Aluminothermy ( aluminothermy ; fra lat. Aluminium og græsk term - varme, varme) - en metode til at opnå metaller , ikke-metaller (såvel som legeringer ) ved at reducere deres oxider med metallisk aluminium . For eksempel, i tilfælde af chrom :
2Al + Cr 2 O 3 \ u003d Al 2 O 3 + 2 CrVed sådanne reaktioner frigives en stor mængde varme, og blandingens temperatur kan nå op på 3000 °C.
Metoden til aluminothermi blev opfundet af N. N. Beketov i 1859 og foreslået til industriel brug af Hans Goldschmidti 1894.
I Sovjetunionen var elektrisk ovn-aluminiumtermi udbredt. Aluminiumtermi bruges til at opnå lav-carbon legeringslegeringer af metaller, der er svære at genvinde - titanium , niobium , zirconium , bor , chrom , etc., til svejseskinner og stålstøbedele; for at opnå ildfast - termit korund. Afhængigt af metoden skelnes der mellem ovn og ude-af-ovn aluminium.
Den aluminotermiske reaktion forklares ved, at af flere mulige kemiske reaktioner sker som regel den reaktion, hvor den største mængde varme frigives . Under oxidationen af aluminium med oxygen i Al2O3 frigives omkring 30 kJ/mol, hvilket overstiger forbrændingsvarmen (oxidation) af andre metaller.
I praksis kræves der også visse betingelser for at reaktionen af aluminiumoxidreduktion kan finde sted. For at opnå et tilfredsstillende resultat er det for eksempel nødvendigt at tilføje stoffer, der forårsager en stigning i reaktionen, eller tilføje flussmidler , såsom CaF₂- fluorspat , eller fusionere de reducerbare oxider med energiske metaller, eller, som i reduktionen af chrom, tilsæt kromsyresalte . Bertoletsalt KClO3 tilsættes også for at fremskynde reaktionen (ved opnåelse af B, Be, Cr, Se, Ti, Th). Af stor betydning for det korrekte reaktionsforløb er valget af det passende metaloxid og dets mængde: MnO2 reagerer for eksempel meget kraftigt med aluminium, MnO for svagt; Reduktionsreaktionen af mangan fra dets oxider forløber bedst med en blanding af begge oxider.
Aluminotermiske reaktioner fortsætter med frigivelse af en stor mængde varme, reaktionstemperaturen kan nå 3000 °, og det reducerede smeltede metal opvarmes til hvid varme, mens de smeltede aluminiumoxidslagger flyder til toppen.
En blanding af metaloxid med aluminium i det forhold, der er nødvendigt for at reduktionsreaktionen kan forløbe, kaldes termit . Afhængigt af navnet på det metaloxid, der indgår i blandingen, er termitter jern, krom, mangan osv.
For at forårsage en reaktion skal termitblandingen først antændes. Dette opnås ved at brænde en lille mængde af en meget brandfarlig brandfarlig blanding såsom aluminiumspulver med bariumperoxid .
Aluminotermi gør det muligt at opnå metaller og metalloider, som er svære at genvinde, såsom krom , mangan , beryllium , bor , i betydelige mængder og i relativt ren form.
Fra jerntermit, det vil sige en blanding af jernoxid med aluminium, opnås lavkulstofsmidbart jern - termitjern . Den tilsvarende reaktion udføres i specielle jerndigler beklædt med magnesit . Smeltet jern samler sig i bunden af diglen, og slagger bestående af næsten ren aluminiumoxid flyder ovenpå. Cirka ½ kg jern fås fra 1 kg jerntermit.
Thermite bruges til svejsning af skinner, stålrør, metalkonstruktioner.
Blandingen (fra pulveriserede materialer) hældes i smelteakslen eller diglen og antændes ved hjælp af antændingsblandingen. Der er to måder at fremstille termitjernstøbning fra digler:
Reaktionen af jerntermit, ud over produktionen af ferrolegeringer og specialstål , bruges også til svejsning af jern og stålprodukter. I dette tilfælde anvendes ofte kun en høj temperatur af termitreaktion, mens termitjernet opnået under denne proces ikke deltager i selve svejsningen. I dette tilfælde renses de ender, der skal svejses, tiltrukket af hinanden ende-til-ende ved hjælp af et specielt spændeapparat, samlingen er omgivet af en form for ildfast materiale, hvori den smeltede masse af termit derefter hældes fra en speciel digel. Sidstnævnte formår i løbet af et præcist kendt tidsrum at opvarme samlingen til den temperatur, der kræves til svejsning, hvorefter det er nok at stramme spændeapparatets møtrikker lidt for at få trykket i enderne til at blive svejst på hinanden nødvendigt for pålidelig svejsning. Ved afslutningen af svejsningen demonteres apparatet, og termitmassen, der er svejset rundt om samlingen, fjernes.
En anden metode til svejsning med jerntermit er også baseret på brugen af stærkt opvarmet, blødt jern med lavt kulstofindhold reduceret med aluminothermi. I dette tilfælde hældes den smeltede termitmasse enten fra specielle digler eller sænkes fra tragtformede (automatiske) digler til en form for ildfast masse placeret direkte under diglen.
Hvis der under reduktionen udvikles en temperatur over 1900 ° C, udføres ud-af-ovn-aluminiumtermi uden varmetilførsel udefra. En sådan proces forløber med høj hastighed, det resulterende metal og slagge er godt adskilt. Hvis utilstrækkelig varme frigives, indføres et forvarmningsadditiv i ladningen, eller der udføres smeltning i lysbueovne (elektrisk ovnaluminotermi).