鋁的性質，特性，歷史和應用
鋁（又稱鋁）是地殼中最豐富的金屬元素。 這也是一件好事，因為我們使用了很多。 每年大約有4100萬噸的冶煉用於廣泛的應用。 從汽車車身到啤酒罐，從電纜到飛機皮，鋁是我們日常生活中非常重要的一部分。
屬性
- 原子符號：Al
- 原子序數：13
- 元素類別：後過渡金屬
- 密度：2.70g / cm 3
- 熔點：1220.58°F（660.32°C）
- 沸點：4566°F（2519°C）
- 莫氏硬度：2.75
特點
鋁是一種輕便，高導電性，反射性和無毒性金屬，可以輕鬆加工。 金屬的耐久性和眾多有利特性使其成為許多工業應用的理想材料。
歷史
古代埃及人使用鋁化合物作為染料，化妝品和藥品，但直到5000年後，人們才發現如何冶煉純金屬鋁。 毫不奇怪，生產鋁金屬的方法的發展與19世紀電力的出現是一致的，因為鋁冶煉需要大量的電力。
1886年查爾斯馬丁霍爾發現鋁可以採用電解還原生產，這是鋁生產的一個重大突破。
在那之前，鋁比黃金更貴，更貴。 然而，在霍爾發現的兩年內，鋁業公司正在歐洲和美國建立。
在20世紀期間，鋁需求大幅增長，特別是在運輸和包裝行業。
雖然生產技術沒有實質性改變，但它們的效率顯著提高。 在過去的100年中，生產一個單位鋁的能源消耗量減少了70％。
生產
從礦石中生產鋁取決於從鋁土礦中提取的氧化鋁（Al2O3）。 鋁土礦通常含有30-60％的氧化鋁（通常稱為氧化鋁），並且經常在地球表面附近被發現。 這個過程可以分為兩部分; （1）從鋁土礦中提取氧化鋁，以及（2）從氧化鋁中冶煉鋁金屬。
正常情況下使用所謂的拜耳法分離氧化鋁。 這涉及將鋁土礦粉碎成粉末，將其與水混合以製備漿料，加熱並加入苛性鈉（NaOH）。 苛性鈉溶解氧化鋁，使氧化鋁通過過濾器，留下雜質。
然後將鋁酸鹽溶液排入除塵器罐中，在其中加入氫氧化鋁顆粒作為“種子”。 攪拌和冷卻導致氫氧化鋁沉澱到種子材料上，然後加熱並乾燥以產生氧化鋁。
在查爾斯馬丁霍爾發現的過程中，電解電池用於從氧化鋁中熔煉鋁。
加入到電池中的氧化鋁在1742°F（950℃）下溶解在熔融冰晶石的氟化浴中。
10,000-300,000A的任何直流電通過混合物從電池中的碳陽極發送到陰極殼。 這個電流將氧化鋁分解成鋁和氧。 氧氣與碳反應產生二氧化碳，而鋁則被吸引到碳陰極電池內襯。
然後可以收集鋁並將其帶到可以回收鋁材料的爐子中。 今天生產的全部鋁的約三分之一來自回收材料。 根據美國地質調查局，2010年最大的鋁生產國是中國，俄羅斯和加拿大。
應用
鋁的應用數量太多，無法列出，而且由於金屬的特殊性能，研究人員正在定期尋找新的應用。
一般來說，鋁及其多種合金被用於三大行業; 運輸，包裝和建築。
各種形式和合金中的鋁對飛機，汽車，火車和船隻的結構部件（框架和車身）至關重要。 一些商用飛機中有70％由鋁合金製成（按重量計算）。 無論零件是否需要耐應力或耐腐蝕性，或耐高溫性，所用合金的類型取決於每個零部件的要求。
所生產的全部鋁的約20％用於包裝材料。 鋁箔是一種合適的食品包裝材料，因為它無毒，而且由於其低反應性並且對光，水和氧氣不可滲透，所以它也是化學產品的合適密封劑。 僅在美國，每年就有約1000億個鋁罐被運輸。 其中一半以上最終被回收。
由於其耐久性和耐腐蝕性，每年生產的鋁約15％用於建築應用。 這包括窗戶和門框，屋頂，壁板和結構框架，以及排水溝，百葉窗和車庫門。
鋁的導電性也可以用於長距離導線。 用鋼加強，鋁合金比銅更具成本效益，並且由於重量輕而減少下垂。
鋁的其他應用包括消費電子產品的外殼和散熱器，街道照明燈桿，石油鑽塔頂部結構，鍍鋁窗戶，炊具，棒球棒和反光安全裝置。
資料來源：
街，亞瑟。 ＆Alexander，WO 1944. 金屬在人的服務 。 第11版（1998）。
美國地質勘探局。 礦物商品摘要：鋁（2011）。 http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/