铝基本知识介绍

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:820

    发现小史 
    aluminium一词是从古罗马语alumen(明矾)衍生而来的。1746年德国科学家波特(J.H.Pott)用明矾制得氧化。1807年英国人戴维(H.Davy)试图电解熔融氧化铝得到属。第二年戴维给预想的金属取名为alumium,后改为aluminium。1825年丹麦科学家奥斯忒(H.C.Oersted)用钾齐还原无水氯化铝,获得几毫克金属铝。1827年德国科学家沃勒(F.Wohler)用钾还原氧化铝得到少量金属铝。1854年法国科学家德维尔(S.C.Deville)用钠还原NaAlCl4配合盐制得铝,并建厂生产一些头盔、餐具及玩具,其价格昂贵,等同于黄金。1886年(美)霍尔(Hall)和(法)埃鲁特(Heroult)同时提出了冰晶石—氧化铝熔盐电解炼铝方法。1888年美国匹兹保建立第一家电解铝厂,铝生产进入一个新阶段。1956年世界铝产量超过,跃居有色金属首位。
   
1、自然属性
    铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,地壳中铝的含量约为8%(重量),仅次于氧和硅,具第三位。在金属品种中,仅次于钢,为第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性,是当今最常用的工业金属之一,不仅重量轻,质地坚,而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性,是国民经济发展的重要基础原材料。
    铝的比重2.7,密度约为一般金属的1/3。而常用铝导线的导电度约为铜的61%,导热度为的一半。虽然纯铝极软且富延展性,但仍可靠冷加工及做成合金来使它硬化。铝土矿是铝的重要来源,制造一镑氧化铝约需要两磅铝土矿,而制造一磅金属铝也需要两磅氧化铝。
    2、铝的品种分类
    根据铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝(铝的含量99.93%-99.999%)、工业高纯铝(铝的含量99.85%-99.90%)、工业纯铝(铝的含量98.0%-99.7%)。
    3、铝的质量标准
    铝锭质量必须符合国标GB/1196-1993标准。其中,AL99.80和AL99.70的铝含量规定不得小于99.80和99.70。按国家标准(GB/T1196-93)应叫“重熔用铝锭”,不过大家叫惯了“铝锭”。它是用氧化铝-冰晶石通过电解法生产出来的。 铝锭进入工业应用之后有两大类:铸造铝合金和变形铝合金。铸造铝及铝合金是以铸造方法生产铝的铸件;变形铝及铝合金是以压力加工方法生产铝的加工产品:板、带、箔、管、棒、型、线和锻件。按照重熔用铝锭国家标准,“重熔用铝锭按化学成分分为6个牌号,分别是Al99.85、Al99.80、Al99.70、Al99.60、Al99.50、Al99.00”(注:Al之后的数字是铝含量)。 目前,有人叫的“A00”铝,实际上是含铝为99.7%纯度的铝,在伦敦市场上叫“标准铝”。大家都知道,我国在五十年代技术标准都来自前苏联,“A00”是苏联国家标准中的俄文牌号,“A”是俄文字母,而不是英文“A”字,也不是汉语拼音字母的“A”。和国际接轨的话,称“标准铝”更为确切。 标准铝就是含99.7%铝的铝锭,在伦敦市场上注册的就是它。
    4、铝的主要用途
    近五十年来,铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。在建筑业上,由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用;在航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料;在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆;此外,汽车制造、集装箱运输、日常用品、家用电器、机械设备等都需要大量的铝。
