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铝的基本知识之密度与结构【2011-10-11】

铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,铝在地壳中的含量仅次于氧和硅。金属品种中,铝仅次于钢铁,为第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性,当今最常用的工业金属之一,不只重量轻,质地坚,而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性,国民经济发展的重要基础原材料。 
铝的密度是2.7约为一般金属的1/3而常用铝导线的导电度约为铜61%,导热度为银的一半。虽然纯铝极软且富延展性,但仍可通过冷加工及做成合金来使它硬化。铝土矿是铝的重要来源,制造一镑氧化铝约需要两磅铝土矿,而制造一磅金属铝需要两磅氧化铝。
铝在自然界中多以氧化物、氢氧化物和含氧的铝硅酸盐存在极少发现铝的自然金属。目前已知的含铝矿物有258种,其中罕见的矿物约43种。实际上,由纯矿物组成的铝矿床是没有的一般都是共生分布,并混有杂质。从经济和技术观点出发,并不是所有的含铝矿物都能成为工业原料。用于提炼金属铝的主要是由一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石组成的铝土矿。
一水硬铝石又名水铝石,结构式和分子式分别为AlOOH和Al2O3•H2O斜方晶系,结晶完好者呈柱状、板状、鳞片状、针状、棱状等。矿石中的水铝石一般均含有TiO2SiO2Fe2O3Ga2O3Nb2O5Ta2O5P2O3等不同量类质同象混入物。水铝石溶于酸和碱,但在常温常压下溶解甚弱,需在高温高压和强酸或强碱浓度下才能完全分解。一水硬铝石形成于酸性介质,与一水软铝石、赤铁矿、针铁矿、高岭石、绿泥石、黄铁矿等共生。其水化可变成三水铝石,脱水可变成α刚玉,可被高岭石、黄铁矿、菱铁矿、绿泥石等交代。
一水软铝石又名勃姆石、软水铝石,结构式为AlOOH分子式为Al2O3•H2O斜方晶系,结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状和六角板状。矿石中的一水软铝石常含Fe2O3TiO2Cr2OGa2O3等类质同象。一水软铝石可溶于酸和碱。该矿物形成于酸性介质,主要产在堆积铝土矿中,其特征是与菱铁矿共生。可被一水硬铝石、三水铝石、高岭石等交代,脱水可转变成一水硬铝石和α刚玉,水化可变成三水铝石。
三水铝石又名水铝氧石、氢氧铝石,结构式AlOH分子式为Al2O3•3H2O单斜晶系,结晶完好者呈六角板状、棱镜状,常有呈细晶状集合体或双晶,矿石中三水铝石多呈不规则状集合体,均含有不同量的TiO2SiO2Fe2O3Nb2O5Ta2O5Ga2O3等类质同象或机械混入物。三水铝石溶于酸和碱,其粉末加热到100℃经2h即可完全溶解。三水铝石形成于酸性介质,风化壳矿床中是原生矿物,与高岭石、针铁矿、赤铁矿、伊利石等共生。三水铝石脱水可变成一水软铝石、一水硬铝石和α刚玉,可被高岭石、多水高岭石等交代。

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