Легче перечислить те области нашей жизни, где алюминий не используется, чем те, где он практически незаменим.
Называя вещи своими именами, время, в котором мы сейчас живем, следовало бы назвать не железным веком, а алюминиево-пластмассовым…
Алюминий для пападанца это такой рог изобилия, ништяков и эксклюзива, что»алюминий» и «золото» для него практически синонимы.
Алюминий, например, это удивительная для аборигенов фурнитура и бижутерия, напоминающая серебряную, сверхлегкий доспех из алюминиевых сплавов(даже легче кожаного, но по защитным качествам приближающийся к стальному — недаром сейчас из сплавов системы AlZn делают противопульную броню), котлы, сковороды и другая походная посуда (по теплопроводности и прочности почти как медная, но меньше прогорает и легче раза этак в три) — у вояк и кочевников такие котлы и доспехи улетят как горячие пирожки, даже если брать по три веса золотом. Кроме того, алюминий это отличные провода (гораздо более доступные, чем медные, ведь медь и во времена попадания страшно дорога и не везде продается), разнообразные радиаторы, компонент ВВ, наполнитель для специальных красок и пластмасс, восстановитель для добычи всяких разных хитрых и редких металлов… Список можно без труда продолжать.
Так что если наш попаданец овладел электричеством, то ему самое время заняться добычей этого важнейшего металла.
С самого открытия металла и по наше время для его добычи использовались отнюдь не кустарные, а очень сложные технологии, высокие давления и температуры, дефицитные материалы и большие заводы. Но самое удивительное, что нет никаких принципиальных препятствий для его производства нашим попаданцем буквально на коленке, естественно, при условии что у него руки растут откуда надо, а на уроках химии он не спал и не пинал балду… Все упирается лишь в наличие электрогенератора постоянного тока. Остальные принадлежности попаданцу вполне доступны.
Но путь все же тернист, и на нем ожидают многочисленные засады 🙂
Металлургия алюминия неизбежно включает в себя две фазы.
Первая фаза — добыча и обогащение первичного сырья, то бишь отделение соединений алюминия от примесей. Хотя алюминий в природе находится в виде сложных соединений типа силикато-алюминатов, сульфатов и их гидратных комплексов(то бишь, содержащих химически свзяанную воду), ценность сырья всегда условно приято выражать в процентах содержания гидроокиси алюминия, или глинозема — Al(OH)3.
Хотя мы все проходили в школе, что алюминий — «серебро из глины», в реальности добывать его из глины мало кому вообще приходит в голову. Сейчас мировая алюминиевая промышленность в качестве сырья предпочитает боксит — чрезвычайно богатый алюминием минерал, но, к сожалению, не везде встречающийся в нужном количестве. Единственное исключение — Россия, где РусАл господина Дерипаски, работая по уникальным советским технологиям и пользуясь халявным электричеством с сибирских ГЭС, до сих пор эксплуатирует богатейшие месторождения алунитов, апатитов и других бросовых пород, на которые во всем остальном мире из-за наличия богатых бокситовых залежей в странах третьего мира никто просто не обращает внимания.
Но попаданцу все-таки придется иметь дело с разнообразными сортами глины. Она обычно не так богата алюминием, как боксит(нужного глинозема, там обычно всего где-то 15-20%, хотя как повезет — в отдельных породах и до 80% может доходить), но зато есть абсолютно везде. Подходит практически любая, имеющая относительно стабильный состав.
Главные примеси — кремнезем(большинство), оксид титана, оксиды железа(не больно много, но мешаются невероятно на последующих стадиях производства, вызывая ненужную трату реактивов и мощности), щелочных и щелочноземельных металлов. А в примесных количествах там чего только нет — от органики до тяжелых металлов, и в принципе, после разделения всему этому попаданец может легко найти применение.
Способов отделения глинозема попаданцу доступно только два — кислотный и щелочной( соляная кислота с едким натром для него перестают быть проблемой, как только появился доступ к соли, и, опять же, к электричеству).
Первый способ — хорошенько прокипятить глину со щелочью в плотно закрытом а-ля автоклав железном котле. Плюсы — процесс идет довольно быстро и для него не нужны какие-то очень уж специфические условия. Глинозем растворится весь, а все железо останется в осадке. Минусы — нужна обязательно железная ёмкость(любую другую из доступных просто разъест), в раствор вместе с глиноземом попадет весь ненужный кремнезем, которого там ну очень много. Так что для его удаления придется титровать кислотой, получив, правда, замечательный побочный продукт под названием силикагель.
(Подробнее можно погуглить на тему «процесс Байера». Я рекомендую книгу «Металлургия алюминия», И.А. Троицкий, В.А. Железнов )
Второй способ — растворить в кислоте предварительно осторожно прокаленную для удаления связанной воды, увеличения поверхности и химической активности(т.н. «вскрытую») глину.
Плюсы — можно растворять в глиняной или стеклянной емкости, а весь кремнезем, которого в глине львиная доля, останется в осадке.
Минусы — просто так глину растворить не получится. Реакция пойдет невыносимо медленно. Кроме того, есть одна тонкость — диапазон температур для правильного прокаливания довольно узок (коридор градусов 200 начиная где-то с 300°С) и попаданцу придется определять его методом тыка. Глинозем же все равно растворится не весь, а всего где-то треть из того, что есть в глине, но зато растворится все железо и остальные сходно ведущие себя слабоосновные примеси. В итоге, как и в первом способе, скорее всего придется аккуратно осаждать всю эту прелесть небольшим количеством крепкой щелочи. Главное тут не пропустить момент начала выпадения осадка глиноземного геля. Тут ценным побочным продуктом будет осадок довольно чистой ржавчины — гидроксида железа, который после накопления, в конце концов, можно использовать, например, в качестве высокочистой железной руды.
(подробнее о кислотном способе можно почитать, например, вот в этих статьях:
Extraction of Alumina from Local Clays by Hydrochloric Acid Process, A.A. Al-Zahrani and M.H. Abdul-Majid,
Extraction of Alumina from Clays by the Lime-sinter Modification of the Pedersen Process. BY RAYMONLD. COPSON,JOHN H. WALTHALLA, TRAVIS P. HIGNETT, New York Meeting. February 1944)
Короче говоря, после первой фазы тем или иным способом попаданец получит не сильно большое (принимая во внимание количество переработанной глины), но все же приличное количество насыщенного раствора солей алюминия. Скорее всего, это будет хлорид AlCl3.
Теперь начинается вторая фаза металлургии алюминия и наступает еще большее веселье — нужно как-то добыть сам металл!
Казалось бы, все просто — пускаем ток, и дело в шляпе.
Но тут ожидает самое главное разочарование — электролизом водного раствора при обыкновенных, доступных для попаданца источниках тока и оборудовании алюминий не получить. Слишком уж он активен, так что на электролиз попаданцу годится только расплав.
В наше время идут по самому рентабельному пути — перерабатывают руду по первому способу, доводя затем раствор до перенасыщения и добавляя затравку глиноземного геля. В результате весь чистый глинозем выпадает в осадок, его прокаливают и получают чистый оксид алюминия Al2O3, который и идет дальше на электролиз.
Окись алюминия — тугоплавкий огнеупор, и просто так за здорово живешь не расплавится. Тут нужно больше 2000°С. Поэтому независимо друг от друга сразу два инженера начала 20 века Холл и Эру придумали растворять его в расплаве криолита(это смешанный фторид алюминия-натрия состава Na3AlF6, из-за редкости приготовляемый искусственно), но все равно вести электролиз при ~900°С в графитовой ванне графитовыми же электродами.
Попаданцу, понятное дело, подобное не покатит. Работы со фтором ему не потянуть, фторидов взять негде, с постоянно горящим графитом напряги, да и 900 градусов в ванне как-то многовато. Ему бы что-нить поближе и подешевле, чтоб на дому.
Вот, например, хлорид уже есть — пускай он и будет, к тому же электролиз хлорида на треть более энергоэффективен.
Отлично, только тут ждет еще одна засада — хлорид алюминия, так же, как и хлориды магния и кальция, ужасно гигроскопичен, так что на воздухе сосет из него воду и просто расплывается в кашу, а при попытке прокалить разлагается, гад, на оксид и хлороводород. В общем, нужна безводная соль. Как же её получить? Из водного раствора — никак.
В нашей реальности корпорация Alcoa провела разработки на эту тему и самое простое, что они придумали, это обрабатывать глинозем смесью хлора с хлороводородом в кварцевой печке при температуре выше 1000°С. Безводный хлорид потом конденсируется в герметичном холодильнике.
Такое попаданцу тоже уж точно не подойдет — кварцевая печка на ближайшем базаре не продается, а чтобы самому её сделать, надо сначала пуд соли съесть. Да и герметичность надо как-то обеспечивать…
Кажется тупик. Не видать бедолаге алюминия, как своих ушей, а он уже и губы раскатал…
Попаданец с горя напивается, и, мучимый похмельем, решает на следующий день отмокнуть в лохани. Заодно и помыться можно. Он берет кусок собственноручно сваренного мыла, до скрипа надраивается мочалкой, и матеря про себя местную жесткую воду, тянется за следующим куском, попутно разгоняя к краям лохани все, что осталось от его произведения — покрывающие всю поверхность воды, абсолютно не желающие ни мылиться, ни растворяться, ни даже просто смачиваться водой легкие белые катышки.
