铝的性质，特性，历史和应用
铝（又称铝）是地壳中最丰富的金属元素。 这也是一件好事，因为我们使用了很多。 每年大约有4100万吨的冶炼用于广泛的应用。 从汽车车身到啤酒罐，从电缆到飞机皮，铝是我们日常生活中非常重要的一部分。
属性
- 原子符号：Al
- 原子序数：13
- 元素类别：后过渡金属
- 密度：2.70g / cm 3
- 熔点：1220.58°F（660.32°C）
- 沸点：4566°F（2519°C）
- 莫氏硬度：2.75
特点
铝是一种轻便，高导电性，反射性和无毒性金属，可以轻松加工。 金属的耐久性和众多有利特性使其成为许多工业应用的理想材料。
历史
古代埃及人使用铝化合物作为染料，化妆品和药品，但直到5000年后，人们才发现如何冶炼纯金属铝。 毫不奇怪，生产铝金属的方法的发展与19世纪电力的出现是一致的，因为铝冶炼需要大量的电力。
1886年查尔斯马丁霍尔发现铝可以采用电解还原生产，这是铝生产的一个重大突破。
在那之前，铝比黄金更贵，更贵。 然而，在霍尔发现的两年内，铝业公司正在欧洲和美国建立。
在20世纪期间，铝需求大幅增长，特别是在运输和包装行业。
虽然生产技术没有实质性改变，但它们的效率显着提高。 在过去的100年中，生产一个单位铝的能源消耗量减少了70％。
生产
从矿石中生产铝取决于从铝土矿中提取的氧化铝（Al2O3）。 铝土矿通常含有30-60％的氧化铝（通常称为氧化铝），并且经常在地球表面附近被发现。 这个过程可以分为两部分; （1）从铝土矿中提取氧化铝，以及（2）从氧化铝中冶炼铝金属。
正常情况下使用所谓的拜耳法分离氧化铝。 这涉及将铝土矿粉碎成粉末，将其与水混合以制备浆料，加热并加入苛性钠（NaOH）。 苛性钠溶解氧化铝，使氧化铝通过过滤器，留下杂质。
然后将铝酸盐溶液排入除尘器罐中，在其中加入氢氧化铝颗粒作为“种子”。 搅拌和冷却导致氢氧化铝沉淀到种子材料上，然后加热并干燥以产生氧化铝。
在查尔斯马丁霍尔发现的过程中，电解电池用于从氧化铝中熔炼铝。
加入到电池中的氧化铝在1742°F（950℃）下溶解在熔融冰晶石的氟化浴中。
10,000-300,000A的任何直流电通过混合物从电池中的碳阳极发送到阴极壳。 这个电流将氧化铝分解成铝和氧。 氧气与碳反应产生二氧化碳，而铝则被吸引到碳阴极电池内衬。
然后可以收集铝并将其带到可以回收铝材料的炉子中。 今天生产的全部铝的约三分之一来自回收材料。 根据美国地质调查局，2010年最大的铝生产国是中国，俄罗斯和加拿大。
应用
铝的应用数量太多，无法列出，而且由于金属的特殊性能，研究人员正在定期寻找新的应用。
一般来说，铝及其多种合金被用于三大行业; 运输，包装和建筑。
各种形式和合金中的铝对飞机，汽车，火车和船只的结构部件（框架和车身）至关重要。 一些商用飞机中有70％由铝合金制成（按重量计算）。 无论零件是否需要耐应力或耐腐蚀性，或耐高温性，所用合金的类型取决于每个零部件的要求。
所生产的全部铝的约20％用于包装材料。 铝箔是一种合适的食品包装材料，因为它无毒，而且由于其低反应性并且对光，水和氧气不可渗透，所以它也是化学产品的合适密封剂。 仅在美国，每年就有约1000亿个铝罐被运输。 其中一半以上最终被回收。
由于其耐久性和耐腐蚀性，每年生产的铝约15％用于建筑应用。 这包括窗户和门框，屋顶，壁板和结构框架，以及排水沟，百叶窗和车库门。
铝的导电性也可以用于长距离导线。 用钢加强，铝合金比铜更具成本效益，并且由于重量轻而减少下垂。
铝的其他应用包括消费电子产品的外壳和散热器，街道照明灯杆，石油钻塔顶部结构，镀铝窗户，炊具，棒球棒和反光安全装置。
资料来源：
街，亚瑟。 ＆Alexander，WO 1944. 金属在人的服务 。 第11版（1998）。
美国地质勘探局。 矿物商品摘要：铝（2011）。 http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/