Lợi Ích Của Nhôm Và Ứng Dụng Nhôm Trong Các Ngành Công Nghiệp Mũi Nhọn

Nhôm là nguyên tố kim loại có nhiều nhất trong lớp vỏ Trái đất và là nguyên tố phổ biến thứ ba nói chung. Và đó cũng là một điều tốt, bởi vì lợi ích của nhôm được ứng dụng rất nhiều. Không có kim loại nào khác có thể so sánh với Nhôm khi nói đến việc sử dụng đa dạng của nó trong đời sống hằng ngày cũng như những ứng dụng mà có sự góp mặt của nhôm trong việc áp dụng khoa học công nghệ. Khoảng 41 triệu tấn được luyện mỗi năm và được sử dụng trong một loạt các ứng dụng. Từ thân xe đến lon bia, và từ dây cáp điện đến vỏ máy bay, nhôm là một phần rất lớn trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Cùng Đi Tìm Hiểu Về Loại Kim Loại Đặc Biệt Này Nhé!

Nhôm là một kim loại nhẹ, dẫn điện cao, phản xạ và không độc hại, có thể dễ dàng gia công. Độ bền và nhiều đặc tính có lợi của kim loại làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.

Tính chất

»»» Biểu tượng nguyên tử: Al

»»» Số nguyên tử: 13

»»» Loại nguyên tố: Kim loại sau chuyển tiếp

»»» Mật độ: 2,70 g / cm 3

»»» Điểm nóng chảy: 1220,58 ° F (660,32 ° C)

»»» Điểm sôi: 4566 ° F (2519 ° C)

»»» Độ cứng của Moh: 2,75

Một số lợi ích của nhôm có thể không rõ ràng ngay lập tức; ví dụ, bạn có biết nhôm được sử dụng trong sản xuất thủy tinh không? Về mặt lý thuyết, nhôm cũng có thể tái chế 100% mà không làm mất tính chất tự nhiên của nó. Nó cũng mất 5% năng lượng để tái chế nhôm phế liệu sau đó những gì được sử dụng để sản xuất nhôm mới.

Nhôm rất phổ biến vì nó là:

»»» Nhẹ

»»» Mạnh

»»» Chống ăn mòn

»»» Bền chặt

»»» Dễ uốn

»»» Dễ uốn

»»» Dẫn điện

»»» Không mùi

Lịch Sử Hình Thành Kim Loại Nhôm

Các hợp chất nhôm được người Ai Cập cổ đại sử dụng làm thuốc nhuộm, mỹ phẩm và thuốc, nhưng phải đến 5000 năm sau, con người mới phát hiện ra cách chế tạo nhôm kim loại nguyên chất. Không có gì đáng ngạc nhiên, sự phát triển của các phương pháp sản xuất kim loại nhôm trùng khớp với sự ra đời của điện trong thế kỷ 19, vì luyện nhôm đòi hỏi một lượng điện đáng kể.

Một bước đột phá lớn trong sản xuất nhôm xuất hiện vào năm 1886 khi Charles Martin Hall phát hiện ra rằng nhôm có thể được sản xuất bằng cách sử dụng khử điện phân. Cho đến thời điểm đó, nhôm hiếm hơn và đắt hơn vàng. Tuy nhiên, trong vòng hai năm kể từ khi phát hiện ra Hall, các công ty nhôm đã được thành lập ở châu Âu và châu Mỹ.

Trong thế kỷ 20, nhu cầu nhôm tăng trưởng đáng kể, đặc biệt là trong ngành vận tải và đóng gói. Mặc dù kỹ thuật sản xuất không thay đổi đáng kể, nhưng chúng đã trở nên hiệu quả hơn đáng kể. Trong 100 năm qua, lượng năng lượng tiêu thụ để sản xuất một đơn vị nhôm đã giảm 70%.