И тут вдруг он, подобно Архимеду, выскакивает голый из лохани с криком «Эврика!», ведь решение головоломки с алюминием как раз в этих катышках и заключается.
Знакомьтесь: алюминиевое мыло, старший кузен тех самых белых катышков, то бишь «мыл» магния и кальция!
Фишка в том, что большинство высокомолекулярных органических кислот (в просторечии именуемых «жирными» по своему производному — жирам) дают со всеми металлами, кроме щелочных, абсолютно нерастворимые в воде соли. Больше того — эти «мыла» с водой даже не смешиваются, и в своем составе химически связанной воды абсолютно не содержат. Это свойство, повсеместно используемое химиками, делает жирные кислоты идеальным экстрагентом для смешанных водных растворов металлических солей. Кроме всего прочего, эти «мыла» всплывают еще и в очередности, строго соответствующей ряду напряжений металлов. То бишь, пока не выйдет весь алюминий, кальций и магний так и останутся плавать. И это тоже еще не все! Ионы щелочных металлов здорово подвижны. Поэтому если теперь нагреть мыло с безводным хлоридом щелочного металла(а лучше их смесью), натрий или калий перейдут в мыло, поменявшись с алюминием, а тот уйдет в смесь хлоридов, давая очень легкоплавкую тройную эвтектику AlCl3-KCl-NaCl(при оптимальном процентном соотношении солей плавится всего при 70С!!!). И заметьте себе — от воздуха она сверху все еще закрыта еще твердым алюминиевым мылом!
(подробнее об экстракции алюминия через соли жирных и других органических кислот можно почитать здесь:
US patent 4415412,
«Экстракция металлов некоторыми органическими катионобменными реагентами», Э.Н. Меркин, Москва, 1968,
а также, как всегда, спросить гугл на тему «стеарат(или, к примеру, пальмитат) алюминия» 🙂 )
Короче говоря, попаданец, выскочив из лохани, доливает в горшок с раствором хлорида алюминия раствора обычного натриевого мыла, отделяет всплывшее мыло алюминиевое, сушит, накладывает в широкий горшок поверх хорошо прокаленной смеси калийной и поваренной солей, греет на водяной бане и через некоторое время сует туда два электрода.
Придя с обеда, он обнаруживает на нижнем, стальном(а лучше свинцовом), долгожданный слой алюминия! Бинго!
Конечно, все вышеописанное довольно далеко от идеала экономичности. Электричества, соли и мыла нужно на первых порах очень много. Но потом, после оптимизации процесса, реактивы регенерируются, к тому же имеются сами по себе ценные побочные продукты — силикагель, оксид титана, шламы…
Но вот зато когда наконец продается с аукциона (буквально за мешок золота:)) первый алюминиевый котел, попаданец забывает обо всех пройденных терниях, и его маленькая мастерская чудес переходит на совершенно новый уровень этих самых чудес!
А это однозначно окупает все затраты.
А этот пальмитат алюминия часом не то самое вещество которое дало напалму имя?
Напалм получил название от кислот — нафтеновой и пальмитиновой: на-палм.
Пальмитат алюминия — это соль той же самой пальмитиновой кислоты.
Поэтому название — нет, не оттуда.
С другой стороны именно этот самый пальмитат алюминия используют в напалме как загуститель к бензину.
Поэтому как бы да, оттуда. 😀
Оно самое.
>> В начале XX века солдаты ели деревянными ложками из алюминиевых котелков, а пили из алюминиевых (сплав алюминия, меди, кремния) фляжек и чарок (чарка примерно 120 грамм чистой воды). Это называлось тогда «продовольственная утварь в снаряжении пехотинца». Алюминиевую посуду в армии ввели в 1897 году.
Ого! Спасибо, интересная информация…
Да, метод Эру-Холла появился в самом конце 19, а не в начале 20 века. Прошу прощения за небольшую неточность.
А оценок расхода электричества на кило продукта нигде не видели?
При использовании такого метода и желательно в кустарных условиях.
Нет, не видел.
Расход ведь зависит от того, как считать 🙂
Если учитывать еще и получение из морской соли необходимых расхоодных реагентов, то бишь кислоты и щелочи, то это одно, а если только электролиз расплава солей — совсем другое 🙂
В последнем случае можно взять данные Alcoa.
Да и главная проблема на мой взгляд, тут не в электричестве, а как раз в стадии переаботки сырья, т.е. в относительно небольшом выходе продукта из глины. Она товарным химсоставом похвастаться не может, поэтому потери реагентов на побочные реакции тут будут изрядные.
В любом случае, конечно, описанный способ рассчитан как раз на мелкокустарное, а не на массовое производство. Для массового конечно гораздо выгодней способ Alcoa с кварцевой печкой.
Была бы проблема только в низком выходе… Получить нормальный AlCl3 — это, скажем так, посложнее будет, чем например киловаттный генератор построить. Кислотоустойчивый, термостойкий реактор высокого давления, например, очень желателен. 🙂
Сдается мне, что конвертер в итоге сделать и получить нормальную сталь будет проще.
А что в данном случае значит «нормальный»?
Ту, которая лучше и дешевле алюминиевой бронзы для изготовления холодного оружия
Не совсем понял — это о чем?
Я спрашивал, что в данном случае имеется ввиду под «нормальным» хлоридом алюминия.
Нормальный — это достаточно чистый и пригодный для получения мыла.
Для получения мыла пригоден любой продукт, не содержащий железа (которое будет полностью удалено на первой стадии с помощью титрования) — реакция образования нерастворимых мыл очень избирательна, что собственно и позволяет ею пользоваться для выделения желаемых ионов из самых жутких смесей солей.
А тут и смесь-то вполне мирная — щелочные, щелочноземельные и алюминий. Все происходит в водном растворе.
Зачем тут нужен термостойкий кислотоупорный реактор?
Я думаю, весь процесс в статье достаточно подробно расписан, чтобы здесь своими словами не повторять.
Но если есть сомнения, то можно книги и статьи посмотреть.
В статье он описан оччень рамочно и мельком, но даже по ней оценить количество геморроя можно :).
Растворять глину — то ещё удовольствие. Да, поправлюсь — для реактора важна не столько кислотоупрность, сколько устойчивость к щёлочи. Т.е. можно и сразу кислотой, но лучше в 2 стадии. И там и там для приличной скорости — надо греть. И очень рекомендуется — греть выше 100С. Т.е. реактор химически стойкий, термостойкий и высокого давления.
Отдельная тема — получение всех реактивов в нужных количествах (той же солянки).
Об омылении — всё замечательно, когда всё в растворах. Реально же при попытке растворить глину получим грязный то ли гель, то ли золь, то ли суспензию — можно конечно добавить щёлочи, времени, температуры и давления… Осадить, фильтрануть… В этом, примерно, и заключаются упомянутые сложности.
Вот ей-богу, генератор проще :).
Ну, если рассматривать проблему под таким углом, то люди делятся на две категории — для одной все, что приходится делать своими собственными руками то еще удовольствие, полное вышеупомянутых сложностей.
А другая просто честно работает, пока не достигнет результата.
Насчет грязного геля или золя — вы видимо огородный суглинок имели ввиду?
Глину естественно для надо брать не из выгребной ямы и отмучивать перед использованием. И процесс вести до конца, а не прерывать на середине. Тогда все будет в порядке.
Получение нужных реактивов действительно тема отдельная, частично раскрытая в статье vashu1 о получении хлора.
В случае растворения глины в щелочи этот, как вы выразились, реактор представляет из себя всего лишь плотно закрытый клепаный железный котел вроде современной скороварки — котел, крышка, фиксирующая скоба(вполне можно обойтись просто деревянной палкой) и герметизирующая прокладка из мягкого дерева.
В случае кислоты нагрев выше ста градусов совершенно не обязетелен — см. статьи по ссылкам, там параметры вскрытия глины и реакции расписаны очень подробно. Все происходит в обычном горшке при темепературе от 25 до 100 градусов.
Если кажется, что в статье что-то не так, то будьте пожалуйста конкретнее, когда критикуете. И очень желательно перед этим ознакомиться с информацией по ссылкам.
Холмс, статьи по растворению глины мне приходилось читать давно и безотносительно попаданцев :). И энтузиазм — это тоже хорошо…
Но Вы мою исходую посылку помните? Она совсем не в том, что «нельзя, никогда и никак».
Я всего лишь информирую оптимистов, что получение алюминия это такой гемор, что первым в очередь у попаданца в дикие места его ставить не надо.
И конкретно — что даже получение нормального хлорида — посложнее простенького генератора.
Вы ссылаетесь на статью о получении хлора — и что это значит? Что СНАЧАЛА надо этот самый генератор сделать. Потом сделать электролизёр (более сложный, чем нужен для получения хлоратов, например). Получить солянку. Потом — см. вышеописанный гемор по вскрытию глины… Очистке…
А генератор, с которым сравниваем, напомню, уже сделан — на первой стадии 🙂
Я достаточно проиллюстрировал своё утверждение? Ими Вы будете продолжать его оспаривать? 🙂
Безусловно, алюминий — не предмет первой необходимости, и наш попаданец задумается о нем не раньше, чем крепко встанет на ноги. С этим вашим исходным посылом я абсолютно согласен — больше того, примерно такими же фразами это и написано в конце статьи 🙂
Но — если пока оставить за скобками источник тока и все, что с ним связано (поскольку это тема отдельная, и нужен он не только для алюминия), то я не вижу в описанном процессе какого-то из ряда вон выходящего геморроя, с каким бы не столкнулся человек практически при любом кустарном производстве, скажем, в средние века.
