易拉罐是一种常用的消耗品,用过即废,循环周期很短。而易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金,回收价值高,经过回收利用后,可再制成易拉罐,多次重复循环使用。2016
年南洋中学社会考
察实践研究型课题论文
铝的回收利用及现实意义
课 题 组 长:班级 高二(6)班 姓名 李睿 课题组成员:班级 高二(6)班 姓名 杨凯杰
班级 高二(2)班 姓名 陈嘉逸 班级 高二(2)班 姓名 余晓依 班级 高二(5)班 姓名 陈智晖
姓名 学 科: 化学
指 导 教 师: 潘海弘,张忠书,章逸群
2016年5月
论文摘要
在课堂内,我们学习了关于铝的化学方程式及其应用范围,如铝热反应,铝的双性的奇妙性质,引发了我们对于铝的性质、应用的更深入的研究。后经过对于铝的性质的初步了解,我们对铝的回收产生了兴趣,因此研究并实践了铝制易拉罐的回收,利用铝的性质研究回收的方法,并检验其回收后的产物。本论文的主要方向即是从铝制易拉罐制得明矾、检验明矾、思考此种回收方式的效率及可行性,并得出结论。
我们设计了两方面的准备。一方面由一部分的小组成员前往上海图书馆,收集先进的材料和实验方法。另一方面由其余小组成员前往华东理工大学材料博物馆收集与之相关的实体材料与如今前沿的应用方向。
以上准备阶段完成我们开始了实验,制备偏铝酸钠,通过电子仪器准确称量实验需要的固体氢氧化钠、一定量的铝制易拉罐。在氢氧化钠溶液内溶解易拉罐,在溶液中形成偏铝酸根得到偏铝酸钠溶液。后加入硫酸将溶液调节至偏碱性,将铝离子析出,再加入硫酸,化合成硫酸铝。将硫酸铝与硫酸钾水溶液共热,制得明矾与其他物质的混合物。使用无水乙醇除水,在乙醇挥发完全后,继续用乙醇溶液洗涤晶体两次,滤干得到较为纯净的明矾。
在此之后继续实验,来检验制得的物质是否有明矾的性质,以及其具体的组成是否符合KAI(SO4)2·12H2O这些元素。检验的实验大致为净水能力、铝的两性、钾的焰色反应、硫酸根的沉淀现象。
并在试验后根据试验的步骤,查得的资料对于铝的回收做一个总结、深入的思考以及展望
目 录
一.实验背景 二.研究方法
(一).实验研究
1.实验目的 2.实验用品 3.实验原理 4.实验步骤
(二).调查研究
1.文献查找 2.实地学习
三.研究结果
(一).实验结果
(二).产物验证
1.净水剂.
2.铝离子的检验 3.钾离子的检验
4.硫酸根离子的检验
四.讨论
(一).关于明矾的回收的现实意义
1.净水用途 2.制取问题
(二).铝的可行的回收利用
1.氮化铝
2.易拉罐回收炼铝锭
五.结论和反思
关键词:铝、明矾、
第一章 实验背景
该论文主要是根据学生实验:从铝罐中制取明矾(即回收利用铝),从而引发
对现实生活中铝的回收利用及铝的现实利用范围的思考,并对其进行基本探究。
随着科学技术的提高,铝的提取技术日趋成熟,2011年我国铝产量达到了1778.6万吨,是2010年的六倍。在资源不断扩大的同时,资源短缺,高耗能等问题也日益突出,铝的回收再利用也成为热门话题,我们就此通过查询访问来对此进行调查研究。
由于能力与材料的限制,该论文主要目的是对于铝的回收有一个浅显探究,大致上是通过发表论文和资料来研究并且探究铝的现实应用。
第二章 研究方法
本课题的研究方法是调查研究和实验研究的相结合,以实验研究为主。 于2016年5月13日,小组成员原定计划去上海图书馆和华东理工有色金属博物馆进行探究考察(由于前期工作未完全到位,不知道华东理工有色金属博物馆参观需提前预约,因此无法做出考察),去上海图书馆借阅了相关铝的应用的书籍。