Sản Xuất Nhôm

Sản xuất nhôm từ quặng phụ thuộc vào nhôm oxit (Al₂O₃), được khai thác từ quặng bauxite. Bauxite thường chứa 30-60% oxit nhôm (thường được gọi là alumina) và thường được tìm thấy gần bề mặt trái đất. Quá trình này có thể được tách thành hai phần

(1) – Khai thác alumina từ bauxite

(2) – Sự luyện kim loại nhôm từ alumina

Việc tách alumina thường được thực hiện bằng cách sử dụng quy trình được gọi là Quy trình của Bayer. Điều này liên quan đến việc nghiền bauxite thành bột, trộn với nước để tạo ra bùn, đun nóng và thêm xút ăn da (NaOH). Các soda ăn da hòa tan alumina, cho phép nó đi qua các bộ lọc, để lại các tạp chất phía sau.

Dung dịch aluminate sau đó được dẫn lưu vào bể lọc bụi, nơi các hạt nhôm hydroxit được thêm vào dưới dạng ‘hạt giống’. Sự khuấy trộn và làm nguội dẫn đến kết tủa nhôm hydroxit trên vật liệu hạt, sau đó được nung nóng và sấy khô để tạo ra alumina.

Các tế bào điện phân được sử dụng để luyện nhôm từ alumina trong quá trình được phát hiện bởi Charles Martin Hall. Alumina được đưa vào các tế bào được hòa tan trong một bể dung dịch cryolite nóng chảy ở 1742F ° (950C °).

Một dòng điện trực tiếp từ 10.000 – 300.000A được gửi từ các cực dương carbon trong tế bào qua hỗn hợp đến vỏ catốt. Dòng điện này phá vỡ alumina thành nhôm và oxy. Oxy phản ứng với carbon để tạo ra carbon dioxide, trong khi nhôm bị thu hút vào lớp lót tế bào catốt carbon.

Nhôm sau đó có thể được thu thập và đưa đến các lò nung nơi có thể thêm vật liệu nhôm có thể tái chế. Khoảng một phần ba nhôm được sản xuất ngày nay đến từ vật liệu tái chế. Theo khảo sát địa chất Hoa Kỳ, các quốc gia sản xuất nhôm lớn nhất trong năm 2010 là Trung Quốc, Nga và Canada.

Lợi Ích Của Nhôm Và Những Công Dụng Phổ Biến Của Nhôm

Các lợi ích của nhôm có quá nhiều để liệt kê và do các nhà nghiên cứu tính chất đặc biệt của kim loại đang tìm kiếm các ứng dụng mới một cách thường xuyên. Nói chung, nhôm và nhiều hợp kim của nó được sử dụng trong ba ngành công nghiệp chính: vận chuyển, đóng gói, và xây dựng.

Nhôm, ở nhiều dạng và hợp kim khác nhau, rất quan trọng đối với các thành phần cấu trúc (khung và thân) của máy bay, ô tô, tàu hỏa và tàu thuyền. Có đến 70% một số máy bay thương mại bao gồm các hợp kim nhôm (được đo bằng trọng lượng). Cho dù bộ phận đòi hỏi phải chịu ứng suất hoặc chống ăn mòn, hoặc chịu được nhiệt độ cao, loại hợp kim được sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu của từng bộ phận.

Khoảng 20% ​​tất cả nhôm được sản xuất được sử dụng trong vật liệu đóng gói. Giấy nhôm là vật liệu đóng gói phù hợp cho thực phẩm vì nó không độc hại, trong khi đó nó cũng là chất bịt kín thích hợp cho các sản phẩm hóa học vì khả năng phản ứng thấp và không thấm được ánh sáng, nước và oxy. Chỉ riêng tại Mỹ, khoảng 100 tỷ lon nhôm được xuất xưởng mỗi năm. Hơn một nửa trong số này cuối cùng đi vào quy trình tái chế phế liệu nhôm.

Do độ bền và khả năng chống ăn mòn, khoảng 15% nhôm được sản xuất mỗi năm được sử dụng trong các ứng dụng xây dựng. Điều này bao gồm cửa sổ và khung cửa, lợp, vách, và khung kết cấu, cũng như máng xối, cửa chớp và cửa nhà để xe.

