Химия и Химики № 2 2014. Опыты с алюминием

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Приготовление ПАМ (порошок алюминиево-магниевый)

Ниже показан процесс приготовление ПАМ с помощью примитивной самодельной "доменной печи" на древесном угле. Поддув работает на 1/4 - берегу тигель, а то прогорит еще...

Расплав при перегреве (выше точки плавления всего градусов на 50 - 100) горит не хуже магния, что и наблюдается. Чтобы облегчить извлечение и последующее измельчение сплава, горячий тигель после плавки бросаю в воду. Тут нужно осторожно. После этого вспученный и застывший сплав легко высыпается из тигля, верхняя часть металла - та, что с оксидами, отделяется вручную (оксиды после "закалки" в воде чернеют). Корка с оксидами визуально содержит не менее 50% металла и отлично подойдет для разных опытов (буду пытаться натрий с его помощью получить). После металл легко (легче некуда!) измельчается в ступке. Но я ленюсь, пальцами измельчаю сплав в крупу, дальше - в кофемолку.

Теперь ответы на некоторые вопросы.

1. Какой алюминий подходит? Главное знать, что это именно алюминий. По внешнему виду и легкому весу алюминий легко распознать (при наличии опыта это делается машинально). В идеале - проверить раствором щелочи (средство "крот"), если пойдут пузырьки - алюминий. А подходит ли этот алюминий? Ведь некоторые сплавы алюминия похожи на чистый алюминий. Главное, тут не годится силумин. Отличить его просто: чистый алюминий пластичный, силумин - хрупкий. Если деталь маленькая, нужно попытаться ее согнуть. Гнется - годится, ломается - не годится. Все просто. Большие детали определяются аналогично, но молотком.

2. Магний подходит любой. Однако могут возникнуть вопросы типа: а где его взять, как понять, что это он?.. Все просто: берем раствор уксуса (3-9%), идем на свалку металлолома, металлобазу и т.п. Смотрим на детали белого (а также серого и даже почти черного цвета [из-за оксидов и масел]), нужно нанести на такую деталь царапину (если корка оксидов толстая - царапать, пока не появится металл). На царапину капнуть раствор уксуса. Запузырится: магний, годится. В деталях магний обычно в виде сплава МЛ-5, или "электрон", они содержат чуть-чуть алюминия, и легко ломаются кувалдой (до необходимого размера).

3. Какой тигель использовать? Подойдет любая старая кастрюлька, ковшик, и т.п. Консервную банку использовать можно, но нужно учесть, что она будет одноразовая, и греть нужно осторожно - иначе может прогореть. И, конечно, нужна крышка. Можно использовать готовую, можно самостоятельно вырезать из оцинковки (или подобного листа металла, но нужно быть уверенным, что лист не алюминиевый).

4. На чем греть? Можно использовать газовую плиту, сделав на нее насадку. Можно сделать "мини-доменную печку", это чуть сложнее, но эксплуатация будет обходиться значительно дешевле. Можно сложить печь из кирпичей, обмазать глиной (снизу находится трубка для подачи воздуха), можно взять просто кусок железной трубы (как у меня), но обернуть ее асбестом. Топится печь углем или сухими дровами (мелко-поколотыми). Поддув осуществляется с помощью любого электронасоса (для накачки резиновых игрушек, пылесоса с выдувом или другого). Предупрежу сразу, качать воздух вручную - неблагодарное дело, лучше на это не надеяться.

Остальное понятно из видео, надеюсь, многим, кто еще только начинает, мое описание поможет.

Смотреть Видео (198 Мб, .avi )

Комментарии

^К1 Вот это я понимаю - дешево и сердито! А я все граммами ПАМ делаю, на газовой конфорке. Единственное, я бы не стал выливать в воду - дать ему остыть так, или опустить в воду сам тигель нижней частью. Тогда меньше материала окислится. Хотя если магния килограммы...

^К1-1 Зачем погружать тигель в воду:

1. Сплав тогда будет легко измельчатся (чуть ли не как плавленая сера).

2. Его легко извлекать из тигля (сам высыпается).

3. На такой печурке трудно выдержать температуру (в отличие от газа), так как плавит за минуты (хотите - верьте, хотите - нет, но на плавку 350 - 400 грамм сплава уходит 7 - 10 минут, и это в четверть мощности от возможного поддува - если печка предварительно разогрета). Получается, что сплав у меня неконтролируемо перегревается и горит. И при медленном остывании он может в значительной мере выгореть.

P.S. Попал в удивительную ситуацию: раньше алюминия было сколько угодно (под линией электропередач ходи да собирай обрезки проводов...). А вот с магнием было туго... Сейчас все наоборот, магния "выше крыши" (недавно опять купил еще около 8-10 кг - не смог удержаться...). А вот с алюминием очень туго, потратил уже почти весь, осталась только дюраль, а ее жалко, в строительных целях может пригодиться, зато силумина у меня... но на ПАМ он не годится. Того и гляди, придется еще и алюминий покупать...