一.实验研究
实验研究主要是完成学生试验:从铝罐中制取明矾(即回收利用铝),这个实验由我们小组成员共同在校实验室内完成。 (一)实验目的:易拉罐制明矾 (二)实验用品: 1.仪器:
100ml烧杯2只,50ml 10ml量筒各1只,普通漏斗,布氏漏斗,抽滤瓶,培养皿,蒸发皿,酒精灯,电子天平,滤纸 。 2.试剂 :
3mol/l硫酸溶液,1:1硫酸溶液,氢氧化钠,硫酸钾,易拉罐,pH试纸,无水乙醇)
(三)实验原理:
铝是一种典型的两性元素,既能与酸反应,又能与碱反应。将其溶于浓氢氧化钠溶液即可生成偏铝酸钠。用稀硫酸调节该溶液的pH值,可将其转化为氢氧化铝。氢氧化铝溶于硫酸变成硫酸铝,与硫酸钾在水溶液中结合成一类溶解度较小的同晶的复盐,称为明矾【2KAl(SO4)2·12H2O】 (四)实验步骤:
1.偏铝酸钠的制备
在电子天平上快速称量固体氢氧化钠1克,加入20ml水温(4-1-1)热溶解。称量约0.7克剪碎的易拉罐(4-1-2)。将烧杯置于热水中水浴加热,分次将易拉罐碎屑放入溶液中。待反应完成后,趁热用普通漏斗(4-1-3)过滤。
4-1-2 0.7g铝制易拉
罐
4-1-3 漏斗过滤装置
2Al+2NaOH+2H2O ——→ 2NaAlO2+3H2↑ 4-1-1 1g氢氧化钠 20ml水
2.氢氧化铝的生成和洗涤
在上述偏铝酸钠溶液中加4ml左右的3mol/l的硫酸溶液(4-2-1)至溶液pH为7~8。此时溶液中生成大量的白色氢氧化铝沉淀,用布氏漏斗抽滤(4-2-2)。
2NaAlO2+H2SO4+2H2O ——→ 2Al(OH)3↓ +Na2SO4
⒊明矾的制备
将抽滤后的氢氧化铝加5ml1:1(即9mol/L)硫酸溶液,再加7ml水小火加热,使之溶解。加入2克硫酸钾继续加热至溶解,将所得的溶液在空气中自然冷却后加入3ml无水乙醇。(4-3-1)待结晶完成后,减压过滤,再用5ml1:1乙醇溶液洗涤结晶两次。将晶体用滤纸吸干称量,计算产率。
4-2-2 抽滤完成得到的氢氧化铝
2Al(OH)3+3H2SO4 ——→ Al2(SO4)3+6H2O
2Al2(SO4)3+K2SO4+24H2O ——→ 2KAl(SO4)2·12H2O
二.调查研究
(一)文献查找:
在徐汇图书馆收集与铝的处理有关的文献,以及相关研究资料,得到了从废品中收集铝并转化纯化的可行方法及现在铝材料及过去的应用范围,以及经一步形成材料的具体内容。 (二)实地学习:
前往华东理工大学材料博物馆收集与之相关的实体材料以及学习关于铝的的如今前沿的应用方向
第三章 研究结果
一.实验结果
理论值:7.233克
实际值:7.503克 实际值 ﹥ 理论值
相对误差 = | 7.503 - 7.233 |/7.503=3.60% 可能的原因:结晶中有多余的水分 操作失误 二.产物验证
如果实验成功,则应得到明矾,明矾为无色透明块状结晶或结晶性粉末,无臭通过观察外观上相符合
明矾溶解与水会电离形成:钾离子、铝离子、硫酸根,我们根据这些成分来验证生成物是否为明矾
+ 3+ 2-
KAl(SO4)2——→K +Al +2SO4
(一)净水剂:
(原理:Al3 + 3H2O ====== Al(OH)3 + 3H (可逆)) 取用学校池塘的水,加入明矾,检验是否能凝聚悬浮颗粒。
池塘水为混合物,充满土沙、悬浮颗粒,但在加入明矾
后池塘水明显变得澄清, 之前悬浮在水中的土沙也大部分的沉于杯底
