Таблица Менделеева
анализ спектра с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра.
|
Алюминий — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева,
атомный номер 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости (после кислорода и кремния)
химический элемент в земной коре.
Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и
электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия.
Природный алюминий состоит практически полностью из единственного стабильного изотопа 27Al со следами 26Al, радиоактивного изотопа с периодом полураспада 720 тыс. лет, образующегося в атмосфере при
бомбардировке ядер аргона протонами космических лучей.
По распространённости в природе занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей
составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры.[8]
В природе алюминий встречается только в соединениях (минералах). Некоторые из них:
- Бокситы — Al2O3 • H2O (с примесями SiO2, Fe2O3, CaCO3)
- Нефелины — KNa3[AlSiO4]4
- Алуниты — KAl(SO4)2 • 2Al(OH)3
- Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO2, известняком CaCO3, магнезитом MgCO3)
- Корунд — Al2O3
- Полевой шпат (ортоклаз) — K2O×Al2O3×6SiO2
- Каолинит — Al2O3×2SiO2 × 2H2O
- Алунит — (Na,K)2SO4×Al2(SO4)3×4Al(OH)3
- Берилл — 3ВеО • Al2О3 • 6SiO2
Применение алюминия
Алюминий широко применяется как конструкционный материал. Основные достоинства алюминия в этом качестве — лёгкость, податливость штамповке, коррозионная стойкость
(на воздухе алюминий мгновенно покрывается прочной плёнкой Al2O3, которая препятствует его дальнейшему окислению), высокая теплопроводность, неядовитость его соединений.
В частности, эти свойства сделали алюминий чрезвычайно популярным при производстве кухонной посуды, алюминиевой фольги в пищевой промышленности и для упаковки.
Основной недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).
Электропроводность алюминия всего в 1,7 раза меньше, чем у меди, при этом алюминий приблизительно в 2 раза дешевле. Поэтому он широко применяется в электротехнике для изготовления проводов,
их экранирования и даже в микроэлектронике при изготовлении проводников в чипах. Меньшую электропроводность алюминия (37 1/ом) по сравнению с медью (63 1/ом) компенсируют увеличением сечения
алюминиевых проводников. Недостатком алюминия как электротехнического материала является прочная оксидная плёнка, затрудняющая спаивание.
- Благодаря комплексу свойств широко распространён в тепловом оборудовании.
- Алюминий и его сплавы сохраняют прочность при сверхнизких температурах. Благодаря этому он широко используется в криогенной технике.
- Высокий коэффициент отражения в сочетании с дешевизной и лёгкостью напыления делает алюминий идеальным материалом для изготовления зеркал.
- В производстве строительных материалов как газообразующий агент.
- Алитированием придают коррозионную и окалиностойкость стальным и другим сплавам, например клапанам поршневых ДВС, лопаткам турбин, нефтяным платформам, теплообменной аппаратуре, а также заменяют цинкование.
- Сульфид алюминия используется для производства сероводорода.
- Идут исследования по разработке пенистого алюминия как особо прочного и лёгкого материала.
В качестве восстановителя
- Как компонент термита, смесей для алюмотермии
- Алюминий применяют для восстановления редких металлов из их оксидов или галогенидов.
Сплавы на основе алюминия
В качестве конструкционного материала обычно используют не чистый алюминий, а разные сплавы на его основе.
- Алюминиево-магниевые сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью и хорошо свариваются; из них делают, например, корпуса быстроходных судов.
- Алюминиево-марганцевые сплавы во многом аналогичны алюминиево-магниевым.
- Алюминиево-медные сплавы (в частности, дюралюминий) можно подвергать термообработке, что намного повышает их прочность.
- Алюминиево-кремниевые сплавы (силумины) лучше всего подходят для литья. Из них часто отливают корпуса разных механизмов.
- Комплексные сплавы на основе алюминия: авиаль.
Рентгенофлуоресцентный анализ алюминия в промышленности
- Определение процентного содержания алюминия в ракетостроительной промышленности (в составе сплавов конструкционных элементов, ракетных топлив, Гидрид алюминия, Боранат алюминия,
Триметилалюминий, Триэтилалюминий, Трипропилалюминий)
- Анализ алюминия в пищевой промышленности (пищевых добавках)
- спектральный анализ в цветной металлургии (руды, шлак, готовая продукция)
- Контроль качества на производстве (определение содержания в сырье, готовой продукции и отходах производства )
- Определение содержания алюминия в оптической и стекольной промышленностях (входит в состав стекол и покрытий)
- Анализ содержания алюминия в ювелирных изделиях
- РФА анализ в химической промышленности (например как компонент термита, смесей для алюмотермии, покрасочных покрытий)
Т.е. можно сказать, что алюминий занимает одно из главенствующих мест среди элементов, используемых для изготовления промышленных материалов. Соответственно, на производстве необходимо контролировать как поступающее алюминий-содержащее сырье, так и конечную продукцию, для удовлетворения требований к качеству. Для этих целей больше всего подходит рентгенофлуоресцентный метод контроля – неразрушающий метод, основанный на анализе излучения возбужденных атомов. Кроме такого очевидного плюса, данный метод практически не требует предварительной пробоподготовки,
что значительно ускоряет и облегчает контроль. Одним из лидеров в данной области является прошедшая сертификацию в России, линейка оборудования серии EDX и WDX компании Skyray Insrtuments. Рентгенофлуоресцентные спектрометры данной серии (например стационарный спектрометр EDX3600B,или переносные спектрометры EDX Pocket Series и спектрометры EDX Portable Series великолепно справляются с данным типом задач практически на любом
металлургическом производстве.Так же линейка широко применяется в геодезических изысканиях при поиске и анализе месторождений, экологическими службами при проведении анализа почв и вод, на предмет содержания опасных для здоровья элементов.
|
