Tento stříbrný kov se používá v mnoha průmyslových odvětvích: v automobilovém průmyslu, výrobě letadel, ve stavebnictví a samozřejmě v energetice. Hliník je 13. elementem v periodické tabulce Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva. V současné době se odhaduje, že se jedná o přibližně 8% celkové hmotnosti pevné zemské kůry a je to třetí chemický prvek z hlediska prevalence na planetě Zemi, který dává cestu pouze kyslíku a křemíku.
Historie objevování
Protože však hliník má vysokou chemickou aktivitu, prakticky se v přírodě nevyskytuje, a proto se na rozdíl od mnoha jiných kovů stal známým až na počátku 19. století, kdy byl hliník formálně získán.
V 1824, dánský fyzik v procesu elektrolýzy nejprve získal hliník. Ačkoliv kov obsahoval nečistoty rtuti a draslíku, jedná se o první osvědčený případ výroby hliníku v laboratoři.
Jméno vědce, který vedl k revoluční metodě, byl Hans Christian Oersted. Vývoj technologií pro jeho výrobu v průmyslové výrobě však trval téměř půl století. Většina přírodního hliníku se nachází v kamenných kamenivech. Díky tomuto minerálu dostal hliník své jméno, které v latinštině zní Alumen.
Hliníková ruda
V moderním světě, ve výrobě hliníku, hliníková ruda, rozšířený v přírodě, je používán - bauxit. Bauxitové horniny jsou jílovité horniny, které zahrnují různé hydroxidové modifikace s nečistotami, jako je chrom, křemík, titan, síra, vanad, uhličitan horečnatý, vápník a železo.
V bauxitu lze nalézt téměř polovinu chemických prvků periodické tabulky. Hodnota této rudy spočívá v tom, že kromě jedné tuny hliníku vytěženého ze čtyř tun bauxitu, jsou nečistoty také cenné pro průmysl. Bílý prášek, oxid hlinitý (Al2O3), který se také nazývá „oxid hlinitý“, se získává z bauxitu během zpracování. To je od hliníku elektrolýzou v moderních podnicích vyrábět kov.
Úloha elektrické energie ve výrobě
Při výrobě hliníku se spotřebuje obrovské množství elektrické energie. Aby bylo možné získat tunu kovu, je energie vynakládána tolik, že to bude stačit pro potřeby bytového domu na celý měsíc. Konkrétně 15 MW * h. Většina závodů na výrobu hliníku se proto nachází v blízkosti vodních elektráren, jaderných elektráren nebo mají vlastní tepelné elektrárny, jakož i rozvinutou strukturu elektrických systémů a sítí.
Vlastnosti hliníku
Hliník má vzácnou kombinaci vlastností, jako jsou:
- malá hmotnost;
- plast, elektrická vodivost;
- schopnost tvořit slitiny s jinými kovy.
Povrch hliníku je vždy pokryt velmi tenkým oxidovým filmem, který je velmi odolný a neumožňuje korozi hliníku. Tento materiál, horký i studený, se snadno zpracovává tlakem. Takové metody zpracování jako válcování, lisování, kreslení jsou často prováděny v podniku při výrobě určitých částí.
Další hodnotou hliníku je, že je netoxický, nehoří a nepotřebuje další zbarvení: díky tomu je jeho použití v automobilovém a leteckém průmyslu nepostradatelným prvkem. Duktilita hliníku je překvapující: bylo možné vyrobit plech a velmi tenký drát o tloušťce pouze 4 mikrony a tloušťka fólie je třikrát tenčí než lidský vlas.
Kvůli schopnosti hliníku tvořit sloučeniny s velkou skupinou chemických elementů, velká skupina slitin se objevila. Například kombinace hliníku a zinku se používá k výrobě pouzder pro různé typy tablet a telefonů, hliník v kombinaci hořčíku a křemíku se používá při výrobě různých typů motorů, jako součást podvozkových prvků a různých motorů. V energetickém průmyslu se používají různé slitiny.
Moderní věda pokračuje ve studiu a objevování nejnovějších typů slitin hliníku. Dnes neexistuje průmysl, kde se hliník nepoužívá. Je možné říci, že takové druhy průmyslu, jako je letectví, vesmír, energie, automobil, potraviny, elektronika, získaly svůj moderní vývoj díky hliníku a jeho slitinám.
Nemluvě o takové důležité vlastnosti, jako je tepelná vodivost. Koneckonců, tato vlastnost kovu je vyžadována při výrobě topných systémů, elektrických výrobků, v automobilovém a leteckém průmyslu, při výrobě brzdových systémů a podobně. Tepelná kapacita je proces přenosu tepelné energie ve fyzických tělech nebo jejich částicích z horkých na studené objekty na základě Fourierova zákona. Konkurentem hliníku v této oblasti je měď.
Jaký kov má vysokou tepelnou vodivost? To není naprosto přímočará otázka. Je známo, že hliník je při středních teplotách méně tepelně vodivý než měď, ale pokud jde o nízké teploty, totiž při 50 K, pak se významně zvyšuje tepelná vodivost hliníku, zatímco měď má nižší tepelnou vodivost. Teplota tání hliníku je 933, 61 K, což je přibližně 660 ° C, přičemž v tomto bodě klesají vlastnosti Al, jako je tepelná vodivost a hustota.
Hustota stříbřitého kovu je určena jeho teplotou a závisí na jeho stavu. Při teplotě 27 ° C je tedy hustota hliníku 2697 kg / m3 a při teplotě tání 660 ° C se jeho hustota rovná 2368 kg / m3 . Snížení hustoty kovu v závislosti na teplotě je dáno jeho expanzí přímým ohřevem.
