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铝在您的日常生活中可能比您想象的更多

图片：Unsplash 中的 Bernard Hermant

铝是现代社会中最丰富、最重要和现存的金属之一。如果您环顾四周，将很难找到至少一个部件不是由铝制成的物体。但毕竟，什么是铝？了解铝对环境的影响，使用它的原因，了解如何回收它以及它的特性是什么。

铝

化学元素 铝, 纯铝具有银色金属的形式，轻且无味。铝被认为是地壳中第三丰富的化学元素，也是金属元素中最丰富的。然而，它并不像我们所知的那样以金属形式存在，而是存在于各种矿物和粘土中。

铝提取工艺

金属铝的主要原料是氧化铝。氧化铝是通过拜耳法从一类称为铝土矿的岩石中提取出来的。据估计，世界铝土矿总储量约为 340 亿吨，巴西占总储量的 10%（约 36 亿吨）。

获得氧化铝，即氧化铝（Al2O3）后，需要获得纯金属铝。这通过称为电解的过程发生，其中电流通过氧化铝，使其转化为金属铝，即原铝。

观看以简化方式解释从铝土矿提取中生产铝的视频。

铝特性

当铝以纯金属形式呈现时，它具有一些特性，可以在多个领域应用。它的属性包括：

• 强度和高熔点（660°C）；
• 低密度（几乎比金属铜轻四倍）；
• 高耐腐蚀性；
• 良好的导电性（约为铜的导电率的 60%，适用于较大体积的固定装置，例如电力传输装置，因为它更轻且更便宜）；
• 它具有反射光线的能力；
• 易于加工和成型；
• 防水、无味、不易燃（铝粉除外）；
• 可以在材料中添加其他元素，从而形成具有不同性能的合金；
• 在环境中极其丰富；
• 100% 可回收。

铝不仅以其金属形式存在，还广泛用于多个领域，例如建筑、材料、陶瓷、工业流程、食品、制药、化妆品、水处理、包装、车辆、家用器具和飞机等。

铝对宝石市场也非常重要。红宝石、蓝宝石、石榴石 (石榴石)、玉和黄玉的成分中含有铝。

铝过去和现在对现代社会的发展都非常重要。尽管被认为是一种实际上取之不尽的自然资源，但其不断且不断增长的开发除了对人类健康构成风险外，还会影响环境。

巴西铝工业概况

目前，巴西在原铝产量最多的国家排名中位列第14位，在全球最大的氧化铝生产国中位居第4位。此外，巴西铝工业在该国的 GDP 中占有相当大的份额，约占工业 GDP 的 4.9%。

铝的环境影响

能源消耗

由于铝是一种非常稳定的金属，其生产所需的能量非常高，每生产一公斤铝就达到 16.5 千瓦时。翻译一下这个数据：用氧化铝生产的一公斤铝平均消耗能源，使计算机每天运行 8 小时，一个月。

对于巴西生产的每吨铝，该行业每年平均消耗 14.9 兆瓦/小时 (MWh) 的电力。这一能源量占该国所有发电量的 6%。用于将铝土矿和氧化铝转化为铝的能源使得这个行业分支在该国最大的工业电力消费者中名列前茅。

由于这种极端的能源消耗，将氧化铝转化为铝的工厂必须有专门的发电站来生产。根据能量转换的类型，这可能对环境产生更大的影响。通常，这些发电站是水力发电站，与许多人的想法相反，水力发电站不被视为完全“清洁”的能源。

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排放污染气体

铝的生产，从铝土矿的提取到氧化铝转化为铝，都会产生一些污染气体，如二氧化碳 (CO2) 和全氟化碳 (PFC)。这些气体频繁排放到大气中会导致温室效应并加剧全球变暖过程。重要的是，PFC 气体在产生温室效应方面比二氧化碳 (CO2) 强 6,500 到 9,200 倍。

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赤泥

赤泥是拜耳法澄清步骤中氧化铝生产过程中产生的不溶性废物的通称。赤泥的成分取决于工艺中使用的铝土矿的成分。赤泥中最常见的元素是无法成功提取的铁、钛、二氧化硅和铝。

赤泥由非常细小的颗粒组成，呈极碱性（pH 10~13）。由于 pH 值高，这种泥浆会在与皮肤接触时引起灼伤。文献数据显示，每生产一吨氧化铝，会产生 0.3 至 2.5 吨的赤泥变化。每年，世界上产生大约 9000 万吨这种废物。它的处置需要在合适的地方进行，通常是处置池，采用高成本技术建造，这使得它的成分不可能浸出，从而不会污染地表水体和地下水。

