人类究竟是什么时候开始认识、制备和利用铝的?比较公认的是大约200年前,但是也有一种说法是2000年以前已经有人节制了铝的冶炼技能[1]。
这是什么缘故原由呢?这源自一个餐盘的故事。
听说古罗马期间一个金匠向天子提比略(Tiberius)供献了一个不同平凡的餐盘,这个金匠供献餐盘时声称,制作盘子的金属是他从普通的黏土中提取出来的,他采取了一种神秘的技能,而这种技能只有上帝和他知道。
这个餐盘是一件令人目眩心花的绝妙物品,它是用一种全新的金属制作而成的,质地很轻,闪闪发光,险些与银一样亮。

金匠本想着依赖这个餐盘来升官发财,却切切未想到餐盘却给他带来了杀身之祸。
这又是怎么回事呢?原来,这个天子是罗马最伟大的统帅之一,他是一个战役狂,征服了本日欧洲大陆的大部分地区,并在这个过程中积聚了大量的黄金白银(图1);他同时也是一位财务上的里手里手,因此他很清楚,如果人们溘然之间都转而青睐于这种闪闪发亮的新金属,而不再喜好黄金,那么他的财富将会严重缩水。
因此,提比略非但没有给这个金匠预期的奖赏,而是敕令将他斩首了。

奥斯特铝合金门窗_分享曾经的贵金属铝的趣话1 防火门

这种闪闪发亮的新金属便是铝。
毫无疑问,这个金匠成了无头冤魂是全天下的丢失,直到差不多2000年之后,铝才被再次创造,那已经是19世纪早期了。

让我们先来看一幅漫画吧(图2)。
凭什么穿越到19世纪中期就能够成为富豪?如果把家里的铝合金门窗的铝带回1850年,绝对能够成为大富豪!
现在铝是司空见惯的东西,可是就在200年前,人类还是把铝当做罕有的宝贝来看。
1825年,德国化学家维勒和丹麦化学家奥斯特(图3)从铝矿中用还原的方法提炼出来了铝,但这仍没有改变铝物以稀为贵的情形。
因此,那时的铝还被列入稀贵材料和艺术珍品的行列。
由于铝非常稀少,被认为是天下上最有代价的金属之一。

在那个时候,铝乃至比黄金还宝贵。
当时铝的售价是多少呢?根据1845年巴黎有关部门的一项记载,每公斤铝的售价是6000法郎,这在当时比黄金还贵的多。
因此当时人们称铝为“银色的金子”,或叫“轻银”。

法国的天子拿破仑三世(Charles Louis Napoléon Bonaparte, 1808—1873,图4)是一位久负盛名的铝品收藏家,他乃至衣着上的钮扣和怀表壳都要用铝来制造,借以显示他的尊贵和阔绰。
他还把将军旗上的银鹰换成铝鹰,每逢盛大国宴,只有他和王室成员才能利用铝制的餐具,当时的铝制餐具确实比金制、银制的餐具更加崇高。
此外,拿破仑三世还制造了一顶铝王冠,当然,当时是比黄金冠还要名贵,这充分显摆了他的尊贵与富有。
而且,拿破仑三世还为他的警卫部队的卫士制备了铝的胸甲,由于这样的胸甲过于昂贵,这让其他国王只能望洋兴叹,从而对拿破仑三世产生了倾慕并十分妒忌。

1855年在巴黎万国展览会上展出了一小块铝,标签上写道:“来自粘土的白金”。
这一小块铝与当时最宝贵的珠宝并排陈设展出。
1885年建成的华盛顿纪念碑,其顶端便是一块当时很昂贵的金属铝。

你猜猜当时的土豪出门都戴什么装饰品?你以为是金?是银?那你就大错特错了,土豪出门脖子上不戴金不戴银,只带铝(图5),由于铝在当时便是一种富贵的象征。

你知道当时最好的褒奖吗?众所周知,俄国科学家门捷列夫(图6)玩命的事情,搞科研,终于整理出世界上第一张元素周期表,并据以预见了一些尚未创造的元素,号称19世纪最伟大的科学成果之一。
为人类做出这么大贡献的门捷列夫,终极被褒奖的是什么?说来可能让人难以置信,1889年,为了表彰门捷列夫的伟大勋业,干系部门制备了一座含铝的天平(图7)褒奖给他,毫无疑问,这在当时是一种莫大的名誉。

当铝初次传入中国时,有许多人不识铝为何物,误以为铝是从钢中精髓精辟出来的,因此又叫铝为“钢精”。

2. 为什么如此贵重

铝为什么曾经如此贵重呢?是否也像金、银、铂等贵金属那样,在地壳中的含量十分稀少呢?