结果:此物质有使水中大颗粒物质沉降的能力 结论:可能是明矾
(二)铝离子的检验:
方法:取样,溶解。加入氢氧化钠溶液,利用铝的两性来检验,观察试管内变化
加入少量氢氧化钠溶液,产生沉淀
加入盐酸溶液,震荡 沉淀逐渐消失
- + 3+ 3+
Al + 3OH ==== Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H ==== Al + 3H2O
结果:在加入氢氧化钠后生成沉淀,在生成沉淀后加入盐酸,沉淀消失。 结论:有铝离子的可能性
(三)钾离子的检验:
方法:取样,溶解于烧杯中。用玻璃棒尖端蘸取少量溶液,迅速于酒精灯上灼烧,透过蓝色沽玻璃片观察。
结果:透过蓝色钴玻璃片观察,火焰呈紫色。 结论:溶液中含有钾离子
(四)硫酸根离子的检验:
方法:取样于烧杯中,溶解。加入过量稀硝酸,后加硝酸钡。 现象:加稀盐酸无明显现象,加入硝酸钡后有白色沉淀生成。 结论:溶液中含有硫酸根
证明:根据以上典型的性质可得所得物为明矾
第四章 讨论
一.关于明矾的回收的现实意义
我们在学习了关于铝的相关性质后对于铝的化合物产生了兴趣,因此在实验室完成了明矾的制取,但是综上,不难发现,明矾的制取是有着相当的难度和繁琐的步骤。且从我们的实验结果来看,明矾的净水能力并没有那么的强,因而我们对于现在明矾的利用程度产生了疑问,于是我们进行了以下调查。
(一)净水用途
当今自来水厂不会使用明矾来使水中的大颗粒杂质凝聚,这不仅十分耗时,而且效果并不是十分好。明矾能用于净水,但明矾的净水多用于农村,明矾中的铝元素是重金属元素,对人体有害,容易引起老年呆傻症,所以现在不但不用明矾净水,就连过去用的铝制容器和铝制的食品包装也逐渐被淘汰。如今的自来水厂主要用硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁等来使微小的颗粒成为大颗粒杂质凝聚,易于沉淀。
硫酸铝 三氯化铁 硫酸亚铁
(二)制取问题
明矾的制取极为耗时耗能,仅仅是用NaOH溶液溶解铝这一小步就需要用酒精灯加热一小时左右。在日常工业中无法做到通过大量的废弃易拉罐批量制取明矾,从而达到回收利用铝的宗旨,为了效率以及可行性,现今对于易拉罐大多采取直接回炉重融,后制作成别的铝制物,但是现实上废铝的存在是不可避免的。
因而我们要寻求新的方法来回收利用废铝。
二
.铝的可行的回收利用
再生铝由于其节能环保等优势,近年来成为各国关注发展的重点。再生铝随着铝工业的发展在中国也蓬勃发展起来,形成了上海新格、浙江万泰等一批再生铝企业,对于支持和促进我国的可持续发展也起到了一定的作用。 (一)氮化铝:
1.前景:
在近20年,我国氮化铝陶瓷材料的研究和生产得到很大的发展,各种功能不断发现,在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为主要支撑材料的地位日益明显,特别是随着材料向微型化、集成化、多功能化方向的发展,氮化铝陶瓷不仅在品种、质量和数量上将有更高的要求,而且新的功能陶瓷不断涌现。
2.性质
氮化铝陶瓷具有优良的热学、力学、电学性能。氮化铝陶瓷材料被应用到封装体中以扩散生成的热量,降低器件的工作温度,提高封装体的使用性能和稳定性。另外,在模块电路、可控硅整流器、大功率晶体管、大功率集成电路、开关电源等电力电子产品上的应用也日益广泛。
↓
↓
↓
↓ ↓
↓ ↓
高
压 烧 结 氮 化 铝 陶 瓷 工 艺 流 程 图