随着国民经济快速发展,我国已逐渐成为“全球加工基地”,钢铁、有色等基础工业蓬勃发展,近几年来,电解铝产量猛增,使中国成为全球最大的铝生产国。[next]
    同时,我国在全球铝市中也正发挥着重大的作用,由于近年来我国的需求增长势头强劲,所以中国供需基本面的变化,通过国际贸易直接影响世界的铝市平衡状况。
    但我国的原铝供应却存在较多不确定因素,这一不确定性来自氧化铝供应的持续吃紧、部分原因是中国体制弊端而引发的电力短缺。由于受自身资源的限制,以及采矿、初级矿产品开发等领域一段时期内投资不足的影响,使得我国这几年相继出现严重的原材料短缺,每年需要从国外购买大量的氧化铝,2004年进口587万吨氧化铝。
   除了原料氧化铝和电能问题外,政府对于高于国内消费增长部分的原铝供应,已开始施行限制政策,目的是控制目前有些过热的电解铝行业。但无论是电力短缺还是氧化铝供应问题,对中国铝生产的整体影响是有限的。
    铝的性质 
    铝的标准电极电势(25℃)-1.662伏,电化当量0.3356克/(安•时)。纯度为99.99%的金属铝的主要物理性质如下:密度(20℃)为2.70g/cm3;熔点为660.1℃;沸点为2520℃;平均比热(0~100℃)为917 J/ kg•K;熔化热为10.47kJ/mol;汽化热为291.4 kJ/mol(估算值);热导率(0~100℃)为238W/(m•K);电阻率(20℃)为2.67μΩ/cm。
    铝的资源 
    铝在地壳中的平均含量为7.47%,次于氧和硅居第三位。全世界已查明的铝土矿的工业储量约250亿吨,加上远景储量共约350亿吨。储量丰富和产量较大的国家有几内亚、澳大利亚、巴西、牙买加、印度等国。这些国家的铝土矿多属于高铁低硅的三水铝石型,适合于用较简单的拜耳法生产氧化铝。 中国已探明的铝土矿主要分布于河南、山西、贵州、山东、广西等地,除个别地区外都为低铁高铝的一水硬铝石型。中国还有丰富的明矾石矿。浙江、安徽两省有以亿吨计的钾明矾石资源,是生产氧化铝和钾肥的原料。此外,在云南等地也发现有较丰富的霞石资源。
    铝的制取 
    铝的制取包括由矿石生产氧化铝,再由氧化铝生产金属铝两大部分。氧化铝生产方法主要有拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法,其产量约占全世界氧化铝总产量的95%左右。
    铝的特性
    铝最重要的特性是质轻,比重2.7,密度约为一般金属的1/3。而常用铝导线的导电度约为铜的61%,铝也有很高的导热度,为银的一半,纯铝熔点摄氏660度。虽然纯铝极软且富延展性,但仍可靠冷加工及作成合金来使它硬化,常用的合金元素是铜、、矽、铁。因为对许多化学药品有抗药性及在室外使用的耐久性,铝是一种很有用的金属。黏土状的铝土矿是铝的重要来源,铝土矿含有50-60%的氧化铝,制造一磅铝约需要10千瓦的小时的电力,因此廉价的电对炼铝工业非常重要。铝最大的用途是在运输和建筑业。铝广泛地用在各种交通工具的制造上,在建筑业上,由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大的应用高强度钢线补强的铝缆,厨房用具则是铝最早的用途,在今日仍为一个极为广大的市场。基于其化学抗药性,铝特别适合用在化学药品制造和储运的构件上,铝对氧的亲合力很高,故也大量用于钢和铁的除氧剂。世界上的产铝量集中于美国、前苏联、加拿大、澳洲、巴西、挪威,上列国家的产铝量占全球产量的60%以上。铝的供应来源除了新铝外,回收铝也占有很高的比例,回收铝又分为旧料回收(主要来源是饮料罐和汽车废件)、新料回收(加式过程中的铝屑)两种。由于环保意识升高,回收铝量年年创新高。1980年代未期以来,世界铝价就不断重挫,其中最大的原因就是苏联瓦解后为换取外汇而对西方大量输出铝,最明显的影响就是LME的库存量由1990年底的315,600吨暴升到144万吨以上。由于铝的化学性质好,所以取代了很多原料既有用途,如饮料罐和建材,美国铝的最大消耗是发生在制罐和馐业,约占全美用量的28%,接着是运输业约19%,再来是房屋和建筑业约18%。

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