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  • 减低提炼费用
  • 矿砂的提炼
  • 电力所担任的角色
  • 制作过程
  • 完成的产品
警醒!1970
《警》70 10/8 29-31页

铝——从珍奇之物到多方面的用途

1821年,在一条法国人聚居的来兹·波克斯村,有一位化学家偶然拾起一块像黏土的坚硬矿物,它呈深红色。名之为波克斯栖,(铁铝氧石),乃根据村名而起,此物被验出含有百份之52的铝氧石。也许你会问,铝氧石是什么呢?它就是杂氧的铝,或称铁铝氧石。多年来,此种硬物质对于减低它的成份的工作有极大抵抗力。直至1827年才能首次以繁琐和高昂的化学手续从其中抽出少许金属。那末,难怪在一百多年前,铝仅是好奇的发现,虽然它是地球上第三位产量丰富的元素。

减低提炼费用

在1855年的巴黎博览会申,一块银白色的金属首次展览出来。这时候的铝,或英国和欧洲人所谓的锑,从冶金学的境界中脱颖而出,被大众承认为有用的金属。可是,噢!——它贵得很!一安士超过34美元的价格均确是昂贵的金属,在法皇拿破仑三世宫中它的身价甚至高过黄金。可是,尽管那时候铝的价值高昂,但他是个实用主义者,看出铝的轻巧最宜于军队装备。终于,这位皇帝资助一位法国科学家,研究以低价大量生产的方法。

他的工作进展至将价值减到每安士一美元有奇。可是,要作商业的尝试尚嫌太贵。后来一位美国化学家发明一种方法使其降至五角美金。但还嫌太贵,因此定要研究一项更经济的方法去提炼这种生矿。

1886年有两位青年科学家,一位在法国,另一位在美国,彼此绝不相识地同时研究这件事,发现将此种金属大规模脱氧的方法。现在的成本降至每安士一角二分半美金。立刻打开了大量开采铁铝氧石之门。多年来在技术上的继续进步,至二十世纪中叶,价值已降至每磅不及两角美金。

矿砂的提炼

虽然铁铝氧石是生产铝的主要物质,可是还要加上其他的矿产和物质。首先我们观察一下铁铝氧石怎么提出纯矾土来。开采露天矿穴要用巨型的电铲将藏了几千年的生矿挖掘出来。两吨生矿可以提炼出一吨矾土。

生矿在制炼之前先经一番中间淘汰手续。铁铝氧石先浸在由钠灰和石灰混合的苛性钠热溶液里。这样可使铝氧石进入溶液中,而其他杂质如矽,铁氧和钛等都化为红泥倒出。滤过的溶液放入巨型沉淀桶里,铝氧石与水发生化学作用,成为晶体化。晶体又通过摄氏1,100度热的旋转炉以除去水份子,留下粉状的白铝氧石准备运载。铝氧石装入桶中之后堆在地上,从运送带送往候着的船上运去制炼厂。

在制炼厂中铝氧石又混入另一种生矿——冰晶石,这种矿物呈蓝白色,粉质没入水里便隐而不现。它在格陵兰出产,那里的埃斯基莫人称之为“夏天不溶的冰。”它在德国也有人工制品。这便是上述的科学家所发现的要诀,使地球上的这种金属大量被采用开来。他们确定溶化了的冰晶石可以溶解坚硬的铝氧石,然后用强力电流透过溶液,铝便和氧分离,纯金属沉在桶底,因此电化的产铝“桶”便出现了。

若要大规模制炼铝,自然需要许多这种“桶”,排成了“桶阵”。在加拿大制铝厂中,这些桶用一寸厚的钢板造成,约有三十尺长,十二尺阔和四尺深。电池若加入碳便会变成阴极(负极),若加入煤油焦炭和沥青便变成阳极(正极)。这种混合物装在长方形的铝或钢箱内之后,便悬挂在“桶”的上面。这种作法是要将阳极电继续补充入桶内,以控制其逐渐减低之势,因为阳极电在铝氧石和冰晶石的溶液中会自我燃烧和枯竭。很有趣地,这种物质在出产一吨铝金属时便会被消耗一千磅之多。

纽芬兰出产的氟石也是另一种重要成份,来自全球各地的其他物质亦然。倘若加在一起,那末生产一吨的纯铝便要七吨生矿之多。因此进行顺利的出产便需要有组织完善的运输安排,以确定在适当时间和适当地点内,一切要用的物质都能就绪。例如,在魁北克沙格奈谷的制炼厂,每二十四小时便要消耗250箱车的物质。

电力所担任的角色

铁铝氧石多数埋在热带或亚热带的低层地底内。但是,最需要的一种东西——大量廉价电力——却很难在矿藏附近找到。结果是,采出的铝氧石必须被运送到电力站去。因此加拿大以供应大量廉价的水力发电而占了地利,世界最大的几间制铝厂便在此建立。

倘若你将一个25瓦特的灯泡继续开着两星期,则所耗的电力使等于生产一磅铝所耗的电量。美国人的家庭要用四年时间才用完由生铝氧石提炼一吨金属所费的电!事实上,在几年前,美洲的产铝业一年内所用的电力,足供有五十万个家庭的城市十年之用有余!自那时起,由于工业的继续发达,电力的需求增加一半。它担任了多么重要的角色!