^К2 Не нужно ПАМ в кофемолке молоть. Там пылевоздушная смесь формируется. Искра от щетки - и приплыли. Даже пылевоздушная смесь из АСД бахнула от искры со щетки, а тут ПАМ, который явно активнее. ПАМ надо в шаровой мельнице молоть.

^К3 Было всегда интересно попробовать (но некогда руки не доходили), что будет если сделать ПАМ с силумином, а не чистым алюминием. Вы пробовали так делать?

По поводу выгорания сплава тут где-то советовали плавить под флюсом на основе хлористого калия, а я когда делал ПАМ, использовал стальной баллон из-под лака для волос, который после загрузки компонентов сплава расплющивался и скручивался, как тюбик зубной пасты - для предотвращения контакта с атмосферой.

^К3-1 Да, пробовал. Но по случайности, я тогда еще не разобрался в алюминиевых сплавах: что есть что. И спутал силумин с дюралью (вернее, так сказал мужик на металлобазе). Делал раза три, по 100 грамм, все никак не мог понять, в чем дело. Сплав получается более жесткий, и в нем, как в сыре дырок, множество черных вкраплений (крупных, от 1 до 5 мм). Черные вкрапления попробовал выковыривать, с водой не реагируют, в солянке растворяются, выделяющийся газ не воспламенялся. Остается только догадываться... Однако, и ПАМ на силумине на пиротехнику пошел, но чтобы его растолочь в ступке потребовались некоторые усилия (ну и конечно загрязнение черным порошком никуда не делось, а его % 5 как минимум).

Печь для плавления алюминия
Aluminum melting furnace

Для плавления металлов я использовал некое подобие "доменной печи": в такой печи плавил и алюминий, и латунь, и даже сталь расплавить не составит труда. Все зависит от топлива, и интенсивности поддува воздуха.

Принцип простой: нужно сложить из кирпича этакий "колодец", внутри подвесить ведро. Под него помещаем топливо, какое есть (дрова, уголь [каменный удобнее, древесный жарче], торф, опилки, зерно, щепку, или т.п., - лишь бы горело) и делаем поддув воздуха. Только не очень сильный (например, советского пылесоса хватит и на четверть мощности). Тут уже, что под рукой. Найдется готовая "улитка" - отлично! Так же хорошо подходит электронасос для накачки надувных игрушек (самая ходовая вещь!). В общем, что найдете.

После некоторого перерыва собрался, наконец "возродить" свою миниатюрную доменную печку.

Вспомнив об интересе участников форума к данной области, решил, что стоит сделать фотографии.

А заодно воплотил давнюю задумку - о подземной камере горения. Земля достаточно хорошо теплоизолирует, но на прогрев печи уходит больше времени и топлива. Зато нет проблем с теплопотерями в процессе работы.

Колодец сделал высоким (или глубоким: кому как угодно) - для увеличения объема камеры сгорания, рассчитанного, чтобы топить древесиной - самым дешевым и доступным топливом. В прошлом топить древесиной было проблематично - объем печки небольшой, в итоге: над тиглем полыхал внушительных размеров факел. Кроме того, нужный прогрев тигля происходит лишь когда древесина выжигается до состояния угля.

Естественно, на плавку латуни такая печь вряд ли сгодится. Но понадобится, сделаю еще одну. С небольшой камерой сгорания (топить-то уже углем), где тигель будет расположен максимально близко к топливу.

Для поддува улитку решил не использовать, не та мощность. Старого-доброго насоса для игрушек вполне достаточно.

Топливо - любая сухая древесина. Можно и сырую, но тогда процесс плавки затянется. Для розжига хорошо идет уголь. Но можно обойтись и просто щепками.

Конструкционный материал. Шамотный кирпич - это хорошо. У него и теплоизоляция лучше. Но, как говорится: что было под рукой. Я использую печной кирпич. Как ни странно, очень термостойкий. На моей практике были случаи, когда данные кирпичи лопались, но из-за попавшей на них воды, а не просто от перегрева. Так что нормально.

Надземная конструкция печи, безусловно, проще в реализации, но за простоту, как всегда, приходится платить.

Минусы надземной конструкции.

Колодец кирпичей, выложенный над землей, непрерывно охлаждается ветром, это видно невооруженным глазом (внутри кирпичи аж оранжевым светятся, а снаружи едва красные; подул ветерок: так и вовсе остыли). Плюс, реактивное пламя летит из всех щелей, какие только может найти. Из-за температуры замазка трескается, вываливается, да и кирпичи относительно друг друга постепенно двигаются.

А еще раньше использовал железную трубу, обернутую асбестом. Но закончила свой путь она феерично: из-за перегрева расплавился стальной тигель, наполненный алюминием. Алюминий, хлынув в камеру сгорания, загорелся ярче магния. Высокий фонтан белого пламени, летят массы ярких искр, откуда-то громкий треск... я только успел насос выдернуть, и сразу ретировался. А печка так "сама в себе и утонула". С тех пор с поддувом я крайне осторожен.

Так что решайте сами, какой вариант вам больше подходит.