야금학자가 설명하는 알루미늄의 놀라운 특성

2022년 12월 2일

심장으로

지구 핵 질량의 8% 이상을 구성하는 지구상에서 가장 풍부한 금속임에도 불구하고, 알루미늄은 덴마크 물리학자 Hans Christian Ørsted에 의해 1820년대에야 발견되었습니다. 이는 순수한 알루미늄이 산소와 같은 다른 원소와 쉽게 결합하기 때문에 자연에 존재하지 않기 때문에 부분적으로 설명됩니다.

알루미늄의 주요 공급원은 퇴적암인 보크사이트입니다. Van der Eijk는 다음과 같이 설명합니다. "1kg의 알루미늄 금속을 생산하려면 약 4kg의 보크사이트가 필요합니다. 보크사이트 광석을 채굴한 후 산화알루미늄이 추출됩니다. 그런 다음, 알루미늄과 산소는 용융 용액을 통과하는 전류에 의해 분리됩니다. 알루미나와 산화물 광물을 용해시키는 광물 빙정석의 것입니다."

알루미늄이 산업적 규모로 생산된 것은 19세기 말에 이르러서야 알루미늄의 특성이 매우 귀중하다는 것이 입증되었습니다. 무게는 강철 무게의 약 3분의 1로 가볍습니다. Van der Eijk는 "이 소재는 부드럽고 가단성이 있어 다양한 제품으로 쉽게 주조하거나 성형할 수 있습니다."라고 덧붙입니다.

이는 포장(캔 및 알루미늄 호일), 소비재(예: 휴대폰 및 PC), 운송(자동차, 비행기, 선박 및 기차) 및 전력선에 일상적으로 사용되어 왔으며 구리보다 저렴하고 전도성이 더 좋습니다. 무게 비율.

이것은 오해임이 밝혀졌습니다.

철이 수분과 산소에 노출되면 우리가 녹이라고 부르는 갈색-적색의 부서지기 쉬운 물질이 굳어집니다. 강철은 합금이므로 철을 주성분으로 하여 녹이 슬기도 합니다.

다른 금속은 산소나 물에 노출되면 부식되지만 실제로는 녹슬지 않습니다. 구리, 황동 또는 청동으로 만든 건물의 돔에 형성되는 얇은 녹색 층을 생각해 보십시오.

"알루미늄은 산소와 매우 빠르게 반응하여 외부 표면에 얇은 산화알루미늄 층을 생성합니다. 이는 더 많은 산소가 금속에 도달하는 것을 막아 금속을 보호합니다."라고 Van der Eijk는 설명합니다.

그러나 이것이 알루미늄을 무적으로 만드는 것은 아닙니다.

소금물과 접촉하면 구덩이라고 하는 작은 구멍이 생길 수 있으며 알칼리성 환경에 노출되면 부식됩니다. 그러나 산에 대한 탄력성이 더 강해 pH가 3 미만인 청량 음료를 견딜 수 있습니다.

"따라서 젖은 콘크리트와 결합할 때 적합하지 않습니다. 포틀랜드 시멘트를 물로 수화시켜 콘크리트를 만들 때 매우 알칼리성인 수산화칼슘이 생성되어 알루미늄에 균열이 생길 수 있습니다"라고 Van der Eijk는 말합니다.

알루미늄은 제한된 재료 손실로 무한히 재활용될 수 있습니다. 실제로 Recycling World에 따르면, "이러한 무한한 재활용 가능성으로 인해 오늘날까지 생산된 약 10억 톤의 알루미늄 중 약 75%가 여전히 생산적으로 사용되고 있는 상황이 되었습니다."

또한 수명 주기가 끝나면 지속 가능성이 떨어지는 건축 자재를 교체하는 데에도 사용할 수 있습니다. Recycling World는 "알루미늄을 재활용하는 데는 1차 금속을 생산하는 것보다 최대 95% 더 적은 에너지가 필요하므로 다음을 포함한 해당 배출을 방지합니다. 온실 가스."

또한 태양광 패널, 풍력 터빈 등 녹색 에너지 전환 기반 시설을 구축하는 데 이상적인 소재입니다. 차량 중량이 감소하면 배기가스 배출도 감소하므로 운송 측면에서도 여전히 매력적입니다.

그러나 생산의 지속가능성에 대한 의문은 여전히 ​​남아 있습니다.

Van der Eijk는 "현재 생산된 알루미늄 금속 1kg당 1kg 이상의 적니가 생성되어 결국 매립지로 보내지게 됩니다. 그리고 전기분해는 CO2 배출 없이 이루어져야 합니다"라고 Van der Eijk는 말합니다.

실제로 Van der Eijk의 ENSUREAL 프로젝트는 바로 이것을 달성하기 위해 시작되었습니다. ENSUREAL은 낮은 등급의 광석을 수용하도록 표준 Pedersen 생산 공정을 조정하는 동시에 탄소 재료를 수소로, 화석 탄소 재료를 바이오 탄소 재료로 대체하는 동시에 건축 자재와 같은 유용한 부산물을 생성합니다.