(二)易拉罐回收炼铝锭
易拉罐是一种常用的消耗品,用过即废,循环周期很短。而易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金,回收价值高,经过回收利用后,可再制成易拉罐,多次重复循环使用。
废易拉罐理想的处理办法是将罐体与盖、拉环分离,然后分别进行熔炼,但由于各种原因,回收到的废易拉罐形态已经遭到破坏,有些还被挤压打包,因此,运到工厂的废易拉罐很难进行体、盖、环的分离。目前国际上通用的办法是不分离,直接生产3004铝合金。
3004铝合金(%) 硅 Si :0.30; 铜 Cu :0.25 ; 镁 Mg:0.8~1.3 ; 锌 Zn:0.25 ; 锰Mn:1.0~1.5; 铁 Fe:0.7; 其它:0.05.; 铝 Al :余量; 工艺
1、破碎:脱除漆皮之前,需进行破碎。
2、脱漆:经过破碎的废易拉罐直接进入旋转式脱漆窑脱漆,在旋转式的脱漆窑中,易拉罐的漆层被炭化,依靠旋转过程的自身震动,漆层脱落,最后还要经过专门的震动设备,使炭粒全部脱落。
3、打包:为提高铝的熔炼回收率,需尽量减小废易拉罐的表面积,降低烧损,因此,对松散的经过脱炭之后的废易拉罐要进行打包压实。
4、熔炼:对流式熔铝炉是以对流传热方式为主的熔化炉,废铝不与火焰直接接触使金属烧损大为减少。
5、晶粒细化:为保证得到符合标准的铝合金锭,在熔炼的后阶段,要进行晶粒细化。
6、除气:除气主要是除去熔融铝液中的氢气和钠、钙等。 7、铸锭
第五章 结论
在美国铝业协会发表的《铝工业概览》中,将原铝称为“能源储蓄银行”,这就是说在提取原铝过程中所消耗的能源,在以后的使用与回收再生过程中可以“支取出来”返还给社会。因此,从可持续发展的观点来看,回收铝已成为一种常规的原料“城市矿山”,是一种节能减排的可循环利用的材料。汽车工业为了降低车的自身质量、提高燃料效率与改善安全性和乘坐舒适性,铝的用量越来越多,可回收的铝也会逐年增多,这种城市矿山也变得越来越真实与名副其实,而且是一种“永远不竭”的矿山。另外,建筑工业的用铝也在上升,这使社会积蓄的铝增多。
工业废弃铝料用途很广,可将其直接作为一些产品的熔化原料,如作为吹制铝粉,铸制要求不高的非工程机械件、日用品、制品等;将其熔化铸造成再生块,经过化验、确定其品位后,作为铸造铝合金或变形铝合金的炉料;作为其他辅助材料使用,如作为钢铁冶炼中的脱氧剂等。最后,再生铝的原料丰富、成分单纯、且回收率高。随着铝的消费量的增加,由此而产生的废铝也多,而且熔炼废铝 铝的回收率高达90%~98%。从长远来说能补充矿山资源的不足,对于铝矿资源贫乏的国家尤其如此。再生铝的重要性日益明显,希望随着研究的深入,废弃铝的利用率能够进一步提升。 反思
我们的这次实验尽管通过废弃易拉罐,从中提取到铝,从而制成明矾,但是明矾的纯度并不是十分高。其中存在着一些系统误差、随机误差,有些是我们不可避免的,但同样,有些则是我们自身在事前准备上,以及在实际操作中的失误。经过实验我们意识到用铝废品回收明矾是一件繁琐的事情,因此引发了我们对于铝的现实回收的实际应用的好奇,并探究铝可行的回收利用范围,来对未来中国铝回收前景进行一个展望。
参考文献
1.《铝镁及其合金电镀与涂饰》 李异 刘定福 等编著 化学工业出版社 2. 《氮化铝陶瓷》 李小雷 著 冶金工业出版社
3.http://www.360doc.com/content/16/0528/15/33778681_563022107.shtml
附 录
