L’alluminio è uno dei metalli più abbondanti nella crosta terrestre.
L’alluminio ha un colore bianco-argenteo, peso leggero ed elevata conducibilità elettrica. Il metallo fonde a una temperatura di 660 °C. Tra i vantaggi notati ci sono bassa densità, resistenza abbastanza elevata, eccellente conduttività termica e resistenza alla corrosione.
Per questo motivo è considerato uno dei metalli tecnici più importanti. Le leghe di alluminio sono ottenute mediante fusione, lavorazione del ferro e altri metodi.
Essere nella natura
Uno dei metalli più comuni è l’alluminio. Occupa l’8,8% dell’intera massa della crosta terrestre. I suoi composti sono bauxite, alluminosilicati, corindone. La maggior parte della crosta terrestre è costituita da alluminosilicati. La bauxite è una delle rocce da cui si estrae l’alluminio.
Quasi tutto l’alluminio metallico in natura si trova solo nei composti. In rari casi, l’alluminio metallico puro si trova in quantità molto piccole. Tra i principali collegamenti si segnalano i seguenti:
- Bauxite;
- Nefeline;
- Alunit;
- Allumina;
- Corindone;
- Feldspati;
- Caolinite;
- Berillo;
- Crisoberillo
Si trova anche nelle acque naturali sotto forma di composti a bassa tossicità come il fluoro. L’alluminio puro contiene solo l’isotopo stabile 27 AI.
Come si ottiene l’alluminio
L’elemento chimico alluminio è abbastanza difficile da ottenere nella sua forma pura. Per ottenere l’alluminio, sarà necessario effettuare molti passaggi per separarlo dagli altri elementi. Come si ottiene l’alluminio?
Il processo stesso consiste in diverse fasi: macinazione del minerale di bauxite ed estrazione dell’allumina, ottenendo da essa l’elemento finale. In altre parole, si chiama allumina cristallina, che viene elettrolizzata in criolite. Punto di fusione 960 – 970 °C. Questa procedura richiede una grande quantità di elettricità, quindi la produzione della sostanza si trova spesso vicino a centrali elettriche di grandi dimensioni.
Dove e come viene prodotto l’alluminio
L’estrazione e la produzione dell’alluminio si compone generalmente di tre fasi. La prima e la seconda fase sono la produzione di bauxiti e la formazione di allumina da esse. In quest’ultimo si ottiene un materiale puro dall’allumina nel processo di elettrolisi. Per 4-5 tonnellate di minerale contenente alluminio, ci sono 2 allumina e 1 alluminio.
L’estrazione di alluminio nel mondo può essere ricavata da altri minerali di alluminio, ma la bauxite è considerata la più comune. La loro base è l’ossido di alluminio e altri minerali. La qualità è determinata dall’alto contenuto di metallo. Lo stock mondiale totale di minerali di alluminio è di oltre 18 miliardi di tonnellate. Data l’attuale produzione di alluminio nel mondo per paese, dovrebbe bastare per più di un secolo.
La maggior parte delle bauxiti si trova in paesi con una cintura tropicale. Solo il 73% si trova in India, Guinea e Australia. La maggior parte delle bauxiti è concentrata in Guinea. Hanno un’alta qualità e un minimo di impurità minerali. Secondo le stime del 2014, tali paesi sono noti come leader nella produzione di alluminio: Cina, Australia, Brasile, Guinea, India, Giamaica, Russia e Kazakistan.
Di norma, l’estrazione dell’alluminio viene eseguita con un metodo aperto. Con l’aiuto di attrezzature speciali, viene rimosso uno strato di crosta terrestre, che viene trasportato per la fase successiva della lavorazione. Ci sono punti di estrazione di minerali profondi. Per ottenerlo, devi costruire miniere. La miniera più profonda è in Russia. La sua profondità è di 1550 metri.
La Russia è al 7° posto nella classifica mondiale in termini di produzione di alluminio. Ci sono più di cinquanta depositi in questo paese. Uno dei più antichi è considerato Radynskoye, situato nella regione di Leningrado. Tra tutti i siti minerari di alluminio in Russia, ci sono Cappuccetto Rosso, Kalinskoye, Novo-Kalinskoye a Severouralsk e Cheremuzovskoye nella regione di Sverdlovsk. Il nostro paese è anche famoso per un’ampia varietà di impianti di produzione dei metalli. Il più grande in Russia e non solo è Rusal, che produce oltre 3 milioni di tonnellate di metallo.
