[中配]鋁是如何生產的：從礦石到金屬

每天生產約20萬噸鋁 僅美國每年消費超過46億公斤 爲了滿足這一巨大的需求需要加工數百萬噸礦石 但是如何將一種紅色岩石轉變爲地球上最受歡迎的金屬之一呢 在這個視頻中 您將看到鋁的來源以及它是如何製作的 沒有它 文明無法生存 這項工程的奇蹟無處不在 它是飛機汽車以及將電力輸送到我們家 中高壓電纜的重要組成部分 與鐵不同 鐵會隨着時間的推移而氧化和腐蝕 鋁在其表面形成一層氧化鋁 從而保護其免受腐蝕 它比鋼輕三倍 由於其低密度和高強度 它成爲飛機制造的主要材料 但是直到1807年 英國化學家漢弗裏·戴維 首次在一種叫做鋁土礦的巖中 識別出一種金屬 確定它是簡單的 但將其隔離卻是一個巨大的挑戰 大約經過20年 丹麥化學家漢斯·克里斯蒂安·厄爾斯特 終於成功提取了這種金屬 儘管如此 生產過程複雜 且成本高昂 直到20世紀初 鋁的價值甚至超過了黃金 拿破崙三世甚至爲他最重要的客人使用鋁製餐具 而其他人則只能滿足於使用金制餐具 1886年 一項發明使鋁變得普及和經濟 兩位獨立工作的科學家 法國人保羅·埃哈和美國人查爾斯·馬丁霍爾 開發了一種電化學提取過程 至今仍在使用 他們發現通過將氧化鋁溶解在一種叫做克里奧利特的鹽中 並施加電流 氧原子會被分離 留下金屬鋁 這種方法使大規模生產鋁成爲可能 成本大幅降低 徹底革新了工業 鋁來自哪裏 它就位於我們腳下 由於鋁是地殼中最豐富的金屬 吸引了礦工 它在地殼成分中佔超過8% 然而在自然界中並不存在純鋁這種元素 與黃金和白銀不同 沒有金塊或礦脈 只能在紅色鋁土礦儲存中找到 最豐富的礦牀位於澳大利亞、幾內亞、巴西和牙買加 阿爾科阿的漢德利礦位於澳大利亞山脈的中央 這些山脈主要由鋁土礦構成 是世界上最大的鋁土礦礦山 每年大約開採2300萬噸 然而大部分鋁土礦在移除之前 必須先穿透一層超過5米深的地下岩石屏障 爲此使用足夠的炸藥來拆除一棟十層樓的建築 首先鑽孔於岩石 然後加入以硝酸銨和燃料混合的炸藥 每個月它們使用700到900噸硝酸銨 每天數千噸含有鋁氧化物的礦石被炸燬 每次爆炸將開闢大約2公頃的土地 並釋放出5萬到10萬噸礦石 每噸礦石中只含有幾公斤鋁 因此必須加工大量鋁土礦才能生產一個鋁釘 要獲取一噸鋁大約需要4噸鋁土礦 提取需要數十億美元的投資 如今鋁的價格爲每公斤2美元65美分 採礦業正在投資大規模設備 這臺挖掘機是世界上最大的 價格超過2000萬美元 也是最昂貴的機器之一 越野卡車可以運輸多達270噸的鋁土礦 而挖掘機則需要三次動作才能裝載一噸 一輛卡車空着進滿載而出只需一分鐘 然後卡車將礦石卸在加工廠 爲了從礦石中提取鋁 進行了一種稱爲拜爾法的精煉過程 輸送帶將礦石放入一個巨大的旋轉筒中 在那裏巨大的鋼球將其磨成細粉 鋁土礦粉接着與一種強鹼性液體混合 這種液體將氧化鋁與其餘部分分離 形成濃縮的氧化鋁溶液 接下來最令人驚訝的事情出現了 這個溶液會幹燥成被稱爲鋁土礦的沙狀晶體 這種物質用於製造鋁 下一步是將鋁與氧氣分離 爲此將鋁土礦運輸到阿爾科技的生產工廠 每三天就有一艘裝滿貨物的船離港 它帶來的鋁土礦將被鑄造廠轉化爲35萬噸純鋁 每三天就會有一艘船運輸約100噸的鋁土礦 接下來所有的內容都被一種超級工業吸塵器吸走 提取約300噸 船隻在大約5小時內清空 材料隨後被放置在輸送袋上 並被送往工廠 在那裏鋁土礦被放入裝滿熔融氟鋁礦的大電解槽中 鋁土礦的熔點從2050攝氏度降低到約950攝氏度 要獲得純鋁必須分離出氧原子 因爲氧原子與鋁原子緊密結合 需要大量電力的過程 因此鋁被稱爲固態電力 大約三分之一的鋁每公斤成本來自電力消耗 用於供電電解槽的能源可以爲30萬戶家庭提供電力 每年用於生產鋁的電力消耗超過340兆瓦 在電解槽中通過碳氧級和一個銀級施加低電壓高強度的電流開始電解 電流通過連接到槽中的銅條流動 其中的鋁氧化物分子由兩個鋁原子和三個氧原子組成 電流打破這些聯繫分離原子 氧氣上升到容器頂部並與碳氧級反應生成二氧化碳 而鋁則因密度較大而沉入槽底 經過電解後約950攝氏度的熔融鋁通過抽suction與cryolite分開 該過程每36小時以連續循環的方式進行以從電解槽中提取金屬 一旦提取液態鋁會被轉移到一個運輸GG中 這是一種經過熱隔離設計的容器 旨在保持金屬的溫度並防止其過早固化 在金鍊爐中鋁會被重新加熱 通過過濾等工藝去除殘留雜質 去掉氫和氧化物等不良元素 接下來純鋁被轉化爲模具以形成鋁錠並進行控制冷卻過程 確保其在無結構缺陷的情況下固化 鋁錠準備好後會被送往各個行業 在那裏變成汽車航空和建築等領域的產品 這就是今天的視頻 別忘了點贊和訂閱頻道