制作过程

当闪闪生光的铝条从制炼厂的桶里提出来之际,这种金属的多方面用途便开始展开了。可是还要多重手续才能将它变成实用的器皿。首先它要被放入翻制炉加上各种合金,所加的物质和份量视乎最后用途而定。经过这重手续后产生了有刻痕的铝条作铸造用,圆条或“棒”作压制用,长方形铝条或“板”作卷曲,模铸或回旋用。制炼机本身可以出产幼铝条可以编成铝缆。这种金属多么富于适应性,甚至可以作为生产机器之用!

铝的用途年复一年地增加。现行的用途和新增的用途使这种工业大受策励。冶金业不断研究下去,目的在使这种品质轻,软而坚硬的金属展开更广泛的用途。它品质的坚硬是纯铝加上其他合金的结果。这方面的实验结果,出产数百种的合金,各有其不同的特性。

显明力量坚强的试验可以用一条一寸的纯铝,放在七吨多的重量之下它便碎了,但用一条同样大小的,现时最通用的铝合金,可以放在四十吨的压力下仍不破碎。这种合金甚至比同类型的钢更坚强,以致铝的用途更广,因它仍然保存原有的品质,就是轻,抗腐蚀和易于制作。

这种金属除了可以变化多端之外,还有美丽的外表和抵受热力和电力的能耐。因此现在,让我们观察一下这种引人入胜的物质变成风行于现代世界中的各种用品。

完成的产品

我们首先参观南威尔士的罗格斯东以及它的巨型回转机。这里有许多铝“板”条,每条两吨重,在继续不断的热压力下滚前滚后,伸长到四份之一哩。这项工作出产卷形或伸直的铝片,厚度视将来的用途而定。从四份之一寸至极薄的铝箔都有,铝箔有些要堆起1,250片才达到四份一寸的厚度!在安大略的京士顿有一副旋削机所吐出的五十四寸的铝箔,速度达每分钟超过半哩长。从这些工厂所制造出来的铝,运到不同的工厂里,制成庞大的洋船或越洲喷射飞机的“皮”。既然是箔片,也许在你的厨房里便有许多用途,或者你在剥开美味的巧格力块时也会撕出一片。可是还未到此为止。

也许你是英国伦敦的居民,每天都搭“地下火车”。你所乘的舒适车厢便是用铝造成的。或者你最近旅行经过西班牙,乘搭西班牙铁路著名的“豪华火车”。铝合金对你的愉快旅程也有臂助。北美的铁路也愈来愈多人运用这种曾经一度是珍品的金属。冷藏车,无盖货车,箱车和油箱车,都是用铝所造,附在长串的火车上疾驰。在全世界公路上由这种金属所造的则有货车,公共汽车,活动房屋,甚至你自己的汽车。许多大城市中高插云霄的摩天大厦的正门或门窗框格都是用珐琅或光致的铝合金片所造。

在大商船的上空,现在已有运送系统伸出,其中配备需能负得起极大重量。俄亥俄州克利夫兰的阿高亚厂便有等于50,000吨压力的压制机以铸造这些机件。机件经过压出之后,被一架剖切机“刻”成正确大小。那里的巨型挤压机将金属像牙膏般挤出来,将圆“棒”变成从飞机螺旋桨到桥梁不等。几年之前,此种桥梁便被用来建造世界第一条全铝公路桥飞渡魁北克美丽的沙格奈河。

由赤道至两极以及世界各地,这种轻金属的用途日益增多。华盛顿纪念碑上那一百安士重的铝顶不但银光闪闪而且可作避雷针用。手提铝质灌溉装置在巴西的咖啡园和南亚伯达的甜菜田中很通用。世界各大城市有七百万哩长的传送线,纵横交错地通过加钢的铝质导体将重要的电力送入城市和工厂。这足以证明铝的用途已有百尺竿头更进一步之势。甚至拥有八个房间,两面阳台,却仅有2,300磅重的房屋,都可以用这种多方面用途的金属预先在厂里制造。

成千成万工厂的铝质出品多至不可胜数,从发夹至安乐椅,从啤酒桶至木匠的手提工具和电动工具!不错,铝不再是珍奇物品而是人类所知的用途最广的金属之一。人类应该为此感谢伟大的创造主,因为他最先将此物埋在地壳中。

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