Proprietà fisiche e chimiche
Le principali proprietà fisiche dell’alluminio sono l’elevata conduttività termica, quasi il doppio di quella dell’acciaio. Inoltre, ha una densità tre volte inferiore a quella del ferro e dello zinco. E a tutto ciò vale la pena aggiungere l’elevata resistenza del materiale. L’alluminio reagisce con tali sostanze: rame, magnesio, silicio e altri.
Proprietà chimiche dell’alluminio:
- Formazione di composti ionici e covalenti;
- Elevata energia di ionizzazione;
- Elevata densità di carica insieme a cationi di altri materiali simili;
- Bassa suscettibilità alla corrosione;
- Reazione con ossigeno, alogeni, non metalli, fluoro, zolfo, azoto, carbonio, acqua.
Applicazioni in metallo
L’alluminio è stato ampiamente utilizzato come materiale strutturale. I suoi principali vantaggi sono la leggerezza, la flessibilità di stampaggio, la resistenza alla corrosione, un alto livello di conducibilità termica o elettrica e composti non tossici. Sono questi vantaggi che hanno portato al suo uso diffuso nella produzione di utensili da cucina, contenitori per imballaggio e fogli per l’industria alimentare.
Parlando delle carenze, dobbiamo prima di tutto notare la bassa forza. Pertanto, all’alluminio è stata aggiunta una piccola proporzione di rame e magnesio. Inoltre, il materiale viene utilizzato con successo nella produzione di ingegneria elettrica, poiché la sua conduttività elettrica è di alto livello. L’unico aspetto negativo è la difficoltà di saldatura a causa del forte film di ossido.
Il metallo leggero viene utilizzato in vari tipi di trasporto. Nel campo dell’aviazione, è il principale materiale strutturale. L’uso dell’alluminio ha interessato anche l’industria navale. Con l’aiuto di leghe, da esso vengono prodotti scafi, ponti e attrezzature per navi.
Applicazione come agente riducente
L’alluminio è stato utilizzato con successo come agente riducente. Il recupero dell’alluminio dei metalli è abbastanza comune. La fusione dell’alluminio consente di ripristinare rari tipi di metalli. Viene utilizzato anche per la pirotecnica.
Tipi di leghe
Per la produzione di materiali strutturali è necessaria una maggiore resistenza. L’alluminio non ne possiede, quindi è combinato con altri elementi chimici in quantità minore. Le leghe più comuni:
- Alluminio-magnesio. Sono caratterizzati da elevata resistenza, flessibilità, resistenza alla corrosione, resistenza alle vibrazioni e saldabilità. La percentuale di magnesio nelle leghe non supera il 6%.
- Alluminio-manganese. Hanno anche elevata resistenza, duttilità, resistenza alla corrosione e saldabilità.
- Alluminio-rame. Uno dei più high tech. Una versione migliorata degli acciai a basso tenore di carbonio. Uno svantaggio significativo è la suscettibilità alla corrosione.
Alluminio nella gioielleria
Il metallo era di particolare pregio durante il periodo di Napoleone III. A quel tempo ne venivano ricavati gioielli, bottoni, piatti. È stata valutata insieme a oro e argento. Ma la domanda di gioielli in alluminio è svanita rapidamente quando sono emerse nuove opportunità minerarie.
Altre applicazioni
Il metallo leggero è utilizzato in vari settori, inclusa l’industria militare. Questo di solito si applica alla produzione di armi. È anche noto il suo utilizzo nella tecnologia missilistica come propellente solido e componenti combustibili.
Tossicità dei metalli
Sebbene l’alluminio sia molto comune nel mondo, gli esseri viventi non lo usano a causa della sua bassa tossicità. I suoi composti hanno a lungo un effetto dannoso su persone e animali. Acetato e idrossido di alluminio hanno la maggiore influenza. Hanno un effetto negativo sul sistema nervoso e sulla funzione escretrice del corpo.
Fatti interessanti sull’alluminio
Questo metallo ha le seguenti caratteristiche:
- I suoi composti esistono non solo sul nostro pianeta, ma anche sulla Luna e su Marte;
- Il corpo umano contiene più di 100 mg di questa sostanza;
- Il fabbisogno giornaliero è di 2,4 mg;
- La maggior parte dell’elemento chimico si trova nelle mele;
- La prima barra di metallo puro è stata prodotta nel 1932.
