: 2 - водяное охлаждение: 3 - анод; 4 - биполярные электроды; 5 - катод; 6 - футеровка; 7 - отсек для сбора алюминия. Материал: А - графит; Б - шамот; В - диатом.

Электролитическое разложение хлорида алюминия теоретически требуют более высокого напряжения, чем электролиз криолитоглиноземных расплавов, так как напряжение разложения хлорида алюминия много больше. Таким образом, к недостаткам процесса можно было бы отнести необходимость подвода в электролизер большого количества тепла и значительные потери напряжения. Однако высокие омические и тепловые потери значительно снижаются при использовании системы биполярных электродов. В электролизере верхний электрод является анодом, нижний - катодом, а между ними располагаются графитовые электроды, верхняя часть которых является катодом, а нижняя - анодом. В то же время результаты расчетов показывают, что с ростом числа биполярных электродов и снижением площади их сечения возрастают токи утечки, т.е. часть тока протекает по пропитанной электролитом части футеровки и каналам между футеровкой и биполями, не совершая электрохимическую работу. Эти токи утечки приводят к снижению выхода по току.

Вследствие близости температур плавления и кипения при атмосферном давлении хлорид алюминия возгоняется, практически не плавясь. Температура сублимации составляет 180,2°С. Тройная точка соответствует температуре 192,6°С и абсолютному давлению 0,23 МПа. В связи с этим в качестве электролита используется расплавленная смесь хлорида алюминия (5 ± 2 % (масс.)), хлорида лития (~28% (масс.)) и хлорида натрия (67% (масс.)). В указанных расплавах снижается активность АlCl3. Это в значительной степени обусловлено тем, что в расплавленных смесях хлоридов AlСl3 связывается в комплексные анионы, например .

3. Химические свойства простого вещества

1. Алюминий легко окисляется кислородом воздуха, покрываясь прочной защитной плёнкой оксида алюминия Al2O3. Подобная реакция протекает при горении раскалённого алюминия в чистом кислороде:

4Al + 3O2 2Al2O3.

Данную реакцию мы можем наблюдать при горении бенгальских огней.

2. Если плёнку оксида алюминия разрушить, то этот металл будет активно взаимодействовать с водой при обычной температуре:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)2 + H2^.

3. Лишённый оксидной плёнки алюминий легко растворяется в щелочах с образованием алюминатов:

2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2^.

4. Лишённый оксидной плёнки алюминий легко растворяется в разбавленных кислотах с выделением водорода:

2Al + 6HCl(разб.) = 2AlCl3 + 3H2^,

2Al + 3H2SO4 (разб.) = Al2(SO4)3 + 3H2^.

5. Сильно разбавленная и концентрированная азотная кислота пассивирует алюминий, поэтому для хранения и перевозки азотной кислоты используются алюминиевые ёмкости. Но при нагревании алюминий растворяется в азотной кислоте:

Al + 6HNO3 (конц.) = Al(NO3)3 + 3NO2^ + 3H2O.

6. Алюминий бурно взаимодействует с галогенами:

2Al + 3Br2 2AlBr3.

7. При высоких температурах алюминий взаимодействует с другими неметаллами (серой, азотом, углеродом):

2Al + 3S Al2S3 (сульфидалюминия),

2Al + N2 2AlN (нитридалюминия),

4Al + 3C Al4C3 (карбидалюминия).

Реакции протекают с выделением большого количества тепла.

8. Для алюминия характерны реакции алюминотермии - восстановления металлов из их оксидов алюминием.

Алюминотермия используется для получения редких металлов, образующих прочную связь с кислородом: ниобия Nb, тантала Та, молибдена Мо, вольфрама W и др.

2Al + 3WO3 3W + Al2O3.

Смесь мелкого порошка Al и магнитного железняка Fe3O4 называется термитом, при поджоге которого выделяется большое количество тепла, и температура смеси повышается до 3500°С. Этот процесс используется при термитной сварке:

8Al + 3Fe3O4 9Fe + 4Al2O3.



4. Биологическая роль

Алюминий содержится в любой природной воде. Попадает в воду естественным путем (растворение глины и алюмосиликатов) и из вредных выбросов производств. Соединения алюминия используются при водоподготовке на водоканалах и крупных производствах. Содержание алюминия сильно зависит от степени закисления почв.

Присутствие в воде алюминия в концентрациях, превышающих 0,2 мг/л способно вызвать выпадение в осадок хлопьев гидрохлорида алюминия, а также изменение цветности воды. Иногда такие проблемы могут возникать уже при концентрациях алюминия в 0,1 мг/л.

