중국어 이름
알루미늄 열제
외국 이름
알루미늄 열제
외부
분홍색 분말 혼합물
앱 앱
제련 내화물 금속, 대체 금속 및 용접 금속.
위험 코드
고도의 인화성
알루미늄 열제는 알루미늄 분말과 고융점 금속 산화물 (예: 산화철 분말) 을 비례적으로 혼합하여 만든 것이다. 사용시 산화제를 첨가하여 불을 붙이고, 반응이 격렬하여 산화 알루미늄과 단질을 얻고, 대량의 열량을 방출한다. 온도는 약 2500 C 에 달할 수 있고, 녹여 생성된 단질을 만들 수 있다. 이 반응을 알루미늄 열반응이라고 합니다. 알루미늄 열 반응 원리는 용접 레일과 같은 생산에 적용될 수 있습니다. 일부 금속 산화물 (예: V2O5, Cr2O3, MnO2 등) 을 사용합니다. ) 산화철 대신 알루미늄 열제로 사용할 수도 있습니다. 알루미늄 분말이 이 금속 산화물과 반응할 때, 복원된 금속이 더 높은 온도에서 용해되고 형성된 찌꺼기와 분리되어 더 순수한 금속을 얻을 수 있는 충분한 열을 발생시킨다. 이런 방법은 공업제련이 녹기 어려운 금속 (예: 브롬, 크롬, 망간) 에 자주 쓰인다. 그것은 알루미늄이 산화될 때 방출되는 열을 이용한다. 일부 금속 산화물은 알루미늄과 반응하거나 방출할 수 없는 열량이 매우 적어 알루미늄 열제로 사용할 수 없다.
독일의 화학자인 한스 골드스미스는 1893 년 알루미늄 열법을 발명하고 2 년 후 특허를 출원했다. [1] 따라서 이 반응은' 골드스미스법' 또는' 골드스미스 과정' 이라고도 불린다. 이 연구의 초기 목적은 탄소를 녹이지 않고 고순도 금속을 준비하는 것이었지만, 괴테 스미스는 알루미늄 열법이 용접에 사용될 수 있다는 것을 발견하는 데 열중했다. [2] 1899 독일 에슨에서는 알루미늄 열법이 처음으로 용접 레일에 상업적으로 적용되었습니다.
연소
알루미늄 열제 반응은 고온이 있어야 트리거될 수 있지만, 혼합물 분말에 마그네슘봉을 도화선으로 삽입할 수 있다 (적당량의 염소산 칼륨을 섞어 마그네슘을 연소시키거나 과망간산 칼륨, 질산칼륨 등 산화제로 연소할 수 있다. 과산화망간은 괜찮지만 담배는 독이 있다. 과망간산 칼륨과 글리세롤의 혼합물은 발열이 느리며 개시제로도 사용할 수 있다 (과망간산 칼륨과 포도당의 혼합물은 불을 붙인 후에도 격렬한 반응을 일으켜 알루미늄 열반응을 일으킬 수 있다). 프로판총도 반응을 일으키는 데 필요한 고온을 증가시킨다. 반응이 시작되면 격렬하게 열을 방출하고, 곳곳에 불꽃이 생기고, 온도가 매우 높으며, 불을 붙일 때는 안전에 주의해야 한다.
공유종
산화철/알루미늄, [3][4][5] 자석 광산, 가장 많이 사용되는 알루미늄 열제도 작용한다. 때때로 망간 알루미늄 열제, 크롬 알루미늄 열제, 실리콘 알루미늄 열제 또는 구리 알루미늄 열제와 같은 다른 산화물도 사용되지만 특별한 용도로만 사용됩니다. 이 모든 예들은 알루미늄을 활성 금속으로 사용한다. 플루토늄 중합체는 특수 배합에 사용할 수 있으며, 폴리에틸렌과 마그네슘 또는 알루미늄은 비교적 흔한 예입니다. [6]
드라이아이스와 환원제 (예: 마그네슘, 알루미늄, 붕소) 의 조합은 전통적인 알루미늄 열제 혼합물과 동일한 화학반응을 따라 금속 산화물과 탄소를 생산한다. 드라이아이스 알루미늄 혼합물의 온도는 매우 낮지만, 이 시스템은 화염에 불을 붙일 수 있다. 세분화된 드라이아이스 알루미늄 열제가 한 파이프로 제한되면 전통 다이너마이트처럼 불을 붙이면 폭발하고 반응에서 방출되는 일부 탄소는 다이아 형태로 나타난다.
원칙적으로, 어떤 활성 금속이라도 알루미늄 대신 사용할 수 있다. 그러나 알루미늄의 성질은 이런 반응에 거의 이상적이다.
