Хөндлөнгийн шинж чанар, шинж чанар, түүх, хэрэглээ
Хөнгөнцагаан (хөнгөн цагаан гэж нэрлэдэг) нь дэлхийн царцдасын хамгийн элбэг байдаг метал элемент юм. Үүнээс гадна бид маш их зүйлийг ашигладаг. Жилд 41 сая тонн хайлуулж, өргөн хэрэглээний програмуудтай. Автомашины савнаас шар айраг лааз, цахилгааны утаснаас онгоцны арьс хүртэл хөнгөн цагаан бол бидний өдөр тутмын амьдралын маш том хэсэг юм.
Үл хөдлөх хөрөнгө
- Атомын тэмдэг: Ал
- Атомын дугаар: 13
- Элементийн ангилал: Шилжилтийн дараах метал
- Нягт: 2.70 г / см3
- Хайлуулах цэг: 1220.58 ° F (660.32 ° C)
- Буцалгах цэг: 4566 ° F (2519 ° C)
- Moh's Hardness: 2.75
Онцлог шинжүүд
Хөнгөн цагаан нь хөнгөн, өндөр дамжуулагч, тусгал, хоргүй металлыг хялбархан боловсруулж болох юм. Металлын бат бөх, олон төрлийн давуу талууд нь үйлдвэрлэлийн олон төрлийн хэрэглээнд тохиромжтой материал юм.
Түүх
Эртний египетчүүд хөнгөн цагааны нэгдэл нь будаг, гоо сайхны бүтээгдэхүүн, эм бэлдмэл хэрэглэсэн боловч 5000 жилийн дараа хүмүүс цэвэр металлын хөнгөн цагааныг хэрхэн яаж цэвэрлэв. 19-р зууны үед хөнгөн цагааны металл үйлдвэрлэх аргуудыг боловсруулснаар хөнгөн цагааны хайлш ихээхэн хэмжээний цахилгааныг шаарддаг тул гайхмаар зүйл биш юм.
1886 онд Чарльз Мартин Холл хөнгөн цагааны электролитийн бууралтаар үйлдвэрлэж болох үед хөнгөн цагаан үйлдвэрлэлийн томоохон нээлт болжээ.
Тэр цагаас эхлэн хөнгөн цагаан алтнаас илүү үнэтэй, алтан үнэтэй байв. Гэсэн хэдий ч, Hall-н нээлтээс хойш хоёр жилийн дотор хөнгөн цагааны компаниуд Европ болон Америкт байгуулагдсан.
20-р зууны үед хөнгөн цагааны эрэлт ялангуяа тээвэр, сав баглаа боодлын үйлдвэрлэлд ихээхэн өссөн.
Хэдийгээр үйлдвэрлэлийн техник нь ихээхэн өөрчлөгдөөгүй боловч тэдгээр нь илүү үр дүнтэй болсон. Өнгөрсөн 100 жилийн хугацаанд хөнгөн цагааны нэг нэгж үйлдвэрлэх эрчим хүчний хэмжээ 70% -иар буурсан байна.
Бүтээгдэхүүн
Хөнгөн цагааны исэл (Al2O3) -аас хөнгөн цагааны хүдэр олборлолт нь хүдэр хүдрээс олборлосон хүдэр юм. Боксит нь ихэвчлэн 30-60% хөнгөн цагааны ислийг агуулдаг (ихэвчлэн хөнгөнцагаан гэж нэрлэдэг) бөгөөд гадаргуугийн ойролцоо байдаг. Энэ үйл явцыг хоёр хэсэгт хувааж болно. (1) бокситоос хөнгөн цагааны хүдрийг олборлох, (2) хөнгөн цагааны металлыг хөнгөн цагааны хайлшаар хайлуулах.
Хөнгөн цагааны ялгах ажиллагааг ихэвчлэн Байер процесс гэж нэрлэдэг. Энэ нь бокситыг нунтаг болгон хөргөж, усаар хольж, саармагжуулж, халааж, идэмхий натри (NaOH) нэмнэ. Мөөгөнцөр сод нь хөнгөн цагааны уусмалыг уусгана.
Үүний дараа хөнгөн цагааны гидроксидын тоосонцорыг "үр" гэж нэмнэ. Хөнгөн цагааны гидроксидыг үрийн материал руу шахаж, хөргөж, дараа нь хөнгөн цагааны боловсруулалт хийж халааж, хатаана.
Чарльз Мартин Холл танхимаас нээсэн хөнгөн цагааны хөнгөн цагааны хайлшийг электролитийн эсүүдийг ашигладаг.