Алюминий попадет в организм человека в основном с пищей. Например, в чае содержание алюминия в 200 раз больше, чем в воде в которой он заварен. Другие источники попадания алюминия в организм: вода, воздух, лекарства, посуда, дезодоранты. Из воды поступает 5-8%.

Метаболизм алюминия у человека изучен недостаточно, однако известно, что неорганический алюминий плохо всасывается и большая часть его выводится с мочой. Алюминий обладает низкой токсичностью для лабораторных животных. Тем не менее, отдельные исследования показывают, что токсичность алюминия проявляется во влиянии на обмен веществ, в особенности минеральный, на функцию нервной системы, в способности действовать непосредственно на клетки - их размножение и рост. Избыток солей алюминия снижает задержку кальция в организме, уменьшает адсорбцию фосфора, одновременно в 10-20 раз увеличивается содержание алюминия в костях, печени, семенниках, мозге и в паращитовидной железе. К важнейшим клиническим проявлениям нейротоксического действия относят нарушение двигательной активности, судороги, снижение или потерю памяти, психопатические реакции. В некоторых исследованиях алюминий связывают с поражениями мозга, характерными для болезни Альцгеймера (в волосах больных наблюдается повышенное содержание алюминия).

Алюминий является постоянной составной частью клеток и тканей организма. В среднем его содержание в теле человека составляет 70 - 190 мг%, в цельной крови - 0,5 - 0,7 мг/л, в плазме - 85,24 моль/л.

В основном алюминий поступает в организм человека с растительной пищей, незначительные количества вдыхаются с естественной пылью и промышленными выбросами. Всасывание его зависит от присутствия в пище ионов фтора, что делает алюминий более растворимым.

Больше всего алюминия содержится в легких, печени, костях, головном мозге. Выводится он через желудочно-кишечный тракт. В малых концентрациях алюминий участвует в реакциях образования фосфатных и белковых комплексов, а также в построении эпителиальной и соединительной ткани, в процессах регенерации костной ткани, воздействуют на активность пищеварительных желез и ферментов.

Алюминий входит в состав таких ферментов как щелочнаяфосфотаза, холиннэстераза. Кроме того, он может вытеснять из металлопротеидов и некоторых ферментов магний, кальций, натрий, железо и, тем самым, изменять функцию многих метаболических систем - замедлять развитие тканей, тормозить синтез гемоглобина, нарушать функции центральной нервной системы.

Алюминий-дефицитных состояний у человека не зарегистрировано.



5.Области применения элемента

5.1 Авиация

Современная авиационная техника - это техника для длительной эксплуатации. Ее изделия находятся под воздействием циклических нагрузок, температуры и атмосферной среды. Из-за сильного аэродинамического нагрева материал обшивки и отдельные элементы разогреваются до весьма высокой температуры при сверхзвуковых скоростях до 153 С и при гиперзвуковых - до 390 С. В последнее время не без основания отдают предпочтение материалам средней прочности при высоких значениях их пластичности.

При выборе материала одной из важнейших эксплуатационных характеристик для полетных конструкций является статистическая выносливость и усталостная прочность. Невысокие значения усталостной прочности алюминиевых сплавов - один из основных недостатков при использовании их в деталях, подтвержденных высоким динамическим нагрузкам.

5.2 Судостроение

Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Основное преимущество при внедрении алюминия и его сплавов по сравнению со сталью - снижение массы судов, которая может достигать 50...60%. В результате предоставляется возможность повысить грузоподъемность судна или улучшить его тактико-технические характеристики (маневренность, скорость и т.д.).

5.3 Железнодорожный транспорт

Тяжелые условия эксплуатации подвижного состава железной дороги (длительный срок службы и способность выдерживать ударные нагрузки) выдвигают особые требования к конструкционным материалам.

Основные характеристики алюминия и его сплавов, раскрывающие целесообразность применения их в железнодорожном транспорте, высокая удельная прочность, небольшая сила инерции, коррозионная стойкость. Внедрение алюминиевых сплавов при изготовлении сварных емкостей повышает их долговечность при перевозке ряда продуктов химической и нефтехимической промышленности.

5.4 Автомобильный транспорт

Одним из основных требований к материалам, применяемым в автомобильном транспорте, является малая масса и достаточно высокие показатели прочности. Принимаются во внимание также коррозионная стойкость и хорошая декоративная поверхность материала.

Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов увеличивает грузоподъемность и уменьшает эксплуатационные расходы передвижного транспорта. Высокая коррозионная стойкость материала продляет сроки эксплуатации, расширяет ассортимент перевозимых товаров, включая жидкости и газы с высокой агрессивной концентрацией.

