Совет 1: Как получить карбид алюминия

Карбид алюминия имеет химическую формулу Al4C3, внешне представляет собою кристаллы желтоватого цвета. Относится к первой группе карбидов, состав которых соответствует типичным валентностям металлов (имеется исключение – карбид бериллия с формулой Be2C). Как получить карбид алюминия?
Инструкция
1
Легко вступает в реакцию с разбавленными кислотами и водой, образуя метан и, соответственно, либо соль, либо гидроокись. Кстати, воздействие водой на карбид алюминия – один из самых простых способов получения метана в лабораторных условиях (на уроках химии, например). Реакция идет следующим образом:
Аl4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4
2
При сильном нагревании карбид алюминия может реагировать с водородом (восстанавливаясь до чистого алюминия и образуя метан) и кислородом (образуя основной оксид алюминия и углекислый газ). Вступает в реакцию с сильными основаниями, образуя комплексные соли алюминия.
3
Основной способ получения этого вещества в промышленности – реакция алюминия с углеродом в дуговой электрической печи. Она протекает таким образом:
4Al + 3C = Al4C3
4
Также карбид алюминия образуется при производстве чистого алюминия, поскольку поверхностный слой графитовых электродов при высоких температурах (порядка 1500 – 1700 градусов) вступает в реакцию с расплавленным продуктом. Протекание реакции то же:
4Al + 3C = Al4C3
5
Алюминий начинает взаимодействовать с графитом уже при температурах порядка 650 градусов, а когда температура достигает порядка 1400 градусов, реакция протекает гораздо энергичнее. Наибольшее количество карбида алюминия образуется, если сырьем служит оксид алюминия (в отличие от кремнезема, обладающего способностью разлагать образующиеся карбиды). В этом случае, получается смесь, состоящая из металлического алюминия (60—80 % по весу), карбида алюминия 20—35 % и оксида алюминия 3—5 %.
6
Есть еще способ получения – путем прокаливания основного оксида алюминия (Аl2O3) с коксом (С). Реакция идет при очень высокой температуре (порядка 1800 градусов), следующим путем:
2Аl2O3 + 9C = Al4C3 + 6CO

Совет 2: Сплавы металлов из алюминия и свинца

Сплав – это материал с содержанием металла и других веществ. Часто другое вещество, входящее в состав сплава, тоже является металлом. Но многие сплавы содержат неметаллические элементы, такие как уголь, кремний, серу или бор. Сплавы применяют в самых разных сферах. Существует большое количество сплавов, в состав которых входят свинец и алюминий.

Сплавы с алюминием



Сплав меди и алюминия содержит, как правило, от двух до десяти процентов меди, а также некоторые другие элементы. Медь значительно укрепляет сплав и облегчает преждевременное затвердевание. Введение меди в состав алюминия может также ослабить ковкость и сопротивление коррозии. Это один из самых трудных для сварки сплавов. Он применяется в космических кораблях, военном транспорте и ракетных стабилизаторах.

Добавленный в состав алюминия марганец укрепляет сплав и улучшает затвердевание, в то же время понижая ковкость и сопротивление коррозии. Такой сплав обладает средней твердостью и остается твердым при высоких температурах. Сплав применяют для изготовления батарей отопления, кухонных инструментов, кондиционеров, теплообменников и водопроводных систем.

При добавлении в алюминий кремния, металл легче плавится и становится более разжиженным. Такой сплав не подвергается плавке. Но при добавлении магния получается плавкий металл, устойчивый к затвердеванию. Сплавы с кремнием часто используются для производства отливок. Обычно из таких сплавов изготовляются наполнители для сварки и пайки алюминия.

Сплав алюминия с магнием и кремнием дает сложный силицид (формула Mg2Si). Такие сплавы легко поддаются штамповке и прессовке. Из них делают перила, несущие валы для звукового оборудования, рамы для велосипедов, строительные леса, тормоза для грузовиков и теплоходов.

Всего существует около 400 сплавов с алюминием для ковки и 200 сплавов для литья.