Аганд дамжин асгарсан хөнгөнцагаан 1742F ° (950C °) -д хайлсан крулиттай фторжуулсан усанд ууссан байна.
10,000-300,000А-аас хаана ч шууд урсдаг кардодын бүрхүүлд холимогоор нүүрстөрөгчийн анодоос гарган авдаг. Энэ цахилгаан гүйдэл нь хөнгөн цагааны хүчилтөрөгч болон хүчилтөрөгчийг эвддэг. Хүчилтөрөгч нүүрсхүчлийн хийтэй нүүрстөрөгчийн давхар исэл үүсгэдэг бол хөнгөнцагаан нүүрстөрөгчийн катодын эсийн доторлогоонд татагддаг.
Дараа нь хөнгөн цагааны дахин боловсруулж болох хөнгөн цагаан материалыг нэмж болох зууханд цуглуулж авна. Өнөөдөр үйлдвэрлэсэн бүх хөнгөн цагааны гуравны нэг орчим нь дахин боловсруулсан материалаас гардаг. АНУ-ын Геологийн судалгаагаар 2010 онд хөнгөн цагааны үйлдвэрлэгч томоохон улсууд нь Хятад, Орос, Канад улс байв.
Програмууд
Хөнгөн цагааны хэрэглээ нь жагсаалтад хэтэрхий олон байна. Металлын тусгай шинж чанарууд нь шинэ програмуудыг байнга хайж байдаг.
Ерөнхийдөө хөнгөн цагаан, олон хайлшийг гурван гол салбарт хэрэглэдэг. тээвэрлэлт, савлалт, барилгын ажил.
Хөнгөн цагаан нь янз бүрийн хэлбэр, хайлшаар хийгддэг бөгөөд нисэх онгоц, авто машин, галт тэрэг, завь бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (хүрээ, бие) -тэй холбоотой юм. Зарим арилжааны агаарын хөлгийн 70% нь хөнгөн цагааны хайлшаас бүрддэг (жингээр хэмждэг). Энэ хэсэг нь стресс, зэврэлтээс хамгаалагдсан, өндөр температурт тэсвэртэй байхыг шаарддаг эсэхээс үл хамааран ашигладаг хайлшны төрлүүд нь бүрэлдэхүүн хэсэг бүрээс хамаардаг.
Бүх хөнгөн цагааны ойролцоогоор 20% нь баглаа боодлын материалд ашиглагддаг. Хөнгөн цагаан тугалган цаас нь хүнсний зориулалтын баглаа боодлын материал бөгөөд хоргүй, учир нь химийн бүтээгдэхүүнийг урвалд оруулдаггүй, гэрэл, ус, хүчилтөрөгчөөр нэвчдэггүй тул тохиромжтой бүтээгдэхүүн юм. АНУ-д л гэхэд 100 орчим тэрбум хөнгөн цагааны лаазыг жил бүр ачуулдаг. Эдгээрийн талаас илүү нь дахин боловсруулагддаг.
Зэврэлтээс хамгаалах хугацаа, зэврэлтээс хамаарч жил бүр үйлдвэрлэдэг хөнгөн цагааны 15% -ийг барилгын ажлын хэрэглээнд ашигладаг. Үүнд цонх, хаалганы хүрээ, дээврийн, салаа, бүтцийн хүрээ, хаалга, гаражийн хаалга зэрэг багтана.
Хөнгөн цагаан цахилгаан дамжуулах чанар нь урт хугацааны дамжуулах шугамд ажиллах боломжийг олгодог. Ган, хөнгөнцагааны хайлшаар бэхжүүлсэн нь зэсээс илүү өртөг багатай, хөнгөн жинтэйгээсээ илүү хямд үнэтэй байдаг.
Хөнгөн цагааны бусад хэрэглээнд хэрэглэгддэг электроникийн бүрхүүл, дулаан шингээгч, гудамжны гэрэлтүүлгийн шон, тос тосолгооны дээд бүтэц, хөнгөнцагаан бүрхүүлтэй цонх, хоол хийх сав, бейсболын саравч, цацруулагч төхөөрөмжийн аюулгүйн төхөөрөмж зэрэг бусад хэрэглээ.
Эх сурвалж:
Гудамж, Артур. & Александр, WO 1944. Хүний үйл ажиллагааны метал . 11-р хэвлэл (1998).
USGS. Ашигт малтмалын түүхий эдийн хураангуй: Хөнгөн цагаан (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/