Алюминий өндірісі. алюминийдің физикалық, химиялық, механикалық қасиеттері

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Алюминий өндірісі. Алюминийдің физикалық, химиялық, механикалық қасиеттері.

Алюминий өндіру .

Алюминий - жер қыртысында оттегінен кейін көп тараған элемент. Бұл эле- мент алғашқы рет таза күйінде 1825 жылы алынып, оның физикалық-химия- лық қасиеттерін 1845 жылдан бастап зерттеле бастаған. ЕліміздеҰлы Октябрь социалистік ревалюциясы жеңгеннен кейінгі кезеңде көптеген алюминий то- тығын (глинозем) өндіру, алюминийді электролиздеу заводтары салынып, гли- нозем алудың жаңа тәсілдерін табу жөнінде ғылыми-зерттеу жұмыстары жүр гізілді. Осының нәтижесінде Отанымызда алюминий өндірісі барынша өркен- деді. Ұлы Отан соғысы жылдарында (1943) 2 миллион тонна алюминий өнді- рілді.

Алюминий таза күйінде электротехникада, тамақ өндірісінде т. б. басқа ме- талдармен қоспа түрінде машина жасау өндірісі мен авияцияда жиі қолданы- лады. Сондықтан алюминий өндірісі елімізде халық шаруашылығының басты салаларының бірі болып табылады.

Өндірістік маңызы бар алюминий рудаларының қатарына боксит, нефалин, алунит, саз балшық, каолин рудалары жатады. Боксит - жер қыртысында көп кездесетін өндірістік мағызы зор алюминий рудасы. Осыған орай Отанымыз- дың алюминий өндірісі боксит рудасын өндіруге негізделген десек те бола- ды.

Боксит рудасына бай кендері СССР-де: Тихвинде, Оралда, Сібірде, Москва облысында, ал шет елдерде : Франция, Венгрия, Югославия, Италия, Греция мемлекеттерінде боксит рудасының кені болмағандықтан, олар бокситті бас- қа мемлекеттерден алады.

Боксит рудасының құрамы мынадай:30-57%Al2O3; 17-35% Fe2O3; 3-13%SiO2; 2-3% TiO2; 3% CaO; 10-18% H2O.

Нефалин рудасының құрамында сілтілік элементтер (Na2O2K2O) болғандық- тан, одан глиноземмен бірге жанама өнім ретінде поташ пен сода алынады. Бұл руданың бай қоры Хибин тауларының бөктері мен Кольск жарты аралы маңында кездеседі кездеседі.

Нефелин рудасының құрамы мынадай:29-30%Al2O3; 3-4%Fe2O3; 14-43%SiO2 2-3% CaO; 20% (NaO+K2O) .

Алунит рудасы да алюминий өндірісінің құнды шикізатына жатады. Бұл ру- даның бай кендері Азербайжанда, Қазақстанда, Өзбекстанда кездеседі.

Алунит рудасының құрамы мынадай:20-21% Al2O3; 40-42%SiO2; 4-5%FeO3; 4, 5-5% (Na2O+K2O) ; 22-23% SiO2; 6, 0-7, 0% H2O.

Алюминийдің қасиеттері

Алюминий күміс ақ түсті металл. Ол жеңіл металдарға жатады, жылуды жә- не электр тогын жақсы өткізеді, суықтай және ыстықтай өңдеуге икемді.

Химиялық қасиеттері жағынан алюминийй өте актив металлдардың қата- рына жатады. Қалыпты температурада ол галогендермен әрекеттесіп галидтер түзеді, мысалы:

2 Al + 3 Cl2 = 2 AlCl3

Aлюминий ауада өзгермейді, оның себебі металдың бетінде тығыз, берік алюминий оксидінің қабаты түзіледі де оны ары қарай тотығудан сақтайды.

Ұсақталған алюминийді қыздырғанда ауадағы оттегімен қуатты әрекеттесіп алюминий оксидін түзеді және көп жылу бөлініп шығады:

2 Al + 1½O2 + Al2O3∆ H = -1670 kДж

Алюминий өте қатты қыздырғанда (800-1000º С) күкіртпен, азотпен әрекет- тесіп, сәйкес алюминий сульфиді, нитриді түзеді:

2 Alº + 3 Sº = Al ₂ ³⁺ S ₃ ^2-

2 Alº + N ₂ º = 2 Al ³⁺ N ^3-

Өте жоғары температурада (2000º С) алюминий көміртегімен әрекеттесіп алюминий карбидін түзеді.