Сплавы со свинцом



Свинец был известен человеку с очень давних пор. Этот металл обладает высокой ковкостью, плавкостью, электропроводимостью, гибкостью, твердостью. Он легко соединяется в сплавах с другими металлами.

При добавлении сурьмы получается сурьямный свинец. Сурьма тверже свинца, и поэтому в сплаве с ней свинец становится более твердым. Сурьямный свинец бывает в листах, прессованный и литых формах. Часто сурьямный свинец замещается сплавом свинца с кальцием. В качестве стабилизатора кальция в такой сплав начали также добавлять алюминий.

Сплавы для изготовления пуль включают свинец. Кроме свинца, в их состав также входит олово (5-7 %) и сурьма (2%).
Свинец присутствует в сплавах с оловом, из которых изготавливают ювелирные украшения для детей, кухонную посуду, блюда. Оловянный сплав содержит также медь, сурьму, висмут и серебро. Олово в составе свинца увеличивает твердость сплава, и благодаря ему свинец легко соединяется со сталью и медью.

Часто делают сплав свинца с мышьяком.

Совет 3: Как получают алюминий в промышленности

Алюминий — один из важнейших цветных металлов, занимающий лидирующие позиции среди цветных и других металлов по выпуску и потреблению. Этот металл широко применяется в виде сплавов и в чистом виде в различных отраслях промышленности.

Сырье для промышленного выпуска алюминия



В зависимости от используемого сырья и по способу производства алюминий делится на группы:

- первичный;
- вторичный.

Первичный алюминий производится из минеральных руд, содержащих оксид алюминия и различающихся составом и его концентрацией. Содержанием оксида алюминия в минералах:

- бокситы. Основная алюминиевая руда, содержащая до 50% оксида алюминия;
- нефелины (до 30%);
- алуниты (до 20%).

Для производства вторичного алюминия и сплавов используется алюминиевые и лом (высечка и обрезь листов, труб и лент, проволока, фольга, проводники тока, стружка и прочие отходы).

Производство первичного алюминия



Технология производства металлического алюминия из рудных материалов представляет собой сложную технологическую схему, состоящую из несколько подразделений, производящих:

- глинозем;
- фтористые соли и криолит;
- угольные изделия (блоки футеровки, электроды);
- электролитический алюминий.

Главные элементы технологической цепочки — это производства глинозема (оксида алюминия) и электролитического алюминия. Основным методом промышленного получения алюминия является метод электролиза глиноземного расплава в криолите. Электролитическое восстановление алюминия — это энергозатратное производство, поэтому алюминиевые заводы расположены в районах с ГЭС (дешевая электроэнергия), а производства глинозема — около месторождений алюминиевой руды.

Основным устройством для получения алюминия служит алюминиевая ванна или электролизер. В процессе электролиза алюминий, имеющий более высокую плотность, чем криолит, отделяется от расплава криолитоглинозема и опускается на дно ванны, где собирается и извлекается при помощи сифонов или вакуумных ковшей, засасывающих алюминий через трубу, введенную через слой электролита в жидкий алюминий. После этого алюминий очищают (хлорируют) и отливают в слитки.

Алюминий высокой чистоты вырабатывают путем дополнительного рафинирования (до 99,99% чистоты) или при помощи субсоединений (до 99,9995% чистоты).

Выплавка вторичного алюминия



Вторичный алюминий с необходимыми характеристиками получают путем выплавки алюминиевого лома и отходов в специальных печах с топливным или электрическим способами плавки. Перед плавкой отходы сортируют и подвергают холодной переработке (разделке) для удаления металлических и неметаллических примесей. Затем лом подают в непосредственно в расплав алюминия в ванной печи с принудительным погружением в него для предотвращения окисления. Разливка готового продукта производится в литейные чушки различной формы и другие литые изделия.
Источники:
  • Лекции
Видео по теме
Полезный совет
При сильном нагревании карбид алюминия может реагировать с водородом (восстанавливаясь до чистого алюминия и образуя метан) и кислородом (образуя основной оксид алюминия и углекислый газ). Вступает в реакцию с сильными основаниями, образуя комплексные соли алюминия.
Источники:
  • получение алюминия реакции
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше