Alumínio (também conhecido como alumínio) é o elemento metálico mais abundante na crosta terrestre. E é uma coisa boa também, porque usamos muito disso. Cerca de 41 milhões de toneladas são fundidas a cada ano e empregadas em uma ampla variedade de aplicações. De carrocerias de automóveis a latas de cerveja e de cabos elétricos a peles de aeronaves, o alumínio é uma parte muito importante de nossas vidas cotidianas.
Propriedades
- Símbolo atômico: Al
- Número atômico: 13
- Categoria do elemento: Metal pós-transição
- Densidade: 2,70 g / cm3
- Ponto de fusão: 660,32 ° C (1220,58 ° F)
- Ponto de ebulição: 4566 ° F (2519 ° C)
- Dureza de Moh: 2,75
Características
O alumínio é um metal leve, altamente condutor, reflexivo e atóxico que pode ser facilmente usinado. A durabilidade do metal e inúmeras propriedades vantajosas o tornam um material ideal para muitas aplicações industriais.
História
Os compostos de alumínio foram usados pelos antigos egípcios como corantes, cosméticos e remédios, mas somente 5000 anos depois os humanos descobriram como cheirar o alumínio metálico puro. Não surpreendentemente, o desenvolvimento de métodos para produzir metal de alumínio coincidiu com o advento da eletricidade no século 19, pois a fundição de alumínio requer quantidades significativas de eletricidade.
Uma grande inovação na produção de alumínio ocorreu em 1886, quando Charles Martin Hall descobriu que o alumínio poderia ser produzido usando redução eletrolítica. Até aquele momento, o alumínio era mais raro e mais caro que o ouro. No entanto, dois anos após a descoberta de Hall, empresas de alumínio estavam sendo estabelecidas na Europa e na América.
Durante o século 20, a demanda de alumínio cresceu substancialmente, principalmente nas indústrias de transporte e embalagem. Embora as técnicas de produção não tenham mudado substancialmente, elas se tornaram notavelmente mais eficientes. Nos últimos 100 anos, a quantidade de energia consumida para produzir uma unidade de alumínio diminuiu 70%.
Produção
Produção de alumínio do minério depende do óxido de alumínio (Al2O3), que é extraído do minério de bauxita. A bauxita normalmente contém 30-60% de óxido de alumínio (geralmente chamado de alumina) e é encontrada regularmente perto da superfície da Terra. Este processo pode ser separado em duas partes; (1) a extração de alumina da bauxita e (2) a fundição do metal de alumínio da alumina.
A separação da alumina é normalmente feita usando o que é conhecido como Processo Bayer. Isso envolve esmagar a bauxita em pó, misturá-la com água para formar uma pasta, aquecer e adicionar soda cáustica (NaOH). O soda cáustica dissolve a alumina, o que lhe permite passar pelos filtros, deixando para trás as impurezas.
A solução de aluminato é então drenada para os tanques do precipitador, onde partículas de hidróxido de alumínio são adicionadas como 'semente'. A agitação e o resfriamento resultam na precipitação do hidróxido de alumínio no material da semente, que é então aquecido e seco para produzir alumina.
As células eletrolíticas são usadas para fundir o alumínio a partir da alumina no processo descoberto por Charles Martin Hall. A alumina introduzida nas células é dissolvida em um banho fluoretado de criolito fundido a 1742F ° (950 ° C).
Uma corrente direta de 10.000 a 300.000A é enviada dos ânodos de carbono na célula através da mistura para um invólucro catódico. Essa corrente elétrica decompõe a alumina em alumínio e oxigênio. O oxigênio reage com o carbono para produzir dióxido de carbono, enquanto o alumínio é atraído para o revestimento das células do catodo de carbono.
O alumínio pode então ser coletado e levado para fornos onde é possível adicionar material de alumínio reciclável. Cerca de um terço de todo o alumínio produzido hoje é proveniente de material reciclado. De acordo com o US Geological Survey, o maior países produtores de alumínio em 2010 foram a China, a Rússia e o Canadá.
Formulários
As aplicações do alumínio são numerosas demais para serem listadas e, devido às propriedades especiais do metal, os pesquisadores estão encontrando novas aplicações regularmente. De um modo geral, o alumínio e seus muitos ligas são usados em três grandes indústrias; transporte, embalagem e construção.
O alumínio, em uma variedade de formas e ligas, é fundamental para os componentes estruturais (estruturas e carrocerias) de aeronaves, automóveis, trens e barcos. Cerca de 70% de algumas aeronaves comerciais consistem em ligas de alumínio (medidas em peso). Se a peça exige resistência ao estresse ou à corrosão ou tolerância a altas temperaturas, o tipo de liga usada depende dos requisitos de cada peça do componente.
Cerca de 20% de todo o alumínio produzido é usado em materiais de embalagem. A folha de alumínio é um material de embalagem adequado para alimentos, por não ser tóxico, enquanto também é um material selante adequado para produtos químicos devido à sua baixa reatividade e é impermeável à luz, água e oxigênio. Somente nos EUA, cerca de 100 bilhões de latas de alumínio são enviadas todos os anos. Mais da metade destes são eventualmente reciclados.
Devido à sua durabilidade e resistência à corrosão, cerca de 15% do alumínio produzido a cada ano é usado em aplicações de construção. Isso inclui janelas e caixilhos de portas, coberturas, revestimentos e estruturas estruturais, bem como calhas, persianas e portas de garagem.
Alumínio condutividade elétrica também permite que ele seja empregado em linhas condutoras de longa distância. Reforçadas com aço, as ligas de alumínio são mais econômicas que o cobre e reduzem a flacidez devido ao seu peso leve.
Outras aplicações para o alumínio incluem conchas e dissipadores de calor para eletrônicos de consumo, postes de iluminação pública, estruturas superiores da plataforma de petróleo, janelas revestidas de alumínio, utensílios de cozinha, tacos de beisebol e segurança refletiva dispositivos.
Fontes:
Rua, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metais a serviço do homem. 11ª Edição (1998).
USGS. Resumos de commodities minerais: Alumínio (2011). http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/aluminum/