И по производительности, и по затратам ручного труда, и по квалификации работников метод вполне сравним, скажем, с получением крицы в сыродутном горне (при уже отлаженной кустарной технологии, естественно).
И уж точно получение алюминия таким способом куда как приятнее по сравнению с таким крайне сложным, многостадийным и трудоемким производством, как ручное изготовление домашней ткани, имея сырьем свои же шерсть, лен или коноплю 🙂
Да, долго и тяжело, но ведь никому же не приходило в голову из-за этого перестать варить крицы или ткать полотно.
Так что, позволю себе повториться — как только более-менее химически подкованный и коммерчески ориентированный попаданец решит свои проблемы с электричеством и сырьем, получения алюминия таким способом ему не избежать 🙂
Согласен с тем, что имея невостебованное (??!) электричество — алюминий варить можно. Не согласен с тем, что оно того стоит — до общего развития технологий конца 19 века и появления авиации.
Под легирование? Тогда уж примерно с тем же геморроем можно бериллий варить :).
А как «сверхдорогая роскошь» — так такие вещи не на материаловедение завязаны, а на рекламу. Продать-то что угодно под рекламу можно, хоть пингвинье говно, хоть тюльпаньи луковицы, хоть рядом обсуждаемый «манускрипт»…
Реклама — детище индустриального века. А до этого хоть ты обрекламируйся — никто кроме ближайшего соседа тебя не услышит. В те времена все качество изделий решало, а качество зависит от материала. Если свойства материала эксклюзивные — озолотишься.
Вот взять хотя бы тот же знаменитый оружейный бренд «Ulfberht». Судя по археологическому материалу — мечи ковали все кому не лень. Но вот за тридевять земель за бешеные бабки возили только Ульфберты.
В смысле — под легирование? Примеры использования — в статье.
Ну вот возьмем к примеру доспехи. И стальные, и дюралевые — продаются за бешбабки. Но дюралевые весят почти в два раза меньше. Я думаю, выбор опытного бойца, который знает, что такое каждое лишнее кило в бою, очевиден. А потом по мере роста известности, и мода свою роль сыграет.
Походная посуда — то же самое.
Достаточно вспомнить стоимость такого товара и сразу станет понятно, что и генератор, и геморрой, и все остальное окупится очень быстро.
Не говоря уже о металле для собственного применения.
«Реклама — детище индустриального века. … В те времена все качество изделий решало, а качество зависит от материала. »
Ну прямо-таки детская наивность… Индустриальный век, ага… Почитайте про голландские тюльпаны, например.
Ну и вся роскошь и все деньги — из той же серии. Золото, серебро, фарфор, меха на югах и летом… Понты всепобеждающи. А способ их выражения — задаётся рекламой-с…
И в примере с Ульфбертом и с Айфоном — я пока вижу примеры рекламы, а не эксклюзивного качества. 🙂
«Ну вот возьмем к примеру доспехи. И стальные, и дюралевые — продаются за бешбабки.» Степень бешенности отличается не в разы — на порядки.
«Я думаю, выбор опытного бойца, который знает, что такое каждое лишнее кило в бою, очевиден.» Угу, и на танках у нас броня сплошь дюралевая… Но это так, к слову.
Выбор «опытного бойца» которому на выбор предложили мушкет и пару пистолей с боезапасом, плюс десяток гранат… или эту дюралевую… вундервафлю.. этот выбор — действительно очевиден. 🙂
Про ПОХОДНУЮ посуду по цене небольшой деревни — отдельная хохма. Я б ещё понял — церемониальную, для элиты…
З.Ы. Дюралевый доспех — сам по себе извращение, но у нас-то пока только алюминий… Техноложствуем дальше, до дюраля?.. 🙂
И в примере с Ульфбертом и с Айфоном — я пока вижу примеры рекламы, а не эксклюзивного качества.
А я вижу пример обратного 🙂 На самом деле оба суждения субъективны.
Степень бешенности отличается не в разы — на порядки.
Мне кажется, тут стоит развернуть утверждение поконкретнее. Я, например, уверен, что основная доля стоимости средневекового доспеха отнюдь не стоимость материала, а работа мастера-доспешника.
Угу, и на танках у нас броня сплошь дюралевая
Ну, не танках конечно, но на всех современных БМП броня именно из алюминиевых сплавов, преимущественно Al-Mg-Zn-Cu.
которому на выбор предложили мушкет и пару пистолей с боезапасом, плюс десяток гранат… или эту дюралевую… вундервафлю..
Мне кажется, здесь вы путаете две вещи. Огнестрельное оружие попаданец вряд ли кому-то сможет ПРОДАВАТЬ без опасения подставить свою задницу, а вот дюралевый доспех — пожалуйста.
Про ПОХОДНУЮ посуду по цене небольшой деревни — отдельная хохма. Я б ещё понял — церемониальную, для элиты…
Безусловно, для элиты. Хотя у удачливых кочевников, например, частенько финансовые возможности рядовых воинов после похода были сравнимы с возможностями оседлой элиты. Каждый уважающий себя кочевник имел кучу медной или бронзовой посуды — глиняную-то не больно с собой потаскаешь. Так что рынок был очень немаленький.
Дюралевый доспех — сам по себе извращение, но у нас-то пока только алюминий…
Опять же, дело субъективное. Кому-то может показаться извращением доспех из лошадиных копыт.
Техноложствуем дальше, до дюраля?
Мне кажется, что если у человека хватило мозгов получить алюминий, хватит и для получения дюраля. Ну, а если не хватит… Наверное попаданец какой-то неправильный попался 🙂
В любом случае, и вы и я имеем свое твердое субъективное мнение на эту тему.
Я прошу прощения, но честно говоря, не хотелось бы и дальше здесь упражняться в остроумии.
Если есть желание конструктивно обсуждать тему получения алюминия дальше — хотелось бы увидеть побольше подкрепленных чем-то аргументов и поменьше общих фраз.
Реклама создавала спрос, начиная с древней Греции. Именно так создан спрос на косметику и жевательную резинку. Мало того, не известно, возникла ли первой рекламная песнь как способ рекламы, а только потом песни как вид искусства, или наоборот. Качество влияет, когда покупатель или сам является экспертом, или имеет возможность обратиться к эксперту и при этом имеет доступ к информации об объективных характеристиках товаров от производителей по всему миру. Само существование этой информации возможно не ранее индустриальной эпохи, а её широкое распространение – только в постиндустриальную. Так что раньше покупать, не глядя на рекламу, могут разве что агенты по снабжению.
ОК, мир-дружба-жвачка… 🙂
По тому, что в пред-индустриальную эпоху алюминий получится по цене золота и может быть оправдан при продаже только как сверхдорогой эксклюзив — как я понял, согласие.
Разница в том, что Вы считаете, что спрос на такие *статусные* предметы формируется в первую очередь качеством, а я — что рекламой и традициями. Как на золото там, драгоценные камни, деньги, айфоны… Ну, тут спорить бесполезно, мнения сформированы.
По «качеству» алюминия — я считаю, что свойства алюминия как материала до появления авиации и падения цены электричества ниже плинтуса — откровенно плохие. И что от свехдорогого «средневекового» алюминия из мыла до » брони.. из алюминиевых сплавов, преимущественно Al-Mg-Zn-Cu» дорожка не близкая — у Вас мнение обратное. Ну, тоже позиции зафиксированы.
Ну а насчёт «Огнестрельное оружие попаданец вряд ли кому-то сможет ПРОДАВАТЬ без опасения подставить свою задницу, а вот дюралевый доспех — пожалуйста.» — предки, они не дурнее нас были. Ну вот такое моё скромное мнение. И за что и сколько платить — сообразят. Если уж не статус покупают, а эффективность…
У Вас мнение явно противоположное, что можно броньку («не опасную для продавца», что характеризует её полезность) за бешеные деньги продать, а огнестрел оставить «для личного пользования»… Опять-таки, позиции ясны :).
Какое отношение статус вообще имеет к качеству?
А никто не слышал про алюминиво-воздушные аккумуляторы? Анодом в таких батареях служат алюминивые пластины, которые окисляются под действием кислорода и отдают электроны. Электролитом служит дистиллированная вода. Ак/б данного типа нашли свое применение в военной технике. Но есть и недостаток — малый ресурс по причине коррозии алюминивых пластин и ,как следствие, быстрого выход анодов из строя.
По моему там щелочь электролит. Но куда нам нужен дорогой, трудно обслуживаемый пусть и очень емкий аккум? Попаданец и свинцовым обойдется.
«дорогой, трудно обслуживаемый пусть и очень емкий аккум»
попаданцу очень даже нужен — не всё ж в средние века попадать:) (не об алюминиевых батарейках речь, ессно)
В 20 веке принести в клювике хорошие литиевые аккумуляторы или ионисторы (не идею, а готовую адаптированную технологию) — можно много интересного забубенить…
Это не аккумулятор все таки, а батарея или первичный источник. И работает пока не съест алюминиевые пластины.
Был такой гибридный проектик для автомобилей — картриджи с алюминием, которые после выработки менялись бы на заправке, и централизовано восстанавливались на заводе. Не аккумулятор, но уже и не батарейка…
Батарейка все таки, просто ее активные элементы меняются по отдельности, а не моноблоком. Да и еще, электролит там менять надо. Сама идея кстати неплохая, но по цене это получается дороже бензина или сравнимо. Но в философии гибрида, когда основной пробег идет на аккумуляторе, а лишь при необходимости запускается батарея когда надо ехать далеко она вполне годна. Хотя и требует инфраструктуру по замене этих пластин и их утилизации.
Был такой фонарь СВЭЛ (соль-вода-электричество). Загуглите, если интересно. Он так и работает в контейнер заливается вода и 5 ложек соли, можно использовать морскую воду. Электроды — алюминиевые пластины (расходник).
Насмешил. А если найдутся такие же нубы, как и автор, которые воспримут это как практическое руководство?
С такими познаниями в химии и технологии не то, что в пропаденцах — в простых туристах делать нечего. Уж лучше сидите дома под мамкиным присмотром, сочиняйте свои сказки и ходите с ними под стол.
Ваши познания, надо полагать, простираются вглубь и вширь гораздо дальше?
Ну так поделитесь ими с нубами!
Для этого вроде как сайт и создавался (в смысле, для дискуссий, которые состоят в изложении своих аргументов, а не из метания какашек из заоблачных высей)
> Ваши познания, надо полагать, простираются вглубь и вширь гораздо дальше? Ну так поделитесь ими с нубами!
Для этого вроде как сайт и создавался (в смысле, для дискуссий, которые состоят в изложении своих аргументов, а не из метания какашек из заоблачных высей)
Холмс, алюминий Вам не получить. Даже в лаборатории. Байер процесс — это не шутки.
Каустическая сода нагрета до 250 градусов.
Есть у Вас каустическая сода и такие температуры?
Затем жидкость отделяют от твёрдых примесей.
Как отделять? Это крайне агрессивная и к тому же горячая каустическая сода, да она под давлением.
Ну, отфильтровали. Потом охлаждают раствор и осаждают гидроокись аллюминия. (Каустическую соду потом опять нагревают и опять в цикл.)
И это только первая часть процесса. не кошмал, нет?
В охлаждени батарея из примерно 10-14 flush tanks (испарителей). Здоровые дуры.
В современном производстве там сложнейший теплообмен потоков, холодного и горячего. Потому что растворчик гидроокиси алюминия в каустической соде просто так в рекуператор не загонишь: всё погибнет через 2-3 месяца.
И это только первая часть марлезонского балета. Вторая — это электролиз из расплава криолита.
И делать это «в малом масштабе», «на коленке», совершенно не возможно: здесь уж либо индустриальный масштаб, либо ничего.
А в малых масштабах, это в лаборатории значить, алюминий выйдет дороже золота.
В общем сходите при случае на экскурсию на глинозёмный завод и на алюминиевый завод. Только сапоги постарше наденьте — там безумно грязно.
И к слову бокситы это как раз глины. Не все глины бокситы, но все бокситы глины.
В общем Роджер конечно груб, но в главном-то он прав.
ЗЫ: Вы можите удивиться. но Дерипаске принадлежат заводы не только в России. Скажем глиназём он импортирует, со своего же завода в Ирландии. Ну да это так, к слову…
Как устроено современное производство глинозема и электролизный цех, я в курсе, спасибо.
Годовые отчеты «Русала» тоже читал.
И как выглядит боксит тоже в курсе 🙂 Если конечно вот это
http://rus-list.ru/wp-content/uploads/2014/12/215652220709.jpg,
вот это http://rus-list.ru/wp-content/uploads/2014/12/1106-boksit-30g.jpg
или вот это
http://rus-list.ru/wp-content/uploads/2014/12/photo_60_b.jpg
или вообще любую осадочную породу вы называете глиной, то это безусловно, ваше право на субъективное мнение 🙂
У меня только один вопрос — вы статью собственно прочитали и ссылки посмотрели?
Ну бог с ним с Байером. Но вот скажите — где там написано про электролиз из расплава криолита?
Нет, Вы не в курсе как «устроено производство глинозёма и электролизный цех». Это совершенно точно, и это резко видно.
Статью? Понимаете, если в первых же предожениях всё неверно, то зачем читать дальше? Или у Вас там к концу что-то правильное? Так ведь не смогу добраться-то.
Или Вам одного Роджера мало?
Да и ссылки мне не нужны. И Зачем мне ссылки?
Ах да, на фото бокситы с высоким содержанием железа. Ну и что?
>> Не все глины бокситы, но все бокситы глины.
вики
>> бокситы являются глиноподобной, а часто каменистой породой
Иксперд, ты бы лекарства от шизофрении принимал по расписанию, а не отвлекал нормальных людей.
vashu1, позвольте вас дополнить цитатой из той же вики, поскольку что AK заявил, видите ли, «ссылки мне не нужны. И Зачем мне ссылки?»
Так вот, для гражданина не признающего ссылок ЦИТАТА:» Напоминая иногда по своему внешнему виду глину, боксит ничего общего, однако, с ней не имеет. Характерным отличительным признаком боксита является то, что с водой он в противоположность глинам, не дает пластичной массы. «
Дорогой Майк,
может Вам в той же Вики ещё и хим. состав боксита посмотреть?
А потом глины?
И потом сравнить?
Вы бокситы хотя бы в минеральных коллекциях видели ли? А в реале?
«Массы» он не даёт, угу…
То что на фото, это редкие красивые образцы, которые в геологических колециях помещаются именно по причине их живописности. Реальное же отличие бокситов и глин — более высокое содержание оксида железа, особенно вот в тех образцах что на фото. Но оксид железа он и в глинах вполне себе присутствует (и даёт красный цвет).
Так что идите-ка и ищите разницу бокситов и глин. Авось и найдёте чего.
ЦИТАТА: «Минералогическое отличие бокситов от глин,…, заключается в том, что в составе первых алюминий находится в форме гидроокисей, во вторых же в виде каолинита.»
ЦИТАТА: «Гидрокси́д алюми́ния, вещество с формулой Al(OH)3 …— соединение оксида алюминия с водой. Белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде, обладает амфотерными свойствами.»
ЦИТАТА: «Каолинит — глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия.
Химический состав Al4[Si4O10](OH)8»
Гидроокись, да. Естественно гидроокись. Признаю свою ошибку.
Но я очень сильно удивлюсь если Вы сумеете отличить по виду или на ощупь большинство бокситов, из тех что используются в промышленности, от глины: красная глина.
Как видите, АК видель больше бокситов чем все эти теоретики, пишушие энциклопедические статьи. Дык если лекарства не принимать по расписанию то и не такое увидишь.
Товарищи! А почему бы не делать силумин? Для его производства нужна смесь каолина с коксиком. Профильтровав же заэвтектичекий силумин сквозь песочек получим технический кремний и эвтектический силумин.
Процедуру (под средние века) — в студию! Схему печки и т.д…
Попаданцы, а что насчет разницы в плотностях? Между оксидом аллюминия и кремния разница в плотности чуть не двойная. Что у нас с возможностью замутить раствор плотностью около 2.8, чтобы всплыл кремний? Железо можно восстановить электролизом. И вот у нас с большего глинозем в руках.
Дык ить там не только в плотностях разница, вот ведь какое дело.
Самая-то главная разница — в кислотности оксида.
Алюминий с кремнием в природе в химическом соединении находятся. И сами по себе, заразы, никак разъединяться не хотят.
А на самом деле, данная в статье технология вполне может обеспечить попаданца тем самым напалмом. Это уже само по себе очень даже хорошо. А как товар — ещё лучше чем доспехи (из мягкого алюминия?! про сплавы-то не слова…) или предметы быта (чисто алюминивую только ложку в руках держал, и то не факт, всё остальное — различные сплавы). И рынок сбыта огромный, и собственно алюминия нужно сравнительно не много.
Кроме того, недаром в статье, в нескольких местах, заострялось внимание на побочных продуктах. Титан — это круто… И не только титан…
Но электрогенератор таки нужен в первую очередь (как и статья по хитростям и тонкостям гидротехнических сооружений типа ГЭС и собственно рукоблудным генераторам) 8)
Мдаа… — «алюминивые доспехи», «дюраль» :-))) — если вдруг удастся получить алюминий, то не доспехи надо делать 🙂
1.Алюмотермия — дает сразу две недостижимых без высоких технологий вещи — температуру свыше 1000 градусов и извлечение почти любого металла из оксида !
2. Термит — как зажигательное оружие ( горит даже под водой) и как технология сварки .
Одно из двух. Или он тяжелее кожанного, или защищает заметно хуже стального.
«недаром сейчас из сплавов системы AlZn делают противопульную броню), » Делают. Но весит она не так уж и мало. Двухмиллиметровый алюминиевый доспех можно не то что мечом, ножом пробить. И даже оторвать от него кусок пальцами. А весит он 10 кг.
«Все упирается лишь в наличие электрогенератора постоянного тока. Остальные принадлежности попаданцу вполне доступны.» Нет. Нужны:
1. Источник питания большой мощности. Как минимум близкой к мощности сварочного трансформатора. Для того, чтоб в принципе вести электролиз расплава.
2. Руда. Это здесь самое доступное.
3. Печь без доступа наружного воздуха.
4. Удаление воздуха, остающегося при шихтовке. И не водой. Иначе печь нужна многотонная и источник питания вроде тех электростанций, которые питают алюминиевые заводы.
Три пункта, из них наколенный один, остальные даже сейчас не кустарны.
Что за мифические «примесные количества»?
«Так что для его удаления придется титровать кислотой, получив, правда, замечательный побочный продукт под названием силикагель.» Энто куда же надо попасть, чтоб такая технология обогащения стала попаданческой? На Набу?
«В нашей реальности корпорация Alcoa провела разработки на эту тему и самое простое, что они придумали, это обрабатывать глинозем смесью хлора с хлороводородом в кварцевой печке при температуре выше 1000°С. » Только что утверждалось, что 900 — это слишком много.
Это не говоря о том, что кварцевое стекло плавится при как минимум 1713 и если оно есть, то давно есть чугун и конвертерная сталь. И кварцевый песок тоже надо очистить.
«Фишка в том, что большинство высокомолекулярных органических кислот (в просторечии именуемых «жирными» по своему производному — жирам) дают со всеми металлами, кроме щелочных, абсолютно нерастворимые в воде соли. Больше того — эти «мыла» с водой даже не смешиваются, и в своем составе химически связанной воды абсолютно не содержат. Это свойство, повсеместно используемое химиками, делает жирные кислоты идеальным экстрагентом для смешанных водных растворов металлических солей.» И как же из хлорида вытеснить соляную кислоту жирной? Соляная — одна из сильнейших кислот, а значит сама вытесняет большинство кислот. Жирные же все слабые и из солей вытесняются чем попало, даже фосфорной.
«Короче говоря, попаданец, выскочив из лохани, доливает в горшок с раствором хлорида алюминия раствора обычного натриевого мыла, отделяет всплывшее мыло алюминиевое, сушит, накладывает в широкий горшок поверх хорошо прокаленной смеси калийной и поваренной солей, греет на водяной бане и через некоторое время сует туда два электрода.
Придя с обеда, он обнаруживает на нижнем, стальном(а лучше свинцовом), долгожданный слой алюминия! Бинго!» Ну ладно, обменная реакция — штука хорошая. Металл, образующий более сильной основание, уходит в соль более сильной кислоты, а вместо него металл, образующий более слабое основание, уходит в соль слабой кислоты. Да вот беда, большим удельным током нельзя получить гальваническое покрытие. Или расплав, или порошок. Температура у нас 70-100, алюминий плавится при 660. Значит порошок. И его надо будет переплавить ешё раз. В чём и как? А чтоб вести электролиз низким удельным током, придётся отказаться от расплавления электролита током. Раз 70-100, значит мощность как минимум плитки, не считая той, что расходуется на восстановление. А напряжение у нас заметно меньше двадцати Вольт. Значит более пятидесяти ампер. Ну как какая нужна площадь электрода, чтоб получить 300 миллиампер на квадратный метр? Причём, на такую площадь мощность тоже больше, а с ней и ток. Замкнутый круг. Придётся плавить сам алюминий. А это 660. И источник питания, который может эти 660 обеспечить не в объёме искры, а в во всей ванне.
«Конечно, все вышеописанное довольно далеко от идеала экономичности. Электричества, соли и мыла нужно на первых порах очень много.» А генератор у нас слабый и много мыла — это по-поподанчески сведение лесов.
Двухмиллиметровый алюминий даже подросток равалпальцами по любому надрезу. И надрезал кухонным ножом. Для доспеха это как бы не хуже толстой кожи.
Алюминий будет полезен для пороха и термита. Из алюминия можно сделать очень простой для древней Европы порох — суриковый.
Галльской термит? Серьёзно? А для чего?
Вот специально поинтересовался по этой теме http://forum.xumuk.ru/index.php?showtopic=186202
И химики в раз ответили что хлор не перейдёт от хлоридов щелочных металлов к мылу. Отдкуда вы взяли, что хлор так легко сможет поменяться местами?
В статье информация, судя по всему, недостоверная, и алюминий попаданцу не получить… А жаль.
Хотел спросить, а для изготовления проводов можно использовать магний? В отличии от алюминия, хлорид магния легко очищается от воды прокаливанием и имеет не такую высокую температуру кипения, поэтому магний получить проще. По удельному сопротивлению он всего в два раза хуже алюминия, но однозначно дешевле меди.
Что вы думаете?
Магний горит лучше и водой не тушится в принципе. А использовать можно не только магний, но и серебро, медь, золото, никель, хром, сталь, чугун, чистое железо, вольфрам, ванадий и много чего ещё. Любой металл кроме щелочных, или любой их сплав, а в восстановительной атмосфере (на Земле окислительная) можно и щелочные. На сколько хороши такие провода? Вот в чём вопрос.
Причём, на сколько они хороши за приемлемую цену. Серебренный провод за приемлемую цену будет на столько тоньше, что сопротивление у него будет не меньше, чем у медного, а больше.
Я тут посчитал… У магния сопротивление больше, чем у алюминия, но при это плотность меньше. Так что если делать магниевый провод для ЛЭП или телеграфа, то масса куска провода с заданным сопротивлением, что из алюминия, что из магния получается примерно одинаковой. Надо только что-то сделать, чтобы в случае КЗ провод не сгорел целиком.
Интересно, а можно ли из магния сделать обмотку генератора?
Сравнивать надо не массу, а цену. Сколько стоит алюминиевый провод и сколько имеющий такое же сопротивление магниевый. Магний ещё и горит лучше, это тоже недостаток.
Магний выходит дешевле даже в наши дни, по крайней мере для ЛЭП. В попаданческие времена будет намного дешевле любого другого металла, так как его получить намного проще, чем алюминий. (почему проще, читайте выше)
Для электрических машин хуже магний алюминия и меди из за большого объема, но по прежнему лучше железа. Для попаданца, у которого медь — дорого, алюминий — сложно, железо — тяжело и неудобно, магний является лучшим вариантом.
Получение магния:
1. Выпариваем морскую воду. Сначала выпадает NaSO4, затем NaCl, затем MgCl.
2. Кгода начинает начинает выпадать MgCl, переливаем воду в другой бассейн, выпариваем, пока он не пеерстанет выпадать.
3. Нагреваем хлорид магний. Сначала он избавляется от связанной воды, потом плавится.
4. Применяем электролиз.
В отличии от алюминия влажный хлорид магния при нагревании не разлагается, а безводный хлорид магния сначала плавится, а потом испаряется, а не наоборот.
Облом на первом же пункте, магния в морской воды менее двух грамм на тонну, при этом магний «первой прогонки» достаточно грязный и обладает низкой пластичностью, а рафинирование проводится в вакууме. А если есть вакуум то проще будет из доломита или магнезита выплавить.
При этом магний в отличии от алюминия отлично горит и для диверсии луддитам хватит обычного факела.
Это не мешает его добывать из морской воды в нашей реальнсти. В промышленности используют довольно простой способ: добавляют в морскую воду известковое молоко, и весь находящийся там магний выпадает в осадок. Потом его растворяют в соляной кислоте, и подвергают электролизу. Это вам не глину вскрывать.
Попаданцу получить соляную кислоту будет не так просто, как об этом пишут с статье, поэтом лучше получать магний из соленой воды выпариванием. Тем более, хлорид магния начинает выпадать после соли. Значит, в том месте, где выпаривают морскую соль, магниевый рассол можно купить за бесценок и сразу получить интересующее нас вещество.
Рафинирование можно проводить не только в вакууме. При атмосферном давлении магний кипит при 1107 градусах. Такую температуру не так уж и сложно получить.
А еще есть рафинирование флюсом и рафинирование электролизом.
Продажа брони может подставлять гораздо лучше, чем продажа огнестрела. Вот смотри: продал ты бандиту броню, твоё оружие её не пробивает, он её надел и начинает угрожать тебе. Всё, ты ему ничего не сделаешь, он же с тобой может сделать всё, что угодно. Не сможет сразу забить насмерть просто кулаками – вернётся с топором и повторит. А без брони стрелять из попаданческого пистолета в попаданца – это самому лишить себя снабжения патронами, ни один бандит не станет убивать того, благодаря кому имеет возможность грабить и убивать и без кого эта возможность быстро исчезнет. Если только он не идиот. Броня же расходников не требует, но возможность грабежа тоже обеспечивает + в этом варианте именно убийство попаданца – условие получения оружия. Оружие попаданцу броню всё-таки пробивает? Тем лучше для попаданца, но пока он не может гарантировать быстрое убийство бандита, броня у противника будет опасность всё-таки увеличивать.