Tabulky vlastností hliníku a mědi
Dále uvažujeme tabulky fyzikálních vlastností a tepelné vodivosti hliníku a mědi při různých teplotách.
- hustota Cu a Al, kg / m3;
- měrné teplo Cu a Al, J / (kg · K);
- tepelná difuzivita Cu a Al, m 2 / s;
- tepelná vodivost Cu a Al, W / (m · K);
- elektrický odpor Cu a Al, Ohm · m;
- Lorentzova funkce Cu a Al;
Tabulka fyzikálních vlastností hliníku
| T, K | kg / m3 | J / (kg · K) | m 2 / s | W / (m · K) | Ohm · m | L / L0 |
| 50 | - | - | 358 | 1350 | 0, 0478 / 0, 0476 | - |
| 100 | 2.725 | 483, 6 | 228 | 300, 4 / 302 | 0, 442 / 0, 440 | - |
| 200 | 2.715 | 800, 2 | 109 | 236, 8 / 237 | 1, 587 / 1, 584 | 0, 78 |
| 300 | 2.697 | 903, 7 | 93, 8 | 235, 9 / 237 | 2.733 / 2.733 | 0, 88 |
| 400 | 2.675 | 951, 3 | 93, 6 | 238, 8 / 240 | 3, 866 / 3, 875 | 0, 94 |
| 500 | 2.665 | 991, 8 | 88, 8 | 234, 7 / 236 | 4.995 / 5.020 | 0, 96 |
| 600 | 2, 652 | 1036, 7 | 83.7 | 230, 1 / 230 | 6.130 / 6.122 | 0, 95 |
| 700 | 2.626 | 1090, 2 | 78.4 | 224, 4 / 225 | 7, 350 / 7, 32 | 0, 96 |
| 800 | 2, 595 | 1153, 8 | 73, 6 | 220, 4 / 218 | 8.700 / 8.614 | 0, 97 |
| 900 | 2.560 | 1228, 2 | 69.2 | 217, 6 / 210 | 10, 18 / 10, 005 | 0, 99 |
| 933, 61s | 2, 550 | 1255, 8 | 68, 0 | 217, 7 / 208 | 10, 74 / 10, 565 | 1 |
| 933, 61 | 2.368 | 1176, 7 | 35.2 | 98.1 | - 24, 77 | 1, 06 |
| 1000 | 2.350 | 1176, 7 | 36.4 | 100, 6 | - 25, 88 | 1, 06 |
| 1200 | 2.290 | 1176, 7 | 39, 5 | 106, 4 | - 28, 95 | 1, 04 |
| 1400 | - | 1176, 7 | 42.4 | - | - 31, 77 | - |
| 1600 | - | 1176, 7 | 44, 8 | - | - 34, 40 | - |
| 1800 | - | 1176, 7 | 46, 8 | - | - 36, 93 | - |
Tabulka fyzikálních vlastností mědi
| T, K | kg / m3 | J / (kg · K) | m 2 / s | W / (m · K) | Ohm · m | L / L0 |
| 50 | - | - | - | 1250 | 0, 0518 | - |
| 100 | - | - | - | 482 | 0, 348 | - |
| 200 | - | - | 130 | 413 | 1, 048 | - |
| 300 | 8.933 | 385, 0 | 117 | 401, 9 / 401 | 1.725 | 0, 945 |
| 400 | 8, 870 | 3, 97, 7 | 111 | 391, 5 / 393 | 2.402 | 0, 961 |
| 500 | 8.628 | 408, 0 | 107 | 385, 4 / 386 | 3, 090 | 0, 976 |
| 600 | 8.779 | 416, 9 | 103 | 376, 9 / 379 | 3, 792 | 0, 976 |
| 700 | 8, 726 | 425, 1 | 99, 7 | 369, 7 / 373 | 4.514 | 0, 976 |
| 800 | 8.656 | 432, 9 | 96, 3 | 360, 8 / 366 | 5.262 | 0, 973 |
| 900 | 8.622 | 441, 7 | 93.3 | 355, 3 / 359 | 6, 041 | 0, 979 |
| 1000 | 8, 567 | 451, 4 | 90, 3 | 349, 2 / 352 | 6, 868 | 0, 979 |
| 1100 | 8.509 | 464, 3 | 85.5 | 337, 6 / 346 | 7.717 | 0, 972 |
| 1200 | 8.451 | 480, 8 | 80, 6 | 327, 5 / 339 | 8, 626 | 0, 970 |
| 1300 | 8.394 | 506, 5 | 75, 8 | 322, 1 / 332 | 9, 592 | 0, 972 |
| 1357, 6s | 8.361 | 525, 2 | 72.3 | 317 | 10.171 | 0, 972 |
| 1357, 6l | 8, 00 | 513, 9 | 41.2 | 175 | 21.01 | 1, 08 |
| 1400 | 7, 98 | 513, 9 | 42.7 | 175 | 21, 43 | 1, 08 |
Ze všeho výše uvedeného je jasně vidět, že hliník je jedním z prioritních kovů v průmyslu, ale má ještě jednu vlastnost: tento kov a jeho slitiny mohou být roztaveny více než jednou, aniž by ztratily své vlastnosti. Mimo jiné je ekonomičtější než těžba z rudy. Na jednu úsporu elektřiny tedy přesahuje 14 kW / h. Odhaduje se, že v současné době se používá 75% hliníku a jeho slitin.