致 谢
感谢南洋中学实验室老师、潘海弘老师、章逸群老师、张忠书老师,以及所有帮助过我们的人。
易拉罐是一种常用的消耗品,用过即废,循环周期很短。而易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金,回收价值高,经过回收利用后,可再制成易拉罐,多次重复循环使用。2016
年南洋中学社会考
察实践研究型课题论文
铝的回收利用及现实意义
课 题 组 长:班级 高二(6)班 姓名 李睿 课题组成员:班级 高二(6)班 姓名 杨凯杰
班级 高二(2)班 姓名 陈嘉逸 班级 高二(2)班 姓名 余晓依 班级 高二(5)班 姓名 陈智晖
姓名 学 科: 化学
指 导 教 师: 潘海弘,张忠书,章逸群
2016年5月
论文摘要
在课堂内,我们学习了关于铝的化学方程式及其应用范围,如铝热反应,铝的双性的奇妙性质,引发了我们对于铝的性质、应用的更深入的研究。后经过对于铝的性质的初步了解,我们对铝的回收产生了兴趣,因此研究并实践了铝制易拉罐的回收,利用铝的性质研究回收的方法,并检验其回收后的产物。本论文的主要方向即是从铝制易拉罐制得明矾、检验明矾、思考此种回收方式的效率及可行性,并得出结论。
我们设计了两方面的准备。一方面由一部分的小组成员前往上海图书馆,收集先进的材料和实验方法。另一方面由其余小组成员前往华东理工大学材料博物馆收集与之相关的实体材料与如今前沿的应用方向。
以上准备阶段完成我们开始了实验,制备偏铝酸钠,通过电子仪器准确称量实验需要的固体氢氧化钠、一定量的铝制易拉罐。在氢氧化钠溶液内溶解易拉罐,在溶液中形成偏铝酸根得到偏铝酸钠溶液。后加入硫酸将溶液调节至偏碱性,将铝离子析出,再加入硫酸,化合成硫酸铝。将硫酸铝与硫酸钾水溶液共热,制得明矾与其他物质的混合物。使用无水乙醇除水,在乙醇挥发完全后,继续用乙醇溶液洗涤晶体两次,滤干得到较为纯净的明矾。
在此之后继续实验,来检验制得的物质是否有明矾的性质,以及其具体的组成是否符合KAI(SO4)2·12H2O这些元素。检验的实验大致为净水能力、铝的两性、钾的焰色反应、硫酸根的沉淀现象。
并在试验后根据试验的步骤,查得的资料对于铝的回收做一个总结、深入的思考以及展望
目 录
一.实验背景 二.研究方法
(一).实验研究
1.实验目的 2.实验用品 3.实验原理 4.实验步骤
(二).调查研究
1.文献查找 2.实地学习
三.研究结果
(一).实验结果
(二).产物验证
1.净水剂.
2.铝离子的检验 3.钾离子的检验
4.硫酸根离子的检验
四.讨论
(一).关于明矾的回收的现实意义
1.净水用途 2.制取问题
(二).铝的可行的回收利用
1.氮化铝
2.易拉罐回收炼铝锭
五.结论和反思
关键词:铝、明矾、
第一章 实验背景
该论文主要是根据学生实验:从铝罐中制取明矾(即回收利用铝),从而引发
对现实生活中铝的回收利用及铝的现实利用范围的思考,并对其进行基本探究。
随着科学技术的提高,铝的提取技术日趋成熟,2011年我国铝产量达到了1778.6万吨,是2010年的六倍。在资源不断扩大的同时,资源短缺,高耗能等问题也日益突出,铝的回收再利用也成为热门话题,我们就此通过查询访问来对此进行调查研究。
由于能力与材料的限制,该论文主要目的是对于铝的回收有一个浅显探究,大致上是通过发表论文和资料来研究并且探究铝的现实应用。
第二章 研究方法
