鋁是一種銀白色金屬,是元素周期表中的第 13 種元素。關(guān)于鋁的一個(gè)令人驚訝的事實(shí)是,它是地球上分布最廣的金屬,占地球核心質(zhì)量的 8% 以上。它也是地球上僅次于氧和硅的第三大最常見的化學(xué)元素。
同時(shí),由于易與其他元素結(jié)合,自然界中不存在純鋁。這就是人們最近才了解它的原因。正式的鋁在 1824 年首次生產(chǎn),人們又花了 50 年才學(xué)會(huì)以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)它。
自然界中最常見的鋁形式是硫酸鋁。這些是結(jié)合了兩種硫酸的礦物質(zhì):一種基于堿金屬(鋰、鈉、銣鉀或銫),另一種基于元素周期表第三族的金屬,主要是鋁。
迄今為止,硫酸鋁被用于清潔水、烹飪、醫(yī)藥、美容、化學(xué)工業(yè)和其他領(lǐng)域。順便說一句,鋁的名字來源于硫酸鋁,在拉丁語中被稱為明礬。
今天,我們知道近 300 種不同的鋁化合物和含鋁礦物,從地球上的主要礦物來源長(zhǎng)石到不太常見的紅寶石、藍(lán)寶石和祖母綠。
漢弗萊戴維。 英國物理學(xué)家和化學(xué)家漢弗萊戴維爵士是第一個(gè)使用電解獲得新化學(xué)元素的人:他能夠從硼酸中獲得硼。他繼續(xù)使用電解法分離出另外六種以前未知的金屬:鉀、鈉、鋇、鈣、鎂和鍶。是戴維證明了鋁的存在,這種金屬存在于氧化鋁中,并給它起了名字。
但不管鋁有多么常見,如果不是為了電力,它可能會(huì)永遠(yuǎn)隱藏起來。當(dāng)科學(xué)家能夠使用電將化合物分解成元素時(shí),鋁的發(fā)現(xiàn)成為可能。19 世紀(jì),丹麥物理學(xué)家克里斯蒂安·奧斯特利用電解法獲得鋁。電解或電解還原也是當(dāng)今用于生產(chǎn)鋁的工藝。
另一種相當(dāng)常見的礦物鋁土礦如今被用作鋁生產(chǎn)的主要原材料。鋁土礦是一種粘土礦物,包括各種改性的氫氧化鋁,混合有鐵、硅、鈦、硫、鎵、鉻、釩的氧化物,以及硫酸鈣、鐵和鎂的碳酸鹽。換句話說,您的典型鋁土礦幾乎包含元素周期表的一半。順便說一句,大約一百年前,由于鋁土礦的質(zhì)地,鋁通常被頗有詩意地稱為從粘土中獲得的銀。生產(chǎn) 1 噸鋁平均需要 4-5 噸鋁土礦。
在鋁生產(chǎn)的第一階段,鋁土礦被加工成氧化鋁或氧化鋁 Al 2 O 3。氧化鋁看起來像白色粉末,然后在鋁冶煉廠使用電解還原法加工成鋁。
鋁生產(chǎn)需要大量電力,每噸產(chǎn)量約 15 兆瓦時(shí)。這大約相當(dāng)于一個(gè) 100 套公寓樓一個(gè)月的消耗量。因此,鋁冶煉廠的最佳選址靠近強(qiáng)大的、最好是可再生能源。水力發(fā)電廠是最佳選擇,因?yàn)樗鼈兪钱?dāng)今最強(qiáng)大的“綠色”能源。
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