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第8章 飞行金属——铝

地壳中含量最多的金属是什么?如果我问你的话,可能你是不一定知道的。可是,当我告诉你,地壳中最多的金属就是铝,你一定会说,哦,原来就是铝呀!我家里用的钢精锅、高压锅,不就是铝做的吗?对,你说得太对了!它们的确是用铝做的。现在,几乎任何一个家庭,都少不了铝制的日用器皿,像煮饭的饭锅、炒菜的炒菜锅、盛饭的勺和铲等。它们不仅又轻又不锈,银光闪亮,同时,价格还便宜。所以,深受人们的喜爱。

铝在地壳中的含量在全部化学元素中仅次于氧和硅,占第三位,在全部金属元素中占第一位。但由于铝的氧化力强,不易被还原,因而它被发现的较晚。

自意大利物理学家伏特于1800年创建电池后,1808~1810年间英国化学家戴维和瑞典化学家贝齐里乌斯都曾试图利用电流从铝钒土中分离出铝,结果都失败了。贝齐里乌斯却给这个未能取得的金属起了一个名字alumien。这是从拉丁文alumen来。该名词在中世纪的欧洲是对具有收敛性矾的总称,是指染棉织品时的媒染剂。铝后来的拉丁名称aluminium和元素符号Al正是由此而来。

1825年,丹麦化学家奥斯特发表实验制取铝的经过。1827年,德国化学家武勒重复了奥斯德的实验,并不断改进制取铝的方法。1854年,德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝,制得成锭的金属铝。

铝除了用来做锅、勺、铲这些日常用具外,它还有其他许许多多的用途。

如由于铝的导电性能很好,被人们广泛地用来制造电缆。我们目前见到的大部分普通的电线、电缆,一般都是用铝来制造的。

铝还有一个极为突出的特点,就是轻。但由于纯铝很软,人们便常常在铝中加入少量的其他金属,制成强度很高的硬铝合金。世界上目前制造的新型铝合金,其强度已达到钢的水平;但重量却只有钢的1/3。人们根据铝合金轻而强度高的这个特性,便广泛使用铝合金来制作各种飞行器,像飞机啦,火箭啦,甚至宇宙飞船等等,因此铝也就有了“飞行金属”的雅称。

人们还用铝合金制造诸如打字机、汽车发动机、机器零件、家用器具和包装物等。

此外,在冶金工业上铝土矿还被用做生产耐火砖和水泥。

铝在地壳中的含量是极为丰富的。它占地壳总量的7.45%,是地壳中含量最多的金属。在日常生活中,我们弯腰随便抓一把泥土,其中就含有不少(10%至20%以上)的氧化铝。问题是,怎样才能把金属铝从中提炼出来呢?从一般的泥土中提炼铝,成本太高。现在用来提炼铝的矿石叫做“铝土矿”,又叫铝矾土。铝土矿,我们在大自然中是常常见到的,但许多人是不认识的。这是因为我们在自然状态下见到铝土矿大都块状、鱼卵状或土状,它与普通黏土在外表上很难区别的缘故。纯的铝土矿一般为灰白色,但由于铝土矿中常含有铁、硅、镁等杂质,因而常呈褐、黄及淡黄等色,看起来光泽暗淡。因此常被误认为无用的岩石或黏土。难怪人们把它叫“土”呢!铝土矿一般是含铝的岩石,被外力风化或者沉积之后形成的。

铝制品之所以能做到价廉物美,广泛普及,主要与大规模生产金属铝有关。

铝在大自然中是那样的普通和那样的多,但它的生产却历经艰难。

铝与铁、铜等古老的金属相比,那真是太年轻了!它是在1825年才被英国化学家戴维制出的。为什么铝的生产这么晚呢?这是因为铝的化学性质非常活泼,极易与氧形成氧化铝。因而,炼铝也远不像用熔炼法炼钢铁那样容易。提炼铝通常分为两步,首先从铝土矿中提出纯净的氧化铝,然后电解氧化铝,方可得到金属铝。由此可见,生产铝不仅工序多,而且要消耗大量的电。这在人们还不大会用电的18世纪初期,要想从氧化铝中提炼出金属铝来,真是太困难了!所以,那时的铝,其价格比黄金还贵。据说在18世纪,俄国宫廷举行的一次盛大舞会上,某公爵夫人戴了一些银白色的手镯、戒指、耳环等,引起了在场所有的贵夫人的惊叹与倾羡。因为,这些首饰就是用当时比黄金、白金还要珍贵得多的金属铝制成的。

随着时光的流逝,科技的进步,人们生产铝的规模越来越大,铝也越来越多。因而,用铝制的首饰在今天来说,充其量只不过是小孩的玩具罢了!铝还有一个我们大家不太熟悉的同胞兄弟,就是不含有一点杂质或水分的纯氧化铝,也就是刚玉。刚玉的成因复杂,它是含有大量氧化铝但缺硅的岩浆结晶时,或者含氧化铝的岩石发生变质和风化时形成的。刚玉的最大特点是硬,它的硬度仅次于金刚石,因此,过去常用它来做磨料,现在已被金刚砂代替了。完全透明而颜色美丽的刚玉,是著名的贵重宝石。根据颜色的不同,分别有白宝石、黑星石、金宝石、红宝石、蓝宝石等。

天然红、蓝宝石,由于价格太昂贵,工业上是用不起的。经多年研究,人们已能人工生产红、蓝宝石了。它们主要用来制造钟表和各种仪表的轴承,还用来作小型仪表的玻璃,以及作为激光材料。

我国的铝土矿是很丰富的。探明储量已在11亿吨以上,仅次于澳大利亚、巴西、几内亚,居世界第四位。我国的铝土矿在分布上是极不均衡的,主要分布在山西、河南、贵州、山东等省。像山西的孝义、河南的巩县、贵州的修文、山东的淄博等地均有储量相当丰富的大型铝土矿藏。

随着我国地质勘探事业的发展,我们坚信,必将有更多的铝土矿藏被发现,我国的炼铝工业也必将得到高速发展。

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