Какой бы хорошей ни была золотая сковородка, её приобретёт Игорь Селезнёв, живя в таком мире, в котором булыжник золотой слиток стоят одинаково, а стальной нож дороже золотой пластины того же веса (потому что любой материал дешевле обработки). Или сама Алиса. Обратите внимание: нигде нет серебряных проводов, а золочёные шины коротки и водятся только там, где цена так и так высока и даже там золото только сверху, платины же нет даже в шинах и контактах серверов. От брони зависит жизнь, так и то если есть дешёвая альтернатива той же прочности, то не факт, что вес будет определяющим фактором. Даже при том, что жизнь в бою зависит и от её веса тоже. А алюминиевый меч купит только ролевик, потому что от меча требуется не только прочность клинка, но и твёрдость лезвия. Поэтому воин цельноалюминиевый меч не купит. У нас же по условию алюминия меньше, чем платины. Соответственно любой спрос на него сразу сделает его дороже платины: погремушка принца дороже сковородки, а металла на неё нужно меньше если же его нехватает, то стоит выбор, что сделать и что продать.
То есть булыжник и золотой слиток. Очепятка.
попаданческий титан https://worldbuilding.stackexchange.com/questions/147112/what-technology-would-dwarves-need-to-forge-titanium
Воспрос уже закрытый, но стоит добавить, что для попаданца есть готовое алюминиевое сырье — квасцы, которые известны с античности и применялись крайне широко как протрава для крашения тканей. В античности получали из алунита на о. Лесбос, позже возили в больших количествах из Египла, Йемена и Чада. У Агриколы процесс получения квасцов тоже подробно описан. Чистая гидроокись алюминия из раствора квасцов осаждается элементарно.
Потом, непонятно, почему для попаданца фтористые соединения — это слишком сложно. Как раз наоборот. Плавиковый шпат известен давно и широко применялся металлургами. Нагревая его с песком и серной кислотой, легко отогнать H2SiF6, которая растворяет оксид или гидроксид алюминия с образованием фторида. Фторид алюминия, в отличие от хлорида, не гидролизуется и обезвоживается простым прокаливанием. Остается добавить фторид натрия (из того же плавикового шпата), чтобы получить криолит. Чтобы электролит на основе криолита и оксида алюминия легче плавился, добавляют больше фторида натрия — такая смесь плавится при 900-950 гр. Так что основнрй затык — мощный источник электроэнергии.
Опять же, процесс восстановления гексахлоралюмината натрия или криолите натрием не так уж и плох. Натрий или калий достаточно просто получается карботермическим методом. Это поначалу алюминий стоил как серебро, с началом производства по методу Сент-Клер Девиля цена упала настолько, что из алюминия стали дешевую бижутерию делать. Суммарно произвели более 200 тонн именно по методу Девиля.
А предложенный процесс с мылом не даст безводных алюминиевых солей жирныз кислот — только оксисоли.
Надо удалить или переделать статью про алюминий.
«Аллюминий — 2»
//При обработке криолита растворомъ сернокислой соли аллюминия выделяется
фтористый аллюминий, по реакции: А12(SO4)3 + Al2Fl6;6NaFl
— 3Na2SO4 + 2A12F16. Нерастворимый въ воде белый порошокъ фтористаго
аллюминия собираютъ на фильтре, промывають водой, сушатъ, прокаливають
и бросають въ тигель, выложенный внутри криолитовой набойкой.
На горячий еще порошокъ фтористаго аллюминия бросають кусочекъ металлическаго
натрия. Какъ только бросили натрий, тотчасъ же начинается крайне
энергичная реакщя замешения части аллюминия натриемъ по формуле
2Аl2Fl6 + 3Na2 = Al2Fl6;6NaFl + 2Аl. При реакции развивается такъ много
тепла, что все содержимое тигля сплавляется и мы получаемъ королек аллюминия,
окруженный коркой сплавившегося крюлита. Криолитъ идетъ на получение новыхъ порций
фтористаго аллюминия и, такимъ образомъ, теоретически
вовсе не расходуется при этой реакции. При надлежащемъ пропорцинированьи
количествъ взятыхъ для реакции фтористаго аллюминия и металлическаго
натрия аллюиний получается очень чистымъ, сама реакщя ведется
крайне удобно. При условии дешевизны натрия данный способъ является,
поэтому, единствеинымъ среди осталыныхъ способовъ химическаго полученишя
аллюминия, могущимъ конкурировать съ электролитическимъ способомъ получения
этого металла.//
Еще один потенциально возможный путь — восстановление алюминия из хлорида марганцем. Марганец, в свою очередь, получается электролизом водного раствора сульфата марганца и регенерацией серной кислоты. Хлорид марганца, который остается после восстановления, при обжиге на воздухе дает хлор (который возврящается на получение хлорида алюминия) и оксиды марганца, растворяющиеся в серной кислоте обратно в сульфат.
Восстановление алюминием марганцем (получаемым не электролизом, а силикотермически) пытались реализовать в промышленном масштабе (Toth process), но не допилили.
В Энциклопедия промышленных знаний. Том 11. Воздухоплавание. Его прошлое и настоящее 1911 пишут что аллюминий применяли в русско-японской для получения водорода для наблюдательных аэростатов.
Цена метода железо плюс серная — 30-40 копеек за кубометр, аллюминий 1.20-1.30, пар с раскаленным железом 10 копеек, но установка только стационарная.
Аллюминий давал выигрыш в весе — 2.6 кило за кубометр(плюс местная вода), серная+ железо — 8 кило на кубометр
Небольшое уточнение — алюминия для производства 1 м3 водорода нужно чуть меньше килограмма, еще 1.5-2 кг — гидроксид натрия, т.е. 2.6 кг это суммарно материалов. Без щелочи, одной водой, тоже можно, но нужно брать сплав алюминия с оловом (пару процентов) и активировать поверхность солями ртути.
Алюминий для наполнения аэростатов быстро заменили кремнием, который в виде 75-85% ферросилиция гораздо дешевле, водорода дает больше (на кубометр нужно 650 г) и при этом щелочи расходуется меньше.
Еще годится для этих целей гидрид кальция, который дает при действии воды около 1 м3 на кг, и сам кальций, которого нужно почти 2 кг.
Не ожидал, что ферросилиций с достаточной скоростью растворяется… Впрочем, видимо вопрос дисперсности.
> в 1891 франция подписала контракт на поставку алюминия для солдатских фляг
50 тонн за 1 миллион франков — 20 франков килограмм, 3.3 доллара, 4.42 рубля серебром
Где-то в десятую цену от серебра.
>>Где-то в десятую цену от серебра>>
Если учесть разницу в плотности, то раз в сорок получится.
Вообще, изменения цен на алюминий в XIX в – это хороший пример того, как изменение технологии может удешевлять продукт. С момента открытия и до середины XIX в алюминий производился в крайне малых количествах, и стоил в несколько раз дороже золота – несколько тысяч франков за кг. В первую очередь эта цена определялась стоимостью калия, с помощью которого алюминий получали, и один килограмм которого (не нужного никому, кроме химиков) стоил 900 франков. Когда Сент Клер Девилль взялся за производство алюминия, заменив калий на натрий, метод производства которого он для этой цели сильно усовершенствовал, в течение нескольких лет с 1855 по 1860 цены на алюминий упали с 1000 франков до 300, а затем и до 100 франков за кг. Примерно в этом же диапазоне, 100-130 франков или около 20-30 долларов цены на алюминий держались вплоть до открытия метода Холла-Эру в 1886 г.
Следует отметить, что эта цена в 30 долларов за кг соответствует 1000 долларов современных, и примерно равна ценам на серебро. Однако реальная себестоимость при этом, вероятно, была значительно меньше и не превышала нескольких долларов за килограмм. Поскольку процесс Девилля был все же далек от совершенства, и мог бы быть значительно улучшен, себестоимость алюминия, даже полученного с помощью натрия, вполне могла бы уменьшиться на порядок.
//In the next volume of the Mining Magazine here is a long article by Mr. W. J. Taylor, containing nothing new in regard to the metallurgy of aluminium , but chiefly concerned in calculating theoretically the cost of the metal from the raw aterials and labor required by Deville’s processes, and concluding that it is quite possible to make it for $1.00 per pound.// 1857 г
Чистый алюминий имеет крайне посредственные механические свойства (предел прочности лишь 80-90 МПа), и абсолютно непригоден в качестве конструкционного материала. Однако из алюминия можно получить множество сплавов, сочетающих в себе легкость и высокую прочность. Один из примеров таких сплавов — дюралюминий или дюраль.
Дюралюминий был открыт в самом начале XX в., когда Альфред Вильм, работавший на заводе Dürener Metallwerke AG в Дюрене, занимался поском алюминиевого сплава, пригодного для производства легких винтовочных гильз. Достаточно случайно в 1903 г Вильм обнаружил, что алюминиевый сплав с 4% меди, образцы которого он не успел промерять в конце недели, спустя выходные показал неожиданно высокую твердость. В 1906 г был получен патент на сплав, содержащий 3.5-4.5% меди и по 1% марганца и меди, а в 1909 г этот сплав начал производиться под названием дюралюминий. Сначала дюралюминий нашел применение при строительстве дирижаблей, а с 1916 г этот сплав нашел широчайшее применение в авиации и остается одним тз основных авиационных сплавов по сей день.
Высокая прочность алюминия связана с так называемым дисперсионным твердением. При нагреве выше 500 градусов медь в алюмини образует гомогенный раствор, который при резком охлаждении до комнатной температуры (закалка) остается в пересыщенном состоянии.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f7/Al-Cu-phase-diagram-partial-greek.svg
Однако этот раствор нестабилен, и в течение нескольких дней при комнатной температуре (естественное старение) или нескольких часов при повышенной температуре (искуственное старение) выпадают мелкодисперсные частицы интерметаллида CuAl2, что приводит в значительному повышению предела прочности и текучести (400-500 и 250-300 МПа соответственно). Вместе с невысоким удельным весом, менее 3 г/см3, это дает сплаву очень высокую удельную прочность.
