Drying of Fine Aluminum Powder
Сушка мелкодисперсного алюминия

Colleagues from a neighboring department are working on producing fine aluminum powder. They have two main approaches: the disintegration of coarse aluminum powder using ultrasound (due to the cavitation effect) and the disintegration of aluminum wire scraps using electrical discharges. In both cases, the working medium is technical ethanol.

Although aluminum is widely used as a structural material and as a conductor in electrical engineering, this metal is highly chemically reactive. In most cases, a strong oxide film forms on the aluminum surface, preventing further oxidation of the metal, but this is not always the case. During the production of aluminum powder, the protective oxide film is destroyed, allowing the metal to react with the water contained in technical ethanol. Aluminum also reacts with ethanol itself. Therefore, it is better to disintegrate aluminum in an inert-gas atmosphere or under vacuum.

The physicists working with aluminum had not realized this for a long time. They even tried using water as the working medium, but the aluminum turned into a white hydroxide powder. I had to explain to them that this result was actually a failure, so they shouldn't brag about it to their colleagues and clients.

At one point, the physicists managed to obtain aluminum particles that were so small they didn't settle when the suspension was left to stand. They asked me to solve this problem.

Filtering through filter paper wasn't an option, as the aluminum particles would pass through the pores. I remembered that I had a centrifuge in my laboratory - in fact, I had two. They needed to centrifuge the aluminum suspension, causing the fine particles to settle. I brought both centrifuges to them.

The next day, a colleague came to tell me they had succeeded. Now they needed to dry the separated aluminum, and urgently. They wanted to take the samples for testing to a university in a neighboring country.

"Can we dry the aluminum in your laboratory?"

"Yes, but not in the laboratory where I'm located. It's better to dry it in another laboratory."

I had already dried aluminum in my laboratory several times before. The ethanol vapors had made me feel ill. There was a fume hood, but I didn't dare leave it running for long because the motor might burn out. Without the fume hood, however, the laboratory air became saturated with alcohol vapor, which significantly worsened my condition. The symptoms weren't even similar to alcohol intoxication; they were caused by a drop in blood pressure.

There was no running water in the other laboratory, but the fume hood was fully operational. I decided to dry the aluminum there.

A colleague brought a plastic bowl filled with aluminum paste, and we spread the paste onto a sheet of filter paper inside the fume hood. Then we covered it with another sheet of filter paper and left it there. I came back from time to time, stirred the paste, and, after it had hardened, crushed the clumps. To do this, I placed a glass bottle horizontally on top of the paper-covered aluminum and rolled it back and forth like a rolling pin.

The bottle contained nickel-plating electrolyte - I didn't think anything of it. However, I was mistaken. First, while the aluminum was still wet, the alcohol soaked through the paper. The bottle had been labeled "NiCl₂" with a marker, but the label transferred to the paper because the ethanol dissolved the marker ink.

Second, a little later, I discovered that the bottle's cap was leaking, and drops of the electrolyte were dripping onto the paper. I had to replace the bottle with an empty glass jar.

Thanks to my decision not to dry the aluminum in my own laboratory, there was no smell of alcohol there. However, the strong odor filled the other laboratory and spread throughout our entire floor. And it smelled not only of ethanol but also... of pears. I believe the pear-like odor was caused by an impurity of isoamyl acetate in the technical ethanol. Like many other esters, isoamyl acetate has a pleasant smell, and this particular compound has an aroma reminiscent of pears.

Later, my colleagues brought several more batches of aluminum to dry. I dried them all, crushed the clumps, and handed the samples back to them.

Later, my colleagues traveled to a neighboring country and visited a local university, where they submitted the samples for analysis. As for me, I have never left Ukraine, and I hope to have the chance to do so at least once in my lifetime.

Photos/Video

Сушка мелкодисперсного алюминия

Коллеги из соседнего отдела занимаются получением мелкодисперсного порошка алюминия. У них два направления: измельчение грубого порошка алюминия с помощью ультразвука (за счет эффекта кавитации) и измельчение обрезков алюминиевой проволоки с помощью электрических разрядов. В обоих случаях рабочей средой служит технический этанол.

Несмотря на то, что алюминий активно используется в качестве конструкционного материала и проводника в электротехнике, данный металл имеет высокую химическую активность. В большинстве случаев на поверхности алюминия образуется прочная оксидная пленка, которая предотвращает дальнейшее окисление металла, но так бывает не всегда. В частности, во время получения алюминиевого порошка, защитная пленка оксида разрушается, и металл способен реагировать с водой, которая содержится в техническом этаноле. Да и с самим этанолом алюминий также реагирует. Поэтому алюминий лучше измельчать в атмосфере инертного газа или в вакууме.

Физики, которые работают с алюминием, долгое время этого не понимали. Они даже пытались использовать в качестве рабочей среды воду, в результате алюминий превращался в белый порошок гидроксида. Пришлось объяснить физикам, что такой результат является отрицательным, поэтому не следует ним хвастаться перед коллегами и заказчиками.

В один прекрасный момент физикам удалось получить достаточно мелкие частицы алюминия, которые не оседали при стоянии суспензии. Они обратились ко мне просьбой решить эту проблему.

Фильтрование через бумажный фильтр не подходило, поскольку частицы алюминия прошли бы сквозь поры бумаги. Вспомнил, что у меня в лаборатории есть центрифуга, даже целых две. Нужно отцентрифугировать суспензию алюминия, что вызовет осаждение мелких частиц. Отнес им обе центрифуги.

На следующий день пришел сотрудник, сказал, что получилось - теперь было необходимо высушить отцентрифугированный алюминий, причем срочно. Они хотели повезти образцы на исследование в университет, расположенный в соседней стране.

- Можно мы будем сушить алюминий в вашей лаборатории?

- Да, но не в той лаборатории, где я нахожусь, сушить лучше другой лаборатории.

В своей комнате я уже несколько раз сушил их алюминий. В результате мне становилось плохо от паров этанола. Вытяжной шкаф был, но включать его на длительное время я не решался, иначе может перегореть двигатель. А, если не включать вытяжку, воздух лаборатории насыщался парами спирта - в результате мое самочувствие сильно ухудшалось. Симптомы напоминали даже не опьянение алкоголем, но были следствием падения кровяного давления.

В другой лаборатории не было воды, но вытяжкой шкаф был рабочим. Решил сушить алюминий там.

Сотрудник принес пластиковую миску с пастой алюминия, и мы распределили алюминий по листу фильтровальной бумаге в вытяжном шкафу. Затем накрыли еще одним листом фильтровальной бумаги - так и оставили. Время от времени я приходил, перемешивал пасту, а после ее затвердения измельчал комки. Для этого я помешал поверх накрытого бумагой алюминия стеклянную бутылку, расположенную горизонтально, и катал бутылку вперед-назад, словно скалку для теста.

В бутылке был электролит никелирования - я не придал этому факту значения. Однако, я ошибался. Во-первых, когда алюминий был еще влажный, спирт пропитал бумагу. На бутылке была подпись "NiCl₂", сделанная маркером, - эта надпись перебилась на бумагу, поскольку этанол растворил красители маркера.

Во-вторых, чуть позже я обнаружил, что пробка бутылки протекала, и капли электролита попадали на бумагу. Пришлось заменить бутылку пустой стеклянной банкой.

Благодаря тому, что я отказался сушить алюминий в лаборатории