Độ dẫn điện của nhôm cũng cho phép nó được sử dụng trong các dây dẫn đường dài. Được gia cố bằng thép, hợp kim nhôm có hiệu quả chi phí cao hơn đồng và giảm độ võng do trọng lượng nhẹ của chúng.

Các ứng dụng khác cho nhôm bao gồm vỏ và tản nhiệt cho thiết bị điện tử tiêu dùng, cột đèn đường, cấu trúc đỉnh giàn khoan dầu, cửa sổ tráng nhôm, dụng cụ nấu ăn, gậy bóng chày và thiết bị an toàn phản chiếu.

Lợi ích của Nhôm được ứng dụng chủ yếu trong các ngành:

»»» Vận chuyển

»»» Xây dựng

»»» Điện

»»» Hàng tiêu dùng

Lợi Ích Của Nhôm Trong Ngành Vận Chuyển

Nhôm được sử dụng rộng rãi trong các ngành liên quan đến giao thông vận tải. Với ưu điểm là có trọng lượng nhẹ, nhôm sẽ cần ít lực hơn để di chuyển xe, dẫn đến hiệu quả nhiên liệu lớn hơn. Mặc dù nhôm không phải là kim loại mạnh nhất, nhưng hợp kim nhôm với các kim loại khác giúp tăng cường độ mạnh, độ cứng cho nó. Khả năng chống ăn mòn của nó là một hữu ích, loại bỏ sự cần thiết của lớp phủ chống ăn mòn nặng và đắt tiền.

Trong khi ngành công nghiệp ô tô vẫn phụ thuộc nhiều vào thép, nỗ lực tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm lượng khí thải CO₂ đã dẫn đến việc sử dụng nhôm rộng rãi hơn nhiều. Các chuyên gia dự đoán rằng hàm lượng nhôm trung bình trong xe hơi sẽ tăng 60% vào năm 2025.

Hình ảnh thuộc bản quyền của Pixabay

Các hệ thống đường sắt tốc độ cao như Shinkansen ở Nhật Bản và Maglev ở Thượng Hải cũng áp dụng nhôm vào trong công nghiệp hiện đại. Lợi ích của Nhôm cho phép các nhà thiết kế giảm trọng lượng của tàu, giảm khả năng chống ma sát.

Nhôm còn được gọi là ‘kim loại có cánh’ vì nó lý tưởng cho máy bay; một lần nữa, do nhẹ, mạnh mẽ và linh hoạt. Trên thực tế, nhôm đã được sử dụng trong các khung của khí cầu Zeppelin trước khi máy bay thậm chí được phát minh. Ngày nay, máy bay hiện đại sử dụng hợp kim nhôm trong suốt, từ thân máy bay đến các dụng cụ buồng lái. Ngay cả tàu vũ trụ, chẳng hạn như tàu con thoi vũ trụ, chứa 50% đến 90% hợp kim nhôm trong các bộ phận của chúng.

Lợi Ích Của Nhôm Trong Ngành Xây Dựng

Các tòa nhà được làm bằng nhôm hầu như không cần bảo trì do khả năng chống ăn mòn của nhôm. Nhôm cũng có hiệu quả nhiệt, giữ cho nhà ấm vào mùa đông và mát vào mùa hè. Thêm một thực tế là nhôm có bề mặt đẹp mắt và có thể uốn cong, cắt và hàn với bất kỳ hình dạng mong muốn nào, nó cho phép các kiến ​​trúc sư hiện đại tự do không giới hạn để tạo ra các tòa nhà không thể làm từ gỗ, nhựa hoặc thép.