Однако большая ложка дегтя состоит в том, что добавка меди сильно ускоряет коррозию. Поэтому дюралюминий требует защиты краской (в Германии в 20-30-х годах детали самолетов покрывали каменноугольным лаком), анодированием (этот метод разработали в Британии) или плакирования чистым алюминием (разработано в Америке).
Надо отметить, что дисперсионное твердение это вообще достаточно универсальный метод, нашедший впоследствие применение в большом числе других сплавов. Так, алюминиевые сплавы, содержащие 6-12% цинка, а также небольшие количества магния, марганца, меди и других легирующих элементов , обладают еще более высокими механическими свойствами, с пределом текучести более 700 МПа — выше, чем у многих закаленных сталей. Достаточно высокая твердость берилиевой бронзы и алюминиевых бронз, дополнительно легированных никелем, также являются следствием дисперсионного твердения после закалки и старения при повышенной температуре.
В СССР собственное производство дюраля началось в 1922-1923 гг, на основе образцов фюзеляжа самолета Юнкерса. Производство организовали в Кольчугино, и сплав, отличающийся от немецкого прототипа добавкой 0.3% никеля, назвали кольчугалюминием. Правда, в 30-х годах от никеля отказались, и сплав стали называть дюралюминием Д1.
После войны, в ходе работ по копированию B-29, с учетом требования Сталиным полного копирования прототипа, также скопировали американский дюралюминий 2024, отличавшийся немного повышенным содержаниним магния. Свойства этого сплава оказались несколько лучше, чем у Д1, поэтому вскоре в СССР перешли на новый дюралюминий Д16, являющийся по сути копией 2024.
Первый высокопрочный алюминий-цинковый сплав разработали в Японии в 1936 г, и держали этот материал в строгом секрете. Из такого сплава, превосходящего дюралюминий по прочности на 35%, изготавливали большинство элементов самолета Митцубиси Зеро, известного своими высокими летными характеристиками. В 1943 г американцы, проанализировав состав металла в сбитых японских самолетах, скопировали сплав, который сейчас известен как 7075. В СССР аналогичный сплав назвали В95.
7075 сплав содержит около 6% цинка, 1.5% меди, 2.5% магния и 0.2% хрома. После закалки и старения предел прочности доходит до 500-600 МПа. Единственный серьезный недостаток — малая теплостойкость, не выше 120 градусов.
Получение алюминия — 2: квасцы и сульфат алюминия
Самый простой и удобный источник, из которого можно получать соединения алюминия в чистом виде — это алунит или квасцовый камень. Этот минерал представляет собой основный сульфат алюминия и калия, и является продуктом выветривания калиевых полевых шпатов. С глубокой древности алунит служил источником алюмокалиевых квасцов KAl(SO4)2, для чего квасцовый камень слабо обжигали и оставляли в кучах, периодически поливаемых водой. При этом получался раствор, содержащий сульфаты алюминия и калия, из которого после упаривания кристаллизовались квасцы в виде 12-водного кристаллогидрата. Квасцы имели множество примений — ими очищали воду (методом флокуляции), пропитывали дерево и ткани для придания огнестойкости, использовали в медицине как кровеостонавливающее средство и антиперспирант, но в самых больших количествах квасцы расходовались при дублении кожи и крашении тканей. В античные времена самыми известными центрами производства квасцов были греческие острова Лесбос и Милос. Долгое время в средневековую Европу квасцы поставляли из Египта и с Ближнего Востока; местное же производство началось в XV в. При этом, правда, квасцы часто путали с железным купоросом, тоже пррменявшимся при крашении, но дающим, однако более темную окраску или вообще другие цвета при крашении.
Большим прорывом в производстве квасцов стало применение в качестве сырья глинистых сланцев, крайне широко распрострвненных по всему миру. Глинистые сланцы содержат, наряду с углеродистыми соединениями, значительную примесь пирита. При их сжигании и последующем выветривании в поливаемых водой кучах происходит образование серной кислоты, которая дает сульфаты алюминия и железа. Чтобы получить из этой смеси квасцы, нужно добавить соли калия — например, поташ, или аммония, для чего обычно использовали протухшую мочу. В первом случае получались обычные алюмокалиевые квасцы, во втором алюмоамиачные NH4Al(SO4)2, пригодные для тех же целей. Сам смысл получения именно квасцов состоял в том, что квасцы очень хорошо кристаллизуются в чистом виде (вернее, в виде кристаллогидрата), что позволяло отделить примеси железа, мешаюшие окраске тканей.
С появлением дешевой серной кислоты в конце XVIII в квасцы оказалось возможным получать вообще из обычной глины. Для этого глину слегка прокаливали и заливали 40-50% серной кислотой, которая переводила содержащийся в глине алюминий в сульфат; кремний же оставался в виде нерастворимого диоксида. После фильтрования и упаривания из раствора получали квасцы обычным способом, добавляя соли калия. Но, взяв белую глину, не содержащую железа, можно не переводить алюминий в квасцы, а просто упарить раствор и получить достаточно чистый сульфат алюминия Al2(SO4)3, что еще удешевляет производство. В наши дни вместо квасцов обычно используют сульфат алюминия; к важным применениям, кроме известных с древности и продолжающим играть важнейшую роль в наши дни (крешение, дубление, очистка воды), добавилась, например, проклейка бумаги. Для этого в бумажную массу добавляют соли алюминия и канифольное мыло.
Полезной может быть способность сульфата алюминия разлагаться на оксид алюминия и серный ангидрид при прокаливании
Al2(SO4)3 = Al2O3 + 3SO3
Поглощая серный ангидрид водой (аналогично старому методу получения серной кислоты из сульфатов железа), можно регенерировать большую часть затраченной серной кислоты, и получать таким образом чистый оксид алюминия — один из лучших огнеупорных материалов.
получение квасцов из энциклопедии Дидро и Даламбера
https://quod.lib.umich.edu/cgi/t/text/text-idx?c=did;cc=did;rgn=main;view=text;idno=did2222.0001.551
сначала сланец обжигается, затем выщелачивается водой. полученный раствор упаривают в прямоугольных чанах и кристаллизуют квасцы
//The ancient civilisations of Mesopotamia – modern day Iraq — used alum to fix the red dye madder to textiles. They imported this alum, known as “allaharum” in large quantities from Egypt. There is evidence of this process and trade dating back to before 2000BC.
