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铝的基本知识:密度、结构、化学成分及应用
更新时间:2018/4/4 16:45:49

  铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,铝在地壳中的含量仅次于氧和硅。金属?#20998;种校?#38109;仅次于钢铁,为第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性,当今最常用的工业金属之一,不只重量轻,质地坚,而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性,国民经济发展的重要基础原材料。

    铝业密度与结构

    铝的密度是2.7约为一般金属的1/3而常用铝导线的导电度约为铜61%,导热度为银的一半。虽然纯铝极软且富延展性,但仍可通过冷加工及做成合金来使它硬化。铝?#37327;?#26159;铝的重要来源,制造一镑氧化铝约需要两磅铝?#37327;螅?#32780;制造一磅金属铝需要两磅氧化铝。

    铝在自然界中多以氧化物、氢氧化物和含氧的铝硅酸盐存在极少发现铝的自然金属。?#22771;?#24050;知的含铝矿物有258种,其中罕见的矿物约43种。实际上,由纯矿物组成的铝矿床是没有的一般都是共生分布,并混有杂质。从经济和技术观点出发,并不是所有的含铝矿物都能成为工业原料。用于提炼金属铝的主要是由一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石组成的铝?#37327;蟆?/p>

    一水硬铝石?#32622;?#27700;铝石,结构式和分?#37038;?#20998;别为AlOOH和Al2O3?H2O斜方晶系,结晶完好者呈柱?#30784;?#26495;?#30784;?#40158;片?#30784;?#38024;?#30784;?#26865;状等。矿石中的水铝石一般均含有TiO2SiO2Fe2O3Ga2O3Nb2O5Ta2O5P2O3等不同量类质同象混入物。水铝石溶于酸和碱,但在常温常压下溶解甚弱,需在高温高压和强酸或强碱浓度下才能完全分解。一水硬铝石形成于酸性介质,与一水软铝石、赤铁矿、针铁矿、高岭石、绿泥石、黄铁矿等共生。其水化可变成三水铝石,脱水可变成α刚玉,可被高岭石、黄铁矿、菱铁矿、绿泥石等交代。

    一水软铝石?#32622;?#21187;姆石、软水铝石,结构式为AlOOH分?#37038;?#20026;Al2O3?H2O斜方晶系,结晶完好者呈菱形体、棱面?#30784;?#26865;?#30784;?#38024;?#30784;?#32420;维状和六角板?#30784;?#30719;石中的一水软铝石常含Fe2O3TiO2Cr2OGa2O3等类质同象。一水软铝石可溶于酸和碱。该矿物形成于酸性介质,主要产在堆积铝?#37327;?#20013;,其特征是与菱铁矿共生。可被一水硬铝石、三水铝石、高岭石等交代,脱水可转变成一水硬铝石和α刚玉,水化可变成三水铝石。

    三水铝石?#32622;?#27700;铝氧石、氢氧铝石,结构式AlOH分?#37038;?#20026;Al2O3?3H2O单?#26412;?#31995;,结晶完好者呈六角板?#30784;?#26865;镜状,常有呈细晶状集合体或双晶,矿石中三水铝石多呈不规则状集合体,均含有不同量的TiO2SiO2Fe2O3Nb2O5Ta2O5Ga2O3等类质同象或机械混入物。三水铝石溶于酸和碱,其粉末加热到100℃经2h?#32431;?#23436;全溶解。三水铝石形成于酸性介质,风化壳矿床中是原生矿物,与高岭石、针铁矿、赤铁矿、伊利石等共生。三水铝石脱水可变成一水软铝石、一水硬铝石和α刚玉,可被高岭石、多水高岭石等交代。

    铝的化学成分

    铝?#37327;?#30340;化学成分主要为Al2O3SiO2Fe2O3TiO2H2O+五者总量占成分的95%以上,一般>98%主要成分有SCaOMgOK2ONa2OCO2MnO2有机质、碳质等,微量成分有GaGeNbTaPCoZrVPCrNi等。Al2O3主要赋存于铝矿物—水铝石、一水软铝石、三水铝石中,其次赋存于硅矿物中(主要是高岭石类矿物)。

    内生条件下,由于有二氧化硅的广泛存在Al2O3与SiO2常紧密结合成各类铝硅酸矿物,这些矿物一般铝硅比小于1而工业上对铝矿石一般要求Al2O3≥40%Al/Si>1.82.6因此内生条件下很少形成工业铝矿床。

    ?#22771;埃?#24050;知的国内外工业铝?#37327;?#22810;是表生条件下形成的表生条件下铝?#37327;?#30340;生成主要有两种形式:即风化-残积(余)成矿(红土成矿)和风化-搬运-堆积成矿或风化-改造-再沉积成矿(堆积成矿)风化-残积(余)成矿是含铝母岩在湿热气候条件下,具排泄良好的有利地形(如残丘、低山和台地)由于水、CO2和生物等的风化分解作用,母岩中易溶物质KNaCaMg和SiO2被淋失排出,活动性小的物质AlFeTi残留原地形成红土型铝?#37327;蟆?#39118;化-搬运-堆积成矿是含铝岩石、红土风化壳或已形成的红?#37327;?#24202;,重力、水和自然酸(硫酸、碳酸、有机酸)等作用下,经机械的或化学的风化、剥?#30784;?#25644;运等物理、化学改造作用,于山坡凹地、谷地、近海湖盆地或滨海湖、局限海盆内形成铝?#37327;螅?#27700;介质环?#25345;行?#25104;沉积铝?#37327;蟆?/p>



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