实在,正好相反,地壳中的铝非但不罕有,而且还是含量最多的金属元素。
但由于铝的化学性子活泼,在自然界常日以氧化物的形式存在,且铝与氧的结合十分稳定,不易被还原,因而铝的冶炼比较困难,难以用普通的冶炼办法分离。
只能采取比铝重生动的金属来置换,比铝活泼的金属紧张有钾、钠、钙、镁等,无论哪一种都是价格昂贵,以是用这种方法制得的铝当然不会便宜。
上述方法也称为热还原法。
紧张是用钾和镁等活泼金属复原而得到金属铝。
紧张有镁热法和钠热法两种流程。
热还原法在铝工业开展的初期小规模生产铝[2]。

其余,由于氧化铝和氯化铝熔点高,硫酸铝不易电解,以是,纵然在电解技能涌现后一段韶光内也无法制取铝。
都是电解钠再置换铝。

铝的这种状况一贯持续到19世纪后期才得以改变。
1886年由美国的霍尔和法国的埃鲁于发明霍尔–埃鲁铝电解法(图8),这种电解法的关键因此冰晶石(Na3AlF6)为熔剂组成的电解质,这样就有效地避开了氧化铝熔点高,难以进行电解的难点。
电解的温度为950~970 ℃,能够使Al2O3分解在阴极以液相形式析出铝,在阳极上以CO2气体形式逸出的氧。
这样生产的吨铝排放的CO2较多(约为1.5 t),而且,耗电量也比较大,约为15000 kWh/t。

工业电解铝的电解槽包括侧插阳极自焙槽、上插阳极自焙槽和预焙阳极槽。
必要时可以对电解得到的原铝进行精髓精辟得到高纯铝。

电解法制铝投产后,金属铝的产量迅速增长,使得铝的身价一落千丈,成为最普通的金属之一。
从此,金属铝告别了首饰店。
想不到吧,一韶光受到巨室朱紫们追捧的铝,这么快就“分文不值”了。

可是,你以为铝的代价、铝的生平就这样结束了吗?那你就错了。
铝的生平是励志的,既然知道自己走不了偶像派,就立马转型,让自己变成了一个实力派,从而在人们的日常生活中逐渐见到了铝的身影,同时也许多主要的工业领域之中得到运用。
现在铝是除钢铁以外最大的金属产品。

3. 铝的创造发展

1953年,西晋周处墓在江苏宜兴被发掘。
墓的主人周处去世于西晋元康七年(公元297年)。
说到周处,大家可能都知道“周处除三害”的传说,讲的是周处年少时为祸乡里,口碑很差,好在是后来浪子转头,改过悛改,终极还成了西晋的著名军事将领。
在周处的宅兆中出土了一件金属带饰(图9)引起了众人的瞩目。
1957年第4期《考古学报》公布了这件金属带饰的化学剖析结果。
剖析报告中说:“金属带饰内层合金的身分(质量分数)为,铝85%,锰5%,因此铝为紧张身分的合金[3]。
这件事令人百思不得其解,在那么久远的年代,到底是哪里来的铝呢?彼时人类尚未节制电解技能,唯一有关电的知识仅有大自然的闪电,显然,大自然的闪电与电解技能相距十万八千里呢。
当然,也有人大胆地进行假象与推测,认为在那个时期,人们就节制了制备铝的神奇方法,只不过该方法没有流传下来而已。
因此形成了两派见地,一派认为当时已节制了制备铝的方法,但后来失落传了;一派认为根据当时的状况,是绝不可能制备出冶炼难度如此之高的铝。

1972年第4期《考古》杂志揭橥了夏鼐的文章[4],认为周处墓中的金属带饰是后人带入的混入物,不是西晋墓中的原物。
其情由是,周处墓在公元1350年和公元1860年先后两次被盗。
1952年初此墓打开时也有闲人进去过,都可能混进近代物品,而且除这件金属带饰外,周处墓中其它的十七件完全的金属饰带,经化学剖析后都证明是银。
因此,周处墓中的小块铝片不能作为晋代已能生产铝的证据。
虽然科学剖析可能不那么浪漫,但这则故事也不失落为一个有趣的小插曲。

1978年,苏联科学家在西伯利亚创造了天然铝,质量分数高达98%,但这一创造未得到公认。

1983年,我国广西某又创造了天然铝,其身分铝质量分数96.47%,铜质量分数1.538%,还有其它微量的Si、Mg、Fe元素,因其与石英共生,打消了外界带入的可能,这个结果得到了国际新矿物委员会的认可,因此有人说周处的腰带可能来自天然铝。

自然界有没有天然铝直到目前科学界还未末了统一认识。
但是有一点可以肯定,自然界纵然存在天然铝也是罕见的,人类要大规模地利用铝,还是得从铝的矿物中进行提炼。
铝的创造与发展紧张事宜见表1。

4. 结束语

铝,既古老,又年轻。
曾经是贵族,沉沦腐化为平民。
曾经使拿破仑自满,更有给诺贝尔名誉。
既有岁月的沧桑,又有传奇的经历。

文章来源——金属天下