Aluminotermia

Aluminotermikus eljárás, mely során alumínium és vas(III)-oxidot reagáltatnak

Aluminotermia alatt azt az exoterm kémiai reakciót értjük, amelyben az alumínium magas hőmérsékleten redukáló anyagként vesz részt. Ipari szempontból a vas különböző ötvözeteinek előállításában játszik fontos szerepet. Legjellemzőbb példa a termit reakció, mely az alumínium és a vasoxidok között játszódik le:

Fe₂O₃ + 2 Al → 2 Fe + Al₂O₃

A reakció azonban nem releváns a vas gyártása szempontjából, mivel arra általában a szenes redukciót használják. Ellenben nagyon fontos más fémötvözetek előállítása szempontjából.

Története

Nyikolaj Beketov orosz vegyész a harkovi egyetemen elvégzett több kísérletéből arra következtetett, hogy magas hőmérsékleten, alumíniummal végzett reakció által a fémek saját oxidjaikból visszanyerhetőek. Ezzel vette kezdetét az aluminotermikus eljárás, melyet kezdetekben a vas szénmentes redukciójára használták. A reakció exoterm folyamat, azonban a szükséges aktiválási energia is nagy, mivel először az atomok közti kötéseknek kell felszakadniuk.

Kezdetben az alumíniumot és a vasoxidot kemencékben elhelyezett olvasztótégelyekben reagáltatták, azonban ezzel az eljárással csak kis mennyiségű vasat tudtak előállítani. 1893–1898 között Hans Goldschmidt tökéletesítette az eljárást azáltal, hogy a finom porként jelenlevő alumíniumot és vasoxidot egy kezdeti reakcióval gyújtotta be, így a külső melegítés már nem volt szükséges ahhoz, hogy a reakció folyamata beinduljon. Az eljárást végül 1898-ban szabadalmaztatta, az ezt követő években pedig főleg sínhegesztésre használták.

Alkalmazása

Aluminotermikus reakción alapuló sínhegesztés

Az aluminotermikus eljárást különböző vasötvözetek (ferro ötvözetek) előállítására használják, mint például a ferronióbium, amit nióbium-pentoxidból állítanak elő, vagy a ferrovanádium, amit vanádium-pentoxidból, vasból és alumíniumból nyernek. Az ilyen vasötvözetek előállításának az első lépése az aluminotermikus redukció:

3 V₂O₅ + 10 Al → 5 Al₂O₃ + 6 V

3 Nb₂O₅ + 10 Al → 5 Al₂O₃ + 6 Nb

Kezdetben az eljárást sínek hegesztésére alkalmazták, ebből a célból még napjainkban is használatos eljárás, azonban olyan berendezések vagy helyi javítások esetén is alkalmazzák, ahol a folyamatos hegesztés nem a legmegfelelőbb eljárás vagy nem kivitelezhető. Felszanálják emellett rézvezetékek hegesztésére is, sőt, az így előállított vezeték egyedüli olyan elismert vezeték, mely nem homogén huzal, hanem több egyforma huzal folyamatos összekapcsolásából áll.

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben az Aluminothermic reaction című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.