Aluminothermy ( aluminothermy ; från lat. Aluminium och grekiska termer - värme, värme) - en metod för att erhålla metaller , icke-metaller (liksom legeringar ) genom att reducera deras oxider med metalliskt aluminium . Till exempel, i fallet med krom :
2Al + Cr 2 O 3 \ u003d Al 2 O 3 + 2 CrVid sådana reaktioner frigörs en stor mängd värme, och blandningens temperatur kan nå 3000 °C.
Metoden för aluminotermi uppfanns av N. N. Beketov 1859 och föreslogs för industriell användning av Hans Goldschmidtår 1894.
I Sovjetunionen var elektrisk ugnsaluminiumtermi utbredd. Aluminiumtermi används för att erhålla legeringar med låg kolhalt av svåråterhämtade metaller - titan , niob , zirkonium , bor , krom , etc., för svetsning av skenor och stålgjutdelar; för att få eldfast - termit korund. Beroende på metoden särskiljs ugn och utom ugn aluminium.
Den aluminiumtermiska reaktionen förklaras av det faktum att av flera möjliga kemiska reaktioner sker som regel reaktionen där den största mängden värme frigörs . Under oxidationen av aluminium med syre i Al2O3 frigörs cirka 30 kJ/mol, vilket överstiger förbränningsvärmen (oxidationen) av andra metaller.
I praktiken krävs även vissa betingelser för att reaktionen av aluminiumoxidreduktion ska ske. Till exempel, för att få ett tillfredsställande resultat, är det nödvändigt att tillsätta ämnen som orsakar en ökning av reaktionen, eller lägga till flussmedel , såsom CaF₂ flusspat , eller smälta de reducerbara oxiderna med energiska metaller, eller, som vid reduktion av krom, tillsätt kromsyrasalter . Bertoletsalt KClO3 tillsätts också för att påskynda reaktionen (när man erhåller B, Be, Cr, Se, Ti, Th). Av stor betydelse för det korrekta reaktionsförloppet är valet av lämplig metalloxid och dess kvantitet: MnO2 , till exempel, reagerar med aluminium mycket kraftigt, MnO för svagt; Reduktionsreaktionen av mangan från dess oxider fortskrider bäst med en blandning av båda oxiderna.
Aluminiumtermiska reaktioner fortgår med frigörandet av en stor mängd värme, reaktionstemperaturen kan nå 3000 °, och den reducerade smälta metallen värms till vit värme, medan den smälta aluminiumoxidslaggen flyter till toppen.
En blandning av metalloxid med aluminium i den proportion som krävs för att reduktionsreaktionen ska fortgå kallas termit . Beroende på namnet på metalloxiden som ingår i blandningen är termiter järn, krom, mangan, etc.
För att orsaka en reaktion måste termitblandningen först antändas. Detta uppnås genom att bränna en liten mängd av en mycket brandfarlig brandfarlig blandning såsom aluminiumpulver med bariumperoxid .
Aluminiumtermi gör det möjligt att erhålla metaller och metalloider som är svåra att återvinna, såsom krom , mangan , beryllium , bor , i betydande mängder och i relativt ren form.
Från järntermit, det vill säga en blandning av järnoxid med aluminium, erhålls smidbart järn med låg kolhalt - termitjärn . Motsvarande reaktion utförs i speciella järndeglar fodrade med magnesit . Smält järn samlas i botten av degeln och slagg bestående av nästan ren aluminiumoxid flyter ovanpå. Cirka ½ kg järn erhålls från 1 kg järntermit.
Thermite används för svetsning av skenor, stålrör, metallkonstruktioner.
Blandningen (från pulverformiga material) hälls i smältschaktet eller degeln och antänds med hjälp av antändningsblandningen. Det finns två sätt att tillverka termitjärngjutning från deglar:
Reaktionen av järntermit, förutom produktion av ferrolegeringar och specialstål , används också för svetsning av järn och stålprodukter. I detta fall används ofta endast en hög temperatur av termitreaktion, medan termitjärnet som erhålls under denna process inte deltar i själva svetsningen. I detta fall rengörs ändarna som ska svetsas, dras till varandra från ände till ände med hjälp av en speciell klämapparat, fogen är omgiven av en form av eldfast material, i vilket den smälta massan av termit sedan hälls från en speciell degel. Den senare lyckas under loppet av en exakt känd tidsperiod värma upp fogen till den temperatur som krävs för svetsning, varefter det räcker med att dra åt muttrarna på spännanordningen en aning för att trycket i ändarna ska bli svetsade på varandra nödvändiga för tillförlitlig svetsning. Vid slutet av svetsningen demonteras apparaten och termitmassan som svetsas runt fogen avlägsnas.
En annan metod för svetsning med järntermit är också baserad på användningen av starkt uppvärmt, mjukt järn med låg kolhalt reducerat av aluminiumtermi. I detta fall hälls den smälta termitmassan antingen från speciella deglar eller sänks från trattformade (automatiska) deglar till en form av eldfast massa som ligger direkt under degeln.
Om det under reduktionen utvecklas en temperatur över 1900 ° C, utförs aluminiumvärme utanför ugnen, utan värmetillförsel från utsidan. En sådan process fortskrider med hög hastighet, den resulterande metallen och slaggen separeras väl. Om otillräcklig värme släpps ut, införs en förvärmningstillsats i laddningen eller smältning utförs i ljusbågsugnar (elektrisk ugn aluminotermi).