그것은 지금까지 가장 싼 고활성 금속이다.
그것은 많은 다른 활성 금속보다 더 안전한 패시베이션 층을 형성한다. [7]
융점은 상대적으로 낮다 (660 C). 이는 금속을 쉽게 녹일 수 있기 때문에 반응이 주로 액상에서 발생하므로 상당히 빠르게 진행된다는 것을 의미한다.
그것의 고비점 (2519 C) 은 반응을 매우 높은 온도에 이르게 한다. 왜냐하면 몇 가지 과정은 최대 온도를 끓는 점 이하로 제한하는 경향이 있기 때문이다. 이런 고비점은 과도금속에서는 흔하지만, 고활성 금속에서는 흔하지 않다.
또한 반응에 의해 형성된 산화 알루미늄의 저밀도는 얻은 순금속 위에 떠다니는 경향이 있다. 이것은 용접에서 오염을 줄이는 데 특히 중요하다.
반응물은 실온에서 안정적이지만, 점화 온도로 가열되면 매우 강한 발열 반응이 일어나 연소한다. 온도가 높기 때문에 (최대 2500°C, 산화철 (III) 사용) 이 제품은 액체처럼 보이지만, 실제 달성된 온도는 열이 주변 환경으로 빠르게 방출되는 능력에 달려 있다. 알루미늄 열제는 자체 산소 공급을 가지고 있어 어떠한 외부 공기 공급원도 필요하지 않다. 따라서 초기 열을 충분히 주면 질식하지 않고 어떤 환경에서도 불을 붙일 수 있다. 습할 때, 그것은 잘 연소되고, 충분한 물이 열을 가져가고 반응을 멈출 수 있지만, 물에 쉽게 꺼지지 않는다. 소량의 물은 반응하기 전에 끓는다. 그럼에도 불구하고 알루미늄 열제는 수중 용접에도 사용된다. [8]
알루미늄 합금은 연소할 때 가스가 거의 생기지 않고 반응 온도가 높다는 특징이 있다. 연료는 높은 연소열을 가지고 있어야 하며, 저융점과 고비점의 산화물을 생산해야 한다. 산화제는 적어도 25% 의 산소를 함유하고, 밀도가 높고, 열을 적게 생성하며, 융점과 끓는 점이 낮은 금속을 생산해야 한다. (따라서 방출되는 에너지는 반응산물의 증발에서 소모되지 않는다.) 유기 접착제를 복합물에 추가하여 기계적 성능을 향상시킬 수 있지만, 흡열 분해 생성물을 생성하는 경향이 있어 반응열 손실과 가스 발생이 발생합니다. [9]
반응 과정에서 달성된 온도가 결과를 결정한다. 이상적으로 반응은 완전히 분리된 금속과 용융 찌꺼기를 생산한다. 이를 위해서는 반응 생성물, 생성된 금속, 연료 산화물을 녹일 정도로 온도가 높아야 한다. 온도가 너무 낮으면 금속과 난로 찌꺼기 혼합물이 소결되고, 온도가 너무 높으면 (반응물이나 산물의 끓는점보다 높음) 기체의 빠른 생성, 불타는 반응 혼합물의 분산이 발생하고, 때로는 폭발까지 초래할 수 있다. 낮은 반응 온도는 적절한 산화제를 추가하여 상승할 수 있으며 (예: 모래에서 실리콘을 생산할 때), 높은 온도는 적절한 냉각수 및/또는 난로 찌꺼기 유속을 사용하여 감소할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 용제는 불화칼슘이다. 이는 최소한의 반응만 발생하고, 용융점은 상대적으로 낮고, 고온에서는 용융 점도가 낮아 난로 찌꺼기의 유동성을 증가시켜 산화 알루미늄과 * * * 결정체를 형성하기 때문이다. 그러나 과도한 플럭스는 반응물을 연소를 유지할 수 없을 정도로 희석한다. 금속 산화물의 유형도 생성 된 에너지에 중요한 영향을 미친다. 산화가격이 높을수록 생성되는 에너지가 높다. 좋은 예는 산화망간 (IV) 과 산화망간 (II) 의 차이입니다. 전자는 고온을 발생시키고 후자는 연소를 거의 유지할 수 없습니다. 좋은 결과를 얻으려면 적절한 비율의 두 산화물의 혼합물을 사용해야 한다.
반응 속도도 세분성으로 조정할 수 있습니다. 굵은 입자는 가는 입자보다 천천히 연소한다. 이 효과는 더 높은 온도로 가열해야 반응을 시작할 수 있는 입자에 더욱 두드러진다.