5.5 Строительство

Перспективность применения алюминиевых сплавов в строительных конструкциях подтверждается технико-экономическими расчетами и многолетней мировой практикой в области сооружения различных строительных объектов.

Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.).

5.6 Нефтяная и химическая промышленность

Освоение новых месторождений, увеличение глубины скважин выдвигают определенные требования к материалам, применяемым для изготовления деталей и узлов нефте- и газопромыслового оборудования и аппаратуры для переработки продуктов нефти.

Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов позволяет уменьшить массу бурильного оборудования, облегчить их транспортабельность и обеспечить прохождение глубоких скважин.

В настоящее время четвертая часть всего алюминия идет на нужды строительства, столько же потребляет транспортное машиностроение, примерно 17% часть расходуется на упаковочные материалы и консервные банки, 10% - в электротехнике.

Алюминий содержат также многие горючие и взрывчатые смеси. Алюмотол, литая смесь тринитротолуола с порошком алюминия, - одно из самых мощных промышленных взрывчатых веществ.

Смесь порошка алюминия с оксидами металлов (термит) применяют для получения некоторых металлов и сплавов, для сварки рельсов, в зажигательных боеприпасах.

Алюминий нашел также практическое применение в качестве ракетного топлива. Для полного сжигания 1 кг алюминия требуется почти вчетверо меньше кислорода, чем для 1 кг керосина. Добавление 15% алюминия к топливу может на тысячу градусов повысить температуру продуктов сгорания; заметно возрастает и скорость истечения продуктов сгорания из сопла двигателя - главный энергетический показатель, определяющий эффективность ракетного топлива.

Широкое применение находят и соединения алюминия:

· Оксид алюминия - огнеупорный и абразивный (наждак) материал, сырье для получения керамики.

· Прокаленный оксид алюминия - адсорбент для очистки газов и жидкостей и катализатор ряда органических реакций.

· Безводный хлорид алюминия - катализатор в органическом синтезе (реакция Фриделя - Крафтса), исходное вещество для получения алюминия высокой чистоты.

· Сульфат алюминия применяют для очистки воды.

5.7 Алюминевая посуда

Алюминиевая посуда - наиболее распространенная посуда в общественном питании и на домашней кухне. Алюминий, как и чугун, является энергосберегающим материалом. Но, в отличие от чугунной, алюминиевая посуда является значительно более легкой - и это весомый аргумент в ее пользу.

А использование посуды с противопригарным покрытием решит для хозяйки и многие другие проблемы: пища в этой посуде не пригорает, требует минимальное количество жира, посуда легко моется, использование деревянной лопатки обеспечивает длительный срок службы.

Продукты в этой посуде сохраняют свой витаминный состав и вкусовые качества. Алюминиевая посуда легкая, практичная, удобная в эксплуатации, обладает высокой теплопроводностью (нагревается в 9 раз быстрее, чем посуда из нержавеющей стали) и коррозийной стойкостью.

Исследования показали, что количество алюминия, попадающего в организм человека с пищей (при условии, что вы готовите каждый день в алюминиевой кастрюле, едите алюминиевой ложкой из алюминиевой миски), крайне мало и составляет 1,7 мг/день.

Однако даже такое небольшое количество алюминия может приводить к смертельным болезням и поэтому все большее распространение получает алюминиевая посуда с различными защитными покрытиям.



Заключение

Уже сейчас трудно найти отрасль промышленности, где бы ни использовался алюминий или его сплавы - от микроэлектроники до тяжёлой металлургии. Это обуславливается хорошими механическими качествами, лёгкостью, малой температурой плавления, что облегчает обработку, высокими внешними качествами, особенно после специальной обработки. Учитывая перечисленные и многие другие физические и химические свойства алюминия, его неисчерпаемое количество в земной коре, можно сказать, что алюминий - один из самых перспективных материалов будущего.

Всё говорит о том, что алюминий будет использоваться в строительстве максимально широко - по той простой причине, что достойной альтернативы ему в данный момент не существует.

Список использованной литературы

1. Янхо Э. А., Воробьев Д. Н. Производство анодной массы. - М.: Металлургия, 1975. - 128 с.

2. Веткжов М. М., Цьшлаков А. М., Школьников С. Н. Электрометаллургия алюминия и магния. - М.: Металлургия, 1987. - 320 с.

3. Щенков В.В., Литвак СН. Разработка новых технологических процессов получения алюминия // Цв. металлургия: Бюл. НТИ / Цветметинформация. - 1974. - № 9. - С. 38 - 41.

Размещено на Allbest.ru

...