本课题的研究方法是调查研究和实验研究的相结合,以实验研究为主。 于2016年5月13日,小组成员原定计划去上海图书馆和华东理工有色金属博物馆进行探究考察(由于前期工作未完全到位,不知道华东理工有色金属博物馆参观需提前预约,因此无法做出考察),去上海图书馆借阅了相关铝的应用的书籍。
一.实验研究
实验研究主要是完成学生试验:从铝罐中制取明矾(即回收利用铝),这个实验由我们小组成员共同在校实验室内完成。 (一)实验目的:易拉罐制明矾 (二)实验用品: 1.仪器:
100ml烧杯2只,50ml 10ml量筒各1只,普通漏斗,布氏漏斗,抽滤瓶,培养皿,蒸发皿,酒精灯,电子天平,滤纸 。 2.试剂 :
3mol/l硫酸溶液,1:1硫酸溶液,氢氧化钠,硫酸钾,易拉罐,pH试纸,无水乙醇)
(三)实验原理:
铝是一种典型的两性元素,既能与酸反应,又能与碱反应。将其溶于浓氢氧化钠溶液即可生成偏铝酸钠。用稀硫酸调节该溶液的pH值,可将其转化为氢氧化铝。氢氧化铝溶于硫酸变成硫酸铝,与硫酸钾在水溶液中结合成一类溶解度较小的同晶的复盐,称为明矾【2KAl(SO4)2·12H2O】 (四)实验步骤:
1.偏铝酸钠的制备
在电子天平上快速称量固体氢氧化钠1克,加入20ml水温(4-1-1)热溶解。称量约0.7克剪碎的易拉罐(4-1-2)。将烧杯置于热水中水浴加热,分次将易拉罐碎屑放入溶液中。待反应完成后,趁热用普通漏斗(4-1-3)过滤。
4-1-2 0.7g铝制易拉
罐
4-1-3 漏斗过滤装置
2Al+2NaOH+2H2O ——→ 2NaAlO2+3H2↑ 4-1-1 1g氢氧化钠 20ml水
2.氢氧化铝的生成和洗涤
在上述偏铝酸钠溶液中加4ml左右的3mol/l的硫酸溶液(4-2-1)至溶液pH为7~8。此时溶液中生成大量的白色氢氧化铝沉淀,用布氏漏斗抽滤(4-2-2)。
2NaAlO2+H2SO4+2H2O ——→ 2Al(OH)3↓ +Na2SO4
⒊明矾的制备
将抽滤后的氢氧化铝加5ml1:1(即9mol/L)硫酸溶液,再加7ml水小火加热,使之溶解。加入2克硫酸钾继续加热至溶解,将所得的溶液在空气中自然冷却后加入3ml无水乙醇。(4-3-1)待结晶完成后,减压过滤,再用5ml1:1乙醇溶液洗涤结晶两次。将晶体用滤纸吸干称量,计算产率。
4-2-2 抽滤完成得到的氢氧化铝
2Al(OH)3+3H2SO4 ——→ Al2(SO4)3+6H2O
2Al2(SO4)3+K2SO4+24H2O ——→ 2KAl(SO4)2·12H2O
二.调查研究
(一)文献查找:
在徐汇图书馆收集与铝的处理有关的文献,以及相关研究资料,得到了从废品中收集铝并转化纯化的可行方法及现在铝材料及过去的应用范围,以及经一步形成材料的具体内容。 (二)实地学习:
前往华东理工大学材料博物馆收集与之相关的实体材料以及学习关于铝的的如今前沿的应用方向
第三章 研究结果
一.实验结果
理论值:7.233克
实际值:7.503克 实际值 ﹥ 理论值
相对误差 = | 7.503 - 7.233 |/7.503=3.60% 可能的原因:结晶中有多余的水分 操作失误 二.产物验证
如果实验成功,则应得到明矾,明矾为无色透明块状结晶或结晶性粉末,无臭通过观察外观上相符合
明矾溶解与水会电离形成:钾离子、铝离子、硫酸根,我们根据这些成分来验证生成物是否为明矾
+ 3+ 2-
KAl(SO4)2——→K +Al +2SO4
(一)净水剂:
(原理:Al3 + 3H2O ====== Al(OH)3 + 3H (可逆)) 取用学校池塘的水,加入明矾,检验是否能凝聚悬浮颗粒。