The Egyptians mined alum as a naturally occuring mineral in the oases of Dakhla and Kharga, in the desert west of the River Nile and the landscape is honeycombed with ancient mines. The Egyptians did not start to use alum themselves until around the time of Tutankhamen, roughly 1000 years later.//
//Abundant where it occurs, but being water soluble, alum is absent in its pure crystal form in wet climates such as Britain and Northern Europe. Old World sources of pure alum are North Africa, countries fringing the Mediterranean, the Aegean, Anatolia, the Black Sea, Asia Minor and as far afield as Lake Chad. It is found much further afield in India and China too. Cargos of natural alum loaded on carracks from Genoa, and on occasions Venetian galleys, as well as other ships from Spain and Portugal docked at Bristol, Southampton and London. Alum supplies were transported further north through the activity of the Burgundian and Hansa merchants from the East coast of Britain and westwards to Ireland. From the twelfth century alum was being sourced from Egypt. After the Fall of Acre in 1215 CE, alum sources switched to the Near East and Anatolia. At the same time Italian and Portuguese merchants imported both alum and gold from ports from the Maghreb including Cueta and Tangiers. The importance of the North African link grew through the Elizabethan era due to the increased demand for imports of gold also obtained in Africa.//
//Квасцы часто встречаются в альянсе со многими другими полезными ископаемыми. Мин. источники калиевых квасцов находятся на Филиппинах, в Индонезии, Индии, Южной Италии, также, местом добычи природных квасцов сегодня является месторождение Чукикамата в Чили, квасцы в меньших количествах добывают в Канаде, Панаме, Западном Китае, а также на и Тайване. Существует природное месторождение в Узбекистане (месторождение Карши). В Узбекистане, кстати, минералы собирают местные жители и продают кусочки на базаре. В Узбекистане известен камень под названием ачиктош, в Казахстане ашитас, в Таджикистане (с древности) известно как замч//
//Квасцовый камень или алюнит, встречающийся в вулканических странах, напр. в Италии, около Чивита-Веккии, и в Венгрии в Мункаче, содержит в себе все элементы, входящие в состав квасцов, так что нужно только выделить последние. В чистом виде квасцовый камень представляет основную соль состава (SO4)2 (АlO)3K + 3Н2O, с содержанием 38,5% SO3, 37,2% Аl2О3 11,4% К2O и 12,9% Н2O, и в таком виде является нерастворимым в воде; для извлечения из него квасцов он должен быть подвергнут слабому обжиганию (600°—800°) в печах, похожих на употребляемые для выжигания извести. Обожженный камень складывается в кучи на особых площадках, сделанных из цемента, и обливается водой, при чем он рассыпается в порошок, который затем и подвергается выщелачиванию горячей водой, извлекающей прямо квасцы. Полученный раствор выпаривается и по охлаждении дает весьма чистые, так наз. римские или кубические квасцы, так как они в этом случае кристаллизуются в виде кубов. Красноватый цвет их зависит от механической примеси небольших количеств окиси железа, которая при их растворении остается в остатке, не переходя в раствор, и потому не мешает применению их в красильном деле//
//В России квасцовый камень давно известен, ныне заброшен, а может получить, при пробуждении промышленного развития, немаловажное значение, потому что находится в беспримерно громадном изобилии, прямо горным пластом, выходящим за поверхность земли, что и заставляет меня обратить здесь внимание на это русское месторождение алюнита. Оно находится в Закавказье, в Елизаветпольском уезде (на север от озера Гокча), в горе Шарул-Кор, в 4-х верстах на юг от с. Заглик. Это место, с пластами квасцового камня толщиной от 1 до 6 аршин, принадлежало прежде казне, а ныне находится во владении местных жителей. А когда было казенным, сдавалось в аренду для добычи квасцов. Но арендные условия были настолько тяжелы (требовалось, кроме общей арендной платы, еще вносить с пуда добытых квасцов не копейки, а десятки копеек), стеснительны (все производство было под надзором горного ведомства) и не прочны (сроки аренды кратки), что развитие этой отрасли добычи прекратилось еще в 70-х годах, земельные споры (ныне кончившиеся — уступкой казны частным владельцам) этому много содействовали. Богачев, во II томе «Сборника о Кавказе» (1872 г., стр. 97), описал последние усилия, сделанные предпринимателями для разработки загликского квасцового камня. Состав его: кремнезема 0,2%, 37,5% глинозема Al2O3, 39% серного ангидрида SO3, 9% окиси калия K2O, 14,5% воды и следы окислов железа. Выломка его обходится лишь в несколько копеек за пуд. Такого изобилия квасцового камня нет ни в Италии, ни в Венгрии, и я, по собственным опытам, убедился, что он чрезвычайно легко дает квасцы, совершенно свободные от окислов железа.//
//Переработка глины на глинозем и его соединения ведется следующим образом. Взятая сырая глина подвергается сначала умеренному прокаливанию, для того, чтобы частью удалить из нее избыток воды и превратить содержащееся в ней железо в окись, а частью для того, чтобы сделать ее легче доступной действию серной кислоты, тем более, что природная глина обладает особой пластичностью, способностью сбиваться в плотные куски, без пор и скважин и потому трудно доступна действию растворяющих веществ. Высушенная глина превращается в порошок (под бегунами) и затем ее обрабатывают серной кислотой в 50°Б. (удельн. веса 1,52). Для этого берут или половинный вес, или в 1,5 раза больший вес серной кисл., смотря по тому, готовят ли серно-глиноземную соль или квасцы, и притом поступают двояко: или кислоту, нагретую почти до кипения, наливают на обожженную глину (при постоянном помешивании, при чем выделяется много водяных паров), или, облив глину кислотой при обыкновенной температуре полученную смесь нагревают около 70° в печи, под которой сделан из огнеупорной, обожженной глины, или на свинцовых сковородах, нагреваемых снизу. Нагревание ведут при постоянном помешивании. Когда (в этом последнем случае, т. е. в печи) вся кислота вступила в реакцию с глиной (в чем убеждаются, приливая к разведенной водой пробе раствора серноватисто-кислого натрия, при чем не должно появляться сильной мути), массу выщелачивают горячей водой (при помешивании) для растворения образовавшегося сернокислого глинозема. Раствору дают отстояться. Полученный раствор в 14—16°Б. или перерабатывают прямо на сернокислый глинозем, или употребляют для приготовления квасцов. В первом случае его выпаривают на свинцовых сковородах до 25°—30°Б. и оставляют в деревянных чанах стоять некоторое время для осветления, после чего продолжают выпаривание, также в свинцовых сосудах, до 50°Б., и выливают затем на свинцовую большую сковороду или в четырехугольные свинцовые формы, где соль охлаждается и застывает в белую, мягкую, режущуюся ножом, подобную сыру массу. В этом виде сернокислый глинозем и поступает в продажу. //
//Квасцы могут быть получены из глины и прямо, обходя получение сернокислого глинозема. Для этого 110 ч. измельченной глины смешивают с 60 ч. поташа, растворенного в небольшом количестве воды, так чтобы образовалось тесто, из которого приготовляют куски в 22—50 мм толщины, которые затем подвергаются слабому обжиганию в обыкновенной кирпичеобжигательной печи. После обжигания масса измельчается и подвергается повторно нагреванию с разведенной серной кислотой. Полученный раствор квасцов выпаривается до кристаллизации. По этому способу из 60 кг глины, 30 кг поташа и 62 кг крепкой серной кислоты можно получить 170 кг квасцовой муки//
Получение алюминия — 3: из AlF3 и натрия
Как хорошо известно, алюминий с середины и почти до конца XIX в получали натрийтермическим методом. По методу Девилля, сначала из боксита получали чистый оксид алюминия прокаливанием с содой и разложением получающегося алюмината. Затем прокаливанием смеси оксида алюминия с солью и углем в токе хлора получали двойной хлорид натрия-алюминия. Сам же натрий получали из соды и угля. Метод Девилля позволил сделать алюминий из экзотичной диковинки вполне доступным металлом, хотя по прежнему не очень дешевым.
Если говорить о производстве алюминия, скажем, в античности или в средневековье, то самым простым будет использование в качестве сырья квасцов или сульфата алюминия, о которых говорилось несколько выше. Если к раствору квасцов или сульфата алюминия добавить фторид натрия или калия, то малорастворимый трифторид алюминия выпадет в осадок
Al2(SO4)3 + 6NaF = 2AlF3 + 3Na2SO4
Фторид натрия для этой цели несложно приготовить из плавикового шпата CaF2 — с давних времен применявшегося в металлургии и крайне распространенного минерала — , серной кислоты и соды.
Замечательно свойство фторида алюминия состоит в малой растворимости и стойкости к гидролизу, поэтому, в отличие от хорида, его легко получить в безводном виде.
Для восстановления алюминия натрийтермическим методом нужен собственно натрий. Использовавшийся Девиллем метод получения натрия был далек от совершенства, но вариант, предложенный Кастнером, позволял получать натрий значительно дешевле http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/natrij-i-kalij/
Сама реакция трифторида алюминия начинается при легком подогреве и не требует дальнейшего расхода топлива; более того, из-за большого выделения тепла натрий нужно добавлять порциями. Ключевой момент тут состоит в защите стенок тигля или печи от алюминия и натрия. Для этого лучше всего подходит прокаленная окись алюминия. В качестве флюса необходимо использовать криолит Na3AlF6, но это соединение и само получается в ходе реакции.
2AlF3 + 3Na = Al + Na3AlF6
После окончания реакции и охлаждения алюминий нужно еще раз переплавить, а шлак, состоящий в основном из криолита, можно использовать для получения новых порций фторида алюминия
2Al2(SO4)3 + 2Na3AlF6 = 4AlF3 + 3Na2SO4
А поскольку получающийся при этом сульфат натрия также может быть переработан в соду и затем в натрий, то практически все используемые материалы возможно в значительной степени регенерировать. Единственными безвозвратно расходуемыми материалами будут при этом серная кислота для получения сульфата алюминия, и топливо.
для получения 1 кг алюминия нужно примерно 7 кг сульфата алюминия, на получение которого из глины потребуется 5-6 кг серной кислоты. На приготовление фторида алюминия (если не принимать во внимание регегерацию образующегося криолита) потребуется еще 2.5 кг серной кислоты и 4 кг плавикового шпата CaF2.
Чтобы восстановить 1 кг алюминия, теоретически нужно 2.55 кг натрия; на практике, учитывая испарение и окисление натрия, это количесто должно составить около 3 кг (в описании метода Девилля приводится примерно такое же количество натрия при восстановлении двойного хлорида натрия-алюминия). На 3 кг натрия необходимо 15-20 кг соды и весьма значительное количество топлива, порядка 75 кг угля. Учитывая, что нагрев нужен и в ходе других операций, можно принять затраты угля в 100 кг на 1 кг получаемого алюминия. Среди сложно оцениваемых затрат нужно упомянуть о ретортах или тиглях для получения натрия, так как они должны быть сделаны из железа (в методе Девилля) или чугуна (в методе Кастнера) и достаточно быстро прогорают.Таким образом можно прибавить еще несколько килограммов железа, что, впрочем, в случае чугуна не будет давать существенной прибавки стоимости получаемого алюминия.
https://www.dropbox.com/scl/fi/h8m9sfle2dhtjkyeoqubc/Aluminium-cost.png?rlkey=lx85kipe2zbu9ifdmcctqyp1r&dl=0
расчет стоимости производства алюминия по методу Девилля-Кастнера в 1889 г.
Видно, что для выплавки 1 тонны алюминия требовалось 75 тонн угля для получения натрия, и 180 тонн угля для получения двойного хлорида алюминия-натрия. Для получения последнего также затрачивалось 180000 фунтов (т.е. 80 тонн) соляной кислоты. Очевидно, именно получение двойного хлорида и было самой затратной стадией, и замена этого компонента, например, на фторид алюминия, мола бы снизить издержки производства в несколько раз