这 环境保护署 (EPA)美国环境保护署不认为赤泥是有毒废物。然而，由于它含有极其丰富的金属残留物并且具有非常高的碱度，因此浆液会对环境产生非常强烈的影响，从而改变其性能和稳定性。

与铁矿石尾矿坝一样，铝生产的尾矿也可能导致严重事故。 2010 年，匈牙利的一个村庄发生了赤泥泄漏，造成 9 人死亡和一片废墟。在视频中查看这次事故的结果。

赤泥中存在的颗粒非常细小，这使得它们具有巨大的表面积，这对于技术应用来说是一个非常有趣的特性。进行了多项研究以寻找赤泥的可能用途，例如在陶瓷工业、土木建筑、表面处理和污水处理等方面。

铝回收

铝被认为是 100% 可回收材料，因为它不会在回收过程中降解。如果回收一公斤铝，理论上可以回收一公斤。此外，回收一吨铝只需要生产等量原铝所需能源的5%，即回收铝可节省95%的电力。因此，巴西在回收铝罐最多的国家名单中占有突出地位。

回收铝的优点包括：

• 能够无限次回收而不会失去其特性；
• 回收一公斤铝只消耗从零开始生产一公斤铝所需能源的 5%；
• 每吨再生铝可减少 9 吨 CO2（每吨 CO2 相当于行驶 4800 公里左右）；
• 每吨回收铝可保存 5 吨铝土矿。
• 每块回收的铝材都可以节省足够的能源，让电视机开着 3 小时。

铝回收过程基本上包括加热直至完全熔化，此时铝变成液体。然后将其放入模具中进行铸锭，然后冷却至凝固。对于罐头的回收利用，首先需要检查是否去除了纸、塑料和除铝以外的任何材料。经过检查，罐头被压扁以减少占用空间并快速“融化”。

有一些关于回收铝的传说。其中之一涉及戒指的组成。根据这个故事，如果你用罐子里的戒指装满一两升的 PET 瓶，它的价值将超过 100 雷亚尔，因为戒指中含有贵金属，如金或银。这是虚假信息。事实上，戒指的价值低于罐头本身，因为它的成分铝含量低。这就是为什么一些机构会收到大量的戒指，并将这些材料作为一套出售，用这些钱购买轮椅。这又是一个流传甚广、疑点重重的故事，但绝非传说。事实上，有一些项目参与了这种捐赠。

• 在文章中了解更多信息：“罐头密封：从铝罐中取出或不取出”。

日常生活中的铝

铝广泛存在于社会的日常生活中。目前，如果没有这个要素，就不可能保持工业发展的步伐。它构成了我们使用和消费的大部分物品：汽水罐、止汗剂、防弹玻璃、净水装置、飞机机翼，以及餐具和平底锅等厨房用具。您用来阅读本文的电子设备的某些部件肯定含有铝。

在食物的情况下，铝与空气反应并与氧气形成保护层，防止铝转移到食物中。值得注意的是，不建议用海绵的粗糙部分打磨或清洗铝锅内部，因为这会破坏这种保护，使铝暴露在外。如果发生这种情况，将水煮沸几分钟，除去水，然后在不干燥锅的情况下加热直至完全干燥。

毒性

铝是自然界中唯一一种对生物体的任何生物系统都没有生命功能的丰富元素，从进化的角度来看这很奇怪，因为自然界通常选择最丰富的元素作为生物系统的生命元素。英国基尔大学的生物无机化学教授兼铝生态毒理学专家 Christopher Exley 评论道：“我们没有任何证据表明任何生物体积极地将铝用于任何有益目的。”

美国食品和药物管理局 (FDA)、巴西铝业协会 (ABAL) 和欧洲铝业协会 (欧洲铝业) 声称铝对健康人没有毒性，因为金属的肠道吸收率低——被吸收的小部分进入循环系统，后来被肾脏系统排除。

然而，肾功能受损或慢性肾功能衰竭和早产儿的人可能会在体内积累铝。在骨组织中，金属与钙“交换”，导致骨营养不良，而在脑组织中，它会导致脑病。 FDA 将食品和疫苗中的铝盐归类为“公认安全（GRAS）”。在某些疫苗中，FDA 将铝盐视为增强预期效果的添加剂。

一些学者和科学家不同意这些说法，并试图证明铝与各种反应和疾病之间存在直接联系。尽管迄今为止没有直接证据，但有很多证据表明铝与各种过敏症、乳腺癌甚至阿尔茨海默氏症有关。研究表明，在这些情况下，铝的含量比正常情况要多得多（没有铝是正常的），但没有研究证明铝与这些疾病的发生直接相关，或者如果铝含量高铝在这些患者中是疾病的结果。