4 Al + 3 C = Al ₄ C ₃

Түзілген алюминий карбиді сумен әрекеттесіп (гидролизденіп), көмірсутек- тердің қарапайым өкілі метанды бөліп шығарады:

Al ₄ C ₃ + 12 HOH = 4 Al(OH) ₃ ↓ + 3 CH ₄ ↑

Алюминий сутегімен тікелей әрекеттеспейді, ал оның гидридін басқа әдіс- пен алуға болады, ол ақ түсті аморфты зат.

Алюминийдің стандартты электроттық потенциалының мәні теріс (-1, 67 В) болғанымен ол суда өзгермейді, өйткені оның сыртындағы оксид қабаты ме- талды еруден сақтап тұрады. Оксидтен тазартылған алюминий умен қуатты түрде әрекеттесіп, сутегін ығыстырып шығарады:

2 Alº + 6 H ⁺ OH = 2 ^{3

+} Al(OH) ₃ + 3 H ₂ º

Алюминий амфотерлі болғандықтан қышқылдармен де, сілтілермен де әре- кеттесіп тиісті тұздар түзеді және сутегі бөліп шығарады:

2 Alº + 6 HCl = 2 AlCl ₃ + 3 H ₂

2 Al + 6 KOH + 6 HOH = 2 K ₃ [Al(OH) ₆ ] + 3H ₂

Соңғы реакцияның нәтижесінде түзілген комплексті қосылыс-калийдің гек- сагидроксо алюминаты (ІІІ) алюминий анионның құрамында болады.

Сыртында қорғаныш қабаты болғандықтан, алюминий суық азот қышқы- лында және концентр күкірт қышқылында пассивтеледі, яғни ары қарай әре- кеттеспейді.

Ұнтақталған алюминий мен ауыр металдардың ұсақталған оксидтерінің қос- пасын жаққанда металдар иондарынан тотықсызданады және реакция нәти - жесінде көп жылу бөлініп шығады.

Жоғары температурада металдарды олардың қосылыстарынан басқа бір ме- талл арқылы тотықсыздандыру процесін металлатермия, ал оларды алюми- ний арқылы тотықсыздандыруды алюминотармия дейді.

Алюминотермия процесін ең алғаш орыс ғалымы Н. Н. Бекетов дәлелдеді. Алюминотермия әдісін пайдаланып хромды марганецті, ванадийді т. б. метал- дарды қосылыстарынан тотықсыздандырады:

2 Al + Cr ₂ O ₃ = Al ₂ O ₃ + 2 Cr

Алюминий металл оксидтерімен әрекеттескенде өте көп жылу бөлінедіде температурада 1200-2000º С дейін жоғарлатып, түзілген металл балқып ке- теді.

Алюмиотермияны осы қасиетін болаттан жасалған заттарды бір-біріне жал- ғауға немесе оларды пайда болған жарғышақтарды бітеуге қолданады. Ол үшін ұнтақ алюминий мен ұсатылған темір оксидін қоспасын даярлайды. Оны термит деп атайды. Осы қоспаны болаттың жарылған немесе сынған же- ріне салып жаққанда реакция нәтижесінде бөлінген жылудың салдарынан то-тықсызданған темір балқып сынықты немесе жарықты бітеп тастайды:

8 Akº + 3 Fe ₃ O ₄ = 4 Al ³⁺ ₂ O ₃ + 9 Fe ⁰ ∇ H = 3300 kДж

Алюминийдің қолданылуы.

Алюминий мен оның құймалары жеңіл, берік, коррозияға төзімді болғандық- тан, авиация және автомобиль жасау өнеркәсіптерінде, құрылыста, қорғаныс ісінде, көпірлер жасауға кең қолданылады. Металлургия өнеркәсібінде алю- минийді тотықсыздандарғыш ретінде пайдаланып металдан алады.

Алюминий электр тогын жақсы өткізеді, одан көп мөлшерде электр сым -дарын жасайды. Алюминийден ыдыстар жасалса, оның жұқа қаңылтыры әр түрлі тамақ заттарын орауға, ал алюминий ұнтағы ракеталарда қатты отын ретінде қолданылады.

Алюминий оксидінің бөгде қоспасы басым түрі-наждак заттардың бетін тегістеуде, тазалауға, ал асыл тас түріндегі рубин дәл приборлар, сағаттар жассайтын өнеркәсіптерде, лазерлерде қолданылады.

Алюминий сульфаты су тазартуда, кейбір қағаздар жасауда қолданылады.

Алюминий ашудастары көп мөлшерде тері илеуге, мақта мата заттарын бояғанда басытқы ретінде жұмсалады.

Алюминий қосылыстары.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.