Aluminiul

Aluminiul

Aluminiul, cel mai raspandit element metalic din scoarta pamantului, a capatat, in secolul nostru, o importanta deosebita. Dupa fier, a devenit metalul cu cea mai larga intrebuintare. Datorita proprietatilor sale s-ar putea spune ca fara aluminiu progresul civilizatiei umane si chiar nasterea unor noi domenii de activitate tehnico – industriala, inclusiv zborurile cosmice, ar fi de neconceput.

Denumirea aluminiului deriva de la sulfatul dublu de aluminiu si potasiu (alaun), substanta cunoscuta la romani sub denumirea de "alumen" si folosita ca mordant in vopsitorie.

In natura nu se afla in stare libera, ci numai sub forma de combinatii chimice ca oxizi sau silico – aluminati. Cel mai utilizat minereu pentru fabricarea aluminiului este bauxita, in care aluminiul se gaseste, in special, sub forma de hidroxid. Aceasta a fost descoperita pentru prima data in localitatea Les Baux (Franta), de unde I se trage si numele si unde se gaseste in cantitate foarte mare. De asemenea rezerve importante de bauxita se afla in U.S.A., Rusia, Australia, Brazilia, India, etc.

Aluminiul a fost obtinut pentru prima data de H.C. Oersted in 1925 si in anul 1927 de F.Wohler. In descrierea proprietatilor aluminiului, Wohler sustinea ca este unul din metalele cele mai usor corodabile.

Saint – Claire Deville, la Ecole Normale din Paris, prepara si el aluminiul pentru a–i studia proprietatile, cu care ocazie gaseste, dimpotriva, ca este unul dintre metalele care se oxideaza cel mai greu. El constata ca in aer liber aluminiul se conserva excelent, datorita formarii unei pojghite subtiri de oxid care apara restul metalului de coroziune. Este vorba deci de un fenomen cunoscut sub denumirea de pasivizare.

Proprietatile interesante pe care le – a remarcat la aluminiu il determina pe Saint – Claire Deville sa se preocupe intens pentru fabricarea acestui metal. Cu sprijinul financiar al guvernului francez al lui Napoleon al III–lea el reuseste sa prezinte, in 1855 la Expozitia universala din Paris, o bara de aluminiu, in greutate de cateva zeci de kilograme, obtinuta din bauxita. Deville numeste acest metal foarte usor si stralucitor (ca argintul) "argint de lut", insa metoda sa pentru obtinerea aluminiului nu a putut fi extinsa deoarece era prea scumpa.

Aluminiul este un metal alb-argintiu si care poseda o mare plasticitate. Cristalizeaza in sistemul cubic cu fete centrate fara a mai avea si alte forme alotropice. Din punct de vedere al proprietatilor fizice se remarca in primul rand faptul ca este un metal usor, avand o greutate specifica, la 200 C, de 2,7 kg/dm3. Datorita acestei proprietati este intrebuintat, cantitati mari, ca metal sau sub forma de aliaj in industria aeronautica si navala.

Dintre proprietatile fizice deosebite pe care le mai are aluminiul trebuie mentionate buna conductibilitate termica si electrica. La temperatura de 200 C, rezistivitatea electrica are o valoare de 0,027 mm2/m, iar conductibilitatea termica de 2,176 J/cm.s.0 C. datorita acestor calitati aluminiul este folosit in industria electrotehnica sub forma de sarma, inlocuind conductorii electrici din cupru care sunt mai scumpi.

Este un metal maleabil si ductil, ale carui proprietati mecanice sunt influentate de impuritatile pe care le contine, precum si de procedeul de prelucrare la care a fost supus. Ca urmare, poate fi tras sub forma de sarma sau laminat in foite subtiri (0,005 mm grosime), utilizate la ambalarea produselor alimentare, farmaceutice si in alte scopuri. Fiind un metal cu proprietati diferite are numeroase utilizari in foarte multe domenii. Ca urmare, productia mondiala de aluminiu, in anul 1970, a atins 10.000.000 tone pe an. Printre tarile producatoare de aluminiu se numara si Romania a carei productie de aluminiu depaseste in prezent 200.000 tone pe an. Productia de aluminiu la noi in tara a inceput in anul 1965 la Intreprinderea de aluminiu Slatina. Cea mai mare parte din productia de aluminiu se obtine prin electroliza aluminei topite. Deoarece bauxita, pe langa Al2O3; contine numeroase impuritati (SiO2; Fe2O3; TiO2; CaO; etc.) in prima faza sunt necesare o serie de operatii pentru obtinerea aluminei pure. Daca bauxita are un continut mai mic de 8% SiO2 obtinerea aluminei pure se face dupa procedeul Bayer, aplicat si in tara noastra.

Procedeul poarta numele chimistului K.I.Bayer, care l-a conceput si experimentat la Petrograd, la sfarsitul secolului trecut. Potrivit acestui procedeu bauxita macinata este descompusa cu ajotorul unei solutii concentrate de hidroxid de sodiu, la o temperatura de 180-2000 C si la o presiune de 18-30 at., dupa reactia:

Al2O3 *H2O+2 NaOH=2 NaAlO2+ 2 H2O

In continuare, produsul rezultat din reactie este trecut intr-un bazin cu apa unde aluminatul de sodiu se dilueaza si trece in solutie, iar rezidurile raman pe fundul bazinului sub forma unui mal, numit namol rosu. Dupa decantare si filtrare, solutia de aluminat de sodiu se dilueaza cu apa, operatie care se face intr-un recipient, obtinandu-se descompunerea aluminatului de sodiu, potrivit reactiei:

2AlO2Na + 4H2O= 2 NaOH+2Al(OH)3.

Alumina hidratata rezultata din reactie precipita, iar hidroxidul de sodiu ramane in solutie. Dupa filtrare, alumina hidratata se calcineaza urmand a fi dizolvata in criolit topit si supusa electrolizei, care reprezinta o alta etapa importanta din metalurgia aluminului.

Aluminiul are multe intrebuintari de aceea astazi industria aerospatiala este de neconceput fara aluminiu si aliajele sale. Si in mijloacele de transport terestre (automobile, vagoane de cale ferata, etc.) aluminiul isi aduce o importanta contributie. De asemenea, vastele retele elctrice cu ajutorul carora energia electrica este transportata la mari distante nu s-ar fi putut realiza numai pe baza de cupru, fara aportul aluminiului.

download