池塘水为混合物,充满土沙、悬浮颗粒,但在加入明矾
后池塘水明显变得澄清, 之前悬浮在水中的土沙也大部分的沉于杯底
结果:此物质有使水中大颗粒物质沉降的能力 结论:可能是明矾
(二)铝离子的检验:
方法:取样,溶解。加入氢氧化钠溶液,利用铝的两性来检验,观察试管内变化
加入少量氢氧化钠溶液,产生沉淀
加入盐酸溶液,震荡 沉淀逐渐消失
- + 3+ 3+
Al + 3OH ==== Al(OH)3 Al(OH)3 + 3H ==== Al + 3H2O
结果:在加入氢氧化钠后生成沉淀,在生成沉淀后加入盐酸,沉淀消失。 结论:有铝离子的可能性
(三)钾离子的检验:
方法:取样,溶解于烧杯中。用玻璃棒尖端蘸取少量溶液,迅速于酒精灯上灼烧,透过蓝色沽玻璃片观察。
结果:透过蓝色钴玻璃片观察,火焰呈紫色。 结论:溶液中含有钾离子
(四)硫酸根离子的检验:
方法:取样于烧杯中,溶解。加入过量稀硝酸,后加硝酸钡。 现象:加稀盐酸无明显现象,加入硝酸钡后有白色沉淀生成。 结论:溶液中含有硫酸根
证明:根据以上典型的性质可得所得物为明矾
第四章 讨论
一.关于明矾的回收的现实意义
我们在学习了关于铝的相关性质后对于铝的化合物产生了兴趣,因此在实验室完成了明矾的制取,但是综上,不难发现,明矾的制取是有着相当的难度和繁琐的步骤。且从我们的实验结果来看,明矾的净水能力并没有那么的强,因而我们对于现在明矾的利用程度产生了疑问,于是我们进行了以下调查。
(一)净水用途
当今自来水厂不会使用明矾来使水中的大颗粒杂质凝聚,这不仅十分耗时,而且效果并不是十分好。明矾能用于净水,但明矾的净水多用于农村,明矾中的铝元素是重金属元素,对人体有害,容易引起老年呆傻症,所以现在不但不用明矾净水,就连过去用的铝制容器和铝制的食品包装也逐渐被淘汰。如今的自来水厂主要用硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁等来使微小的颗粒成为大颗粒杂质凝聚,易于沉淀。
硫酸铝 三氯化铁 硫酸亚铁
(二)制取问题
明矾的制取极为耗时耗能,仅仅是用NaOH溶液溶解铝这一小步就需要用酒精灯加热一小时左右。在日常工业中无法做到通过大量的废弃易拉罐批量制取明矾,从而达到回收利用铝的宗旨,为了效率以及可行性,现今对于易拉罐大多采取直接回炉重融,后制作成别的铝制物,但是现实上废铝的存在是不可避免的。
因而我们要寻求新的方法来回收利用废铝。
二
.铝的可行的回收利用
再生铝由于其节能环保等优势,近年来成为各国关注发展的重点。再生铝随着铝工业的发展在中国也蓬勃发展起来,形成了上海新格、浙江万泰等一批再生铝企业,对于支持和促进我国的可持续发展也起到了一定的作用。 (一)氮化铝:
1.前景:
在近20年,我国氮化铝陶瓷材料的研究和生产得到很大的发展,各种功能不断发现,在微电子工业、通讯产业、自动化控制和未来智能化技术等方面作为主要支撑材料的地位日益明显,特别是随着材料向微型化、集成化、多功能化方向的发展,氮化铝陶瓷不仅在品种、质量和数量上将有更高的要求,而且新的功能陶瓷不断涌现。
2.性质
氮化铝陶瓷具有优良的热学、力学、电学性能。氮化铝陶瓷材料被应用到封装体中以扩散生成的热量,降低器件的工作温度,提高封装体的使用性能和稳定性。另外,在模块电路、可控硅整流器、大功率晶体管、大功率集成电路、开关电源等电力电子产品上的应用也日益广泛。
↓
↓
↓
↓ ↓
↓ ↓
高
压 烧 结 氮 化 铝 陶 瓷 工 艺 流 程 图
(二)易拉罐回收炼铝锭
