信息摘要:
鋁及鋁合金由于具有一系列的特異性能,可在智能城市建設(shè)中大顯身手,發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢。它的主要優(yōu)點(diǎn)有資源豐富,價(jià)格合理,鋁在地殼中的平均含量為7.…
鋁及鋁合金由于具有一系列的特異性能,可在智能城市建設(shè)中大顯身手,發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢。它的主要優(yōu)點(diǎn)有資源豐富,價(jià)格合理,鋁在地殼中的平均含量為7.5%,僅次于氧與硅的,居第三位,為金屬中的老大,可謂是取之不盡,用之不竭。
4噸優(yōu)質(zhì)鋁土礦能提取1噸原鋁,2噸氧化鋁方可提取1噸原鋁。中國鋁礦石以一水硬鋁石型為主,三水鋁石型鋁土礦僅占少量,主要分布于河南、山西、貴州、廣西等地。鋁的價(jià)格雖然比鋼的要貴得多,但仍是非常合理的,用鋁代鋼制造各種零部件與裝備可取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,且可回收利用。目前,鋁材在部分產(chǎn)業(yè)中,已是性價(jià)比最高的金屬材料了。
在各種常用金屬中,鋁的密度為2.7g/cm3,僅比鎂的1.74g/cm3大55.2%,卻只有銅8.96g/cm3的30%,鋼7.8g/cm3的34.6%。因此用鋁材制造各種裝備與結(jié)構(gòu)可以取得很好的節(jié)能減重效果,可以相應(yīng)地減少溫室氣體排放,保護(hù)青山綠水、清新的空氣。同時(shí),在制造交通運(yùn)輸裝備與結(jié)構(gòu)件時(shí)尤顯重要,是既環(huán)保又高效的制造智能設(shè)施的理想材料。
鋁有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和反光性能,鋁及鋁合金的傳導(dǎo)性能僅次于銀,它們的電導(dǎo)率相當(dāng)于國際標(biāo)準(zhǔn)退火銅(IACS)的62%~65%,約為銀的50%,如果對相等的質(zhì)量來說,鋁的導(dǎo)電性能是超過這兩種金屬的。
鋁沒有低溫脆性,有極好的低溫性能,它的抗拉強(qiáng)度Rm與伸長率A均隨著溫度的降低而相應(yīng)地均衡上升,絕大多數(shù)鋼與其他金屬均有低溫脆性,也就是說,它們的強(qiáng)度性能隨著溫度的降低而上升,但伸長率、塑性與成形性能卻反其道而行之。鋁結(jié)構(gòu)件與設(shè)施可與北極熊為伍,可與企鵝為伴,面對嚴(yán)寒風(fēng)雪而怡然自得,即使溫度低到-200℃仍很強(qiáng)韌。
在城市智能設(shè)施建設(shè)中,鋁材的高抗腐蝕性能也起著很重要的作用,使鋁材成為可選擇材料的首選。在空氣中,鋁及鋁合金的表面會迅速形成一層很致密與堅(jiān)固的氧化鋁薄膜,厚0.005μm~0.015μm,比蟬翼還薄,而成為本體鋁的天然保護(hù)層。此外,還可以采用陽極氧化法、電泳凃漆法或噴涂法在鋁材和鋁制品表面形成厚實(shí)的色彩斑斕、流光溢彩的色調(diào),設(shè)計(jì)出美輪美奐的城市設(shè)施。
廢鋁與到期報(bào)廢的鋁結(jié)構(gòu)件、鋁設(shè)施有很強(qiáng)的可回收性,比其他任何結(jié)構(gòu)金屬材料的都強(qiáng),鋁建筑結(jié)構(gòu)與城市設(shè)施的設(shè)計(jì)使用期限一般為30年,到期后可回收97%,無法回收比例甚低,廢鋁價(jià)值高,可達(dá)重熔用鋁錠價(jià)格的70%以上,廢鋁重熔的燒損低于3%,所以鋁結(jié)構(gòu)與鋁用品每循環(huán)一次的損失僅約5%,所以1噸鋁要經(jīng)過上百次循環(huán),幾千年時(shí)間才消耗殆盡,變成其他物質(zhì)。
大量數(shù)據(jù)與試驗(yàn)顯示,在常用結(jié)構(gòu)金屬中,廢鋁重熔能耗與原鋁提取能耗之比是最低的,鋁的回收損失率還不到5%,而其他金屬的都比此數(shù)大得多。
有人說:“回收1噸鎂的能耗大約是提煉1噸鎂的5%左右,如果是鋁回收大概是7%到9%,鋼是20%左右……”這種說法值得商榷。當(dāng)前在工業(yè)生產(chǎn)中,提取鋁的工藝只有電解法;而提取鎂的工藝有電解法和熱還原法,用這兩種方法生產(chǎn)的鎂大致分別占30%和70%,中國多用熱還原工藝,怎么提取1噸原鎂的能耗占95%,而回收1噸廢鎂的能耗為原鎂能耗的5%呢?因?yàn)樯a(chǎn)原鎂有兩種工藝,所以說回收復(fù)化生產(chǎn)1噸再生鎂的能耗分別為電解法熱還原法生產(chǎn)原鎂能耗的百分之幾,這是值得商榷的內(nèi)容之一。
2017年全世界生產(chǎn)的原鋁的99.9%以上都是用電解法提取的,中國重熔用錠的平均交流電耗為13577.15kwh/噸,直流電耗為12916.15kw/噸。不知道7%~9%是怎樣計(jì)算出來的。提取1噸原鋁與生產(chǎn)1噸再生鋁的能耗及溫室氣體排放見表。
由表中所列的數(shù)據(jù)可見,提取1噸原鋁的能耗為213GJ,而回收與復(fù)化生產(chǎn)1噸再生鋁的能耗為10.4GJ,后者的能耗與前者能耗之比(10.4/213GJ)為4.88%,還不到5%,溫室氣體的排放率715/17000kg則更低,僅為4.21%。因此,鋁是一種實(shí)實(shí)在在且名副其實(shí)的綠色金屬。
鋁及鋁合金有良好的加工成形性能與可切削性能,可加工成各種各樣的半成品如板、帶、箔、管、棒、型、線、粉、鍛件等,還可制造成種種零部件與鑄造出形狀復(fù)雜的鑄件及壓鑄件。