Hình ảnh bản quyền thuộc Barrisol.com

Tòa nhà đầu tiên trong đó nhôm được sử dụng rộng rãi là Tòa nhà Empire State ở New York, được xây dựng vào năm 1931. Ngày nay, nhôm thường được sử dụng trong việc xây dựng các tòa nhà và cầu cao tầng. Trọng lượng nhẹ hơn của nhôm giúp làm việc dễ dàng hơn, nhanh hơn và thuận tiện hơn. Nó cũng giúp giảm chi phí khác. Một tòa nhà được xây dựng bằng thép sẽ đòi hỏi nền móng sâu hơn nhiều do trọng lượng tăng thêm, sẽ làm tăng chi phí xây dựng.

Các tòa nhà hiện đại đáng chú ý được làm từ nhôm bao gồm trụ sở Ngân hàng Trung Quốc tại Hồng Kông và Trung tâm thể thao dưới nước London của Zaha Hadid ở London.

Lợi Ích Của Nhôm Trong Ngành Điện

Mặc dù nó chỉ có 63% độ dẫn điện của đồng, nhưng mật độ thấp của nhôm làm cho nó trở thành lựa chọn tốt nhất cho các đường dây điện đường dài. Nếu đồng được sử dụng, các cấu trúc hỗ trợ sẽ nặng hơn, nhiều hơn và đắt hơn. Nhôm cũng dễ uốn hơn đồng, cho phép nó được tạo thành dây dễ dàng hơn nhiều. Cuối cùng, khả năng chống ăn mòn của nó giúp bảo vệ dây khỏi các yếu tố.

Ngoài đường dây điện và cáp, nhôm được sử dụng trong động cơ, thiết bị và hệ thống điện. Ăng-ten truyền hình và đĩa vệ tinh, thậm chí một số bóng đèn LED được làm bằng nhôm.

Lợi Ích Của Nhôm Trong Hàng tiêu dùng

Xuất hiện nhôm là lý do nó được sử dụng thường xuyên trong hàng tiêu dùng.

Điện thoại thông minh, máy tính bảng, máy tính xách tay và TV màn hình phẳng đang được sản xuất với số lượng nhôm ngày càng tăng. Sự xuất hiện của nó làm cho các thiết bị công nghệ hiện đại trông bóng bẩy và tinh tế trong khi nhẹ và bền. Đó là sự kết hợp hoàn hảo của hình thức và chức năng rất quan trọng đối với các sản phẩm tiêu dùng. Ngày càng nhiều, nhôm đang thay thế các thành phần nhựa và thép, vì nó mạnh hơn và cứng hơn nhựa và nhẹ hơn thép. Nó cũng cho phép nhiệt tiêu tan nhanh chóng, giữ cho các thiết bị điện tử không bị quá nóng.

Hình ảnh bản quyền thuộc Pixabay

Apple sử dụng các bộ phận chủ yếu bằng nhôm trong iPhone và MacBook. Các thương hiệu điện tử cao cấp khác như nhà sản xuất âm thanh Bang & Olufsen cũng rất thích nhôm.

Các nhà thiết kế nội thất thích sử dụng nhôm vì nó dễ tạo hình và trông rất tuyệt. Các mặt hàng nội thất được làm từ nhôm bao gồm bàn, ghế, đèn, khung tranh và bảng trang trí.

Tất nhiên, giấy bạc trong nhà bếp của bạn là nhôm, cũng như nồi và chảo rán thường được làm từ nhôm. Các sản phẩm nhôm này dẫn nhiệt tốt, không độc hại, chống gỉ và dễ lau chùi.

Lon nhôm được sử dụng để đóng gói thực phẩm và đồ uống. Coca-Cola và Pepsi đã sử dụng lon nhôm từ năm 1967.

Với những lợi ích của Nhôm như thế, bạn sẽ cần phải suy nghĩ lại những phế liệu nhôm đã vứt đi. Bạn có thể biến những vật liệu hữu ích đó chuyển hóa thành tiền mặt với dịch vụ thu mua phế liệu Nhôm. Hãy chắc chắn rằng cuộc sống của bạn hữu ích với từng chi tiết nhỏ nhất trong cuộc sống.

Chúc bạn thành công!