단열 조건 하에서, 열이 환경에 흩어지지 않을 때, 반응에서 실현된 온도는 헤스 법칙으로 추정할 수 있다. 반응 자체에 의해 생성되는 에너지 (산물의 엔탈피에서 반응물의 엔탈피를 뺀 값) 를 계산하여 가열산물에 소비되는 에너지를 뺀 값 (그들의 비열에 따라, 물질이 온도만 변할 때, 물질이 녹거나 끓을 때 녹거나 끓을 때) 을 뺀 값 실제 조건에서는 반응이 환경으로 열을 방출하기 때문에 달성된 온도가 약간 낮다. 열전도율은 제한되어 있어 반응이 빠를수록 작동의 단열 조건에 가까울수록 달성된 온도가 높아진다. [10]
철 알루미늄 열제
가장 흔한 성분은 철 알루미늄 열제이다. 사용 된 산화제는 일반적으로 산화철 또는 산화철입니다. 전자는 더 많은 열을 발생시킨다. 후자는 더 쉽게 불을 붙일 수 있는데, 이것은 산화물의 결정체 구조 때문일 수 있다. 구리나 산화망간을 넣으면 더욱 쉽게 불을 붙일 수 있다. [9]
철 (c) 알루미늄 열제
구리 알루미늄 열제
구리 알루미늄 열제는 일산화탄소나 산화구리를 사용하여 준비할 수 있다. 연소 속도가 빠르고 구리의 융점이 비교적 낮기 때문에 반응은 매우 짧은 시간 내에 대량의 용융 구리를 생산한다. 구리 (ⅱ) 의 알루미늄 열제 반응이 너무 빨라서 구리 알루미늄 열제가 플래시 가루로 간주될 수 있다. 폭발이 일어나 구리 방울을 상당히 먼 곳에 분사할 수 있다.
구리 (I) 알루미늄 열제는 거친 구리 도체를 용접하는 것과 같은 산업적 용도가 있으며 케이블 접합에도 사용됩니다.
알루미늄 열연소제
알루미늄 열제는 소금기산화제 (일반적으로 질산염이나 과산화물과 같은 질산염) 의 알루미늄 열제이다. 기존의 알루미늄 열제에 비해 알루미늄 열제는 연소할 때 화염과 가스 방출이 있다. 산화제의 존재는 혼합물에 불을 붙이기가 더 쉬워지고 가연성 물질이 목표에 침투하는 것을 개선한다. 가스가 용융재를 분사하고 기계적으로 섞기 때문이다. 이 메커니즘은 알루미늄 열제를 연소 목적에 더 적합하게 만들고, 열경화성 재질은 암호 장비와 같은 민감한 장비의 긴급 손상에 더 적합합니다. 알루미늄 열제의 작용이 더욱 국지화되기 때문입니다.
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알루미늄열이 반응할 때 방출되는 열은 고융점 금속을 녹여 유출할 수 있기 때문에 알루미늄 열법은 레일을 긴 세그먼트로 연결하는 것과 같은 용접 응급 공사에 널리 사용됩니다. 또한 알루미늄 열법은 바나듐, 크롬, 망간 등 융해점 금속을 제련하는 중요한 수단이다.
알루미늄 열제는 레일을 용접하고 용융하기 어려운 금속을 제련하는 데 사용되었을 뿐만 아니라 군사에도 널리 사용되었다. 예를 들어, 알루미늄 열제의 성분은 사탄의 머리와 노즐에 적재됩니다. 반응 온도가 매우 높기 때문에 연소탄을 만드는 데 쓰이며 갑옷을 뚫을 수 있어 살상력이 크게 높아진다. 구 소련 과학자들이 쓴' 로켓포' 라는 책에는 로켓 탄두 충전에 알루미늄 열제가 들어 있다고 한다.
중국 인민혁명 군사박물관에서 미국인의 헬멧과 카빈총이 함께 전시품에 녹았다. 로켓탄을 제외하고 다른 폭탄은 이렇게 큰 에너지가 없다.
또 다른 단질과 금속산화물을 섞어서 불을 붙이면 강한 산화 복원 반응도 일어나 알루미늄 열반응과 비슷한 효과를 낸다. 단질은 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 실리콘, 붕소가 될 수 있지만 금속산화물은 삼산화 붕소, 이산화 실리콘, 삼산화 크롬, 이산화망간, 삼산화철, 사산화삼철, 산화구리, 사산화연 등이 될 수 있다. 때때로 이러한 반응은 반응의 환원제에 따라' 마그네슘 열법',' 실리콘 열법',' 칼슘 열법',' 탄소열법' 이라고도 불린다.