易拉罐是一种常用的消耗品,用过即废,循环周期很短。而易拉罐所用材料是一种档次较高的铝合金,回收价值高,经过回收利用后,可再制成易拉罐,多次重复循环使用。
废易拉罐理想的处理办法是将罐体与盖、拉环分离,然后分别进行熔炼,但由于各种原因,回收到的废易拉罐形态已经遭到破坏,有些还被挤压打包,因此,运到工厂的废易拉罐很难进行体、盖、环的分离。目前国际上通用的办法是不分离,直接生产3004铝合金。
3004铝合金(%) 硅 Si :0.30; 铜 Cu :0.25 ; 镁 Mg:0.8~1.3 ; 锌 Zn:0.25 ; 锰Mn:1.0~1.5; 铁 Fe:0.7; 其它:0.05.; 铝 Al :余量; 工艺
1、破碎:脱除漆皮之前,需进行破碎。
2、脱漆:经过破碎的废易拉罐直接进入旋转式脱漆窑脱漆,在旋转式的脱漆窑中,易拉罐的漆层被炭化,依靠旋转过程的自身震动,漆层脱落,最后还要经过专门的震动设备,使炭粒全部脱落。
3、打包:为提高铝的熔炼回收率,需尽量减小废易拉罐的表面积,降低烧损,因此,对松散的经过脱炭之后的废易拉罐要进行打包压实。
4、熔炼:对流式熔铝炉是以对流传热方式为主的熔化炉,废铝不与火焰直接接触使金属烧损大为减少。
5、晶粒细化:为保证得到符合标准的铝合金锭,在熔炼的后阶段,要进行晶粒细化。
6、除气:除气主要是除去熔融铝液中的氢气和钠、钙等。 7、铸锭
第五章 结论
在美国铝业协会发表的《铝工业概览》中,将原铝称为“能源储蓄银行”,这就是说在提取原铝过程中所消耗的能源,在以后的使用与回收再生过程中可以“支取出来”返还给社会。因此,从可持续发展的观点来看,回收铝已成为一种常规的原料“城市矿山”,是一种节能减排的可循环利用的材料。汽车工业为了降低车的自身质量、提高燃料效率与改善安全性和乘坐舒适性,铝的用量越来越多,可回收的铝也会逐年增多,这种城市矿山也变得越来越真实与名副其实,而且是一种“永远不竭”的矿山。另外,建筑工业的用铝也在上升,这使社会积蓄的铝增多。
工业废弃铝料用途很广,可将其直接作为一些产品的熔化原料,如作为吹制铝粉,铸制要求不高的非工程机械件、日用品、制品等;将其熔化铸造成再生块,经过化验、确定其品位后,作为铸造铝合金或变形铝合金的炉料;作为其他辅助材料使用,如作为钢铁冶炼中的脱氧剂等。最后,再生铝的原料丰富、成分单纯、且回收率高。随着铝的消费量的增加,由此而产生的废铝也多,而且熔炼废铝 铝的回收率高达90%~98%。从长远来说能补充矿山资源的不足,对于铝矿资源贫乏的国家尤其如此。再生铝的重要性日益明显,希望随着研究的深入,废弃铝的利用率能够进一步提升。 反思
我们的这次实验尽管通过废弃易拉罐,从中提取到铝,从而制成明矾,但是明矾的纯度并不是十分高。其中存在着一些系统误差、随机误差,有些是我们不可避免的,但同样,有些则是我们自身在事前准备上,以及在实际操作中的失误。经过实验我们意识到用铝废品回收明矾是一件繁琐的事情,因此引发了我们对于铝的现实回收的实际应用的好奇,并探究铝可行的回收利用范围,来对未来中国铝回收前景进行一个展望。
参考文献
1.《铝镁及其合金电镀与涂饰》 李异 刘定福 等编著 化学工业出版社 2. 《氮化铝陶瓷》 李小雷 著 冶金工业出版社
3.http://www.360doc.com/content/16/0528/15/33778681_563022107.shtml
附 录
致 谢
感谢南洋中学实验室老师、潘海弘老师、章逸群老师、张忠书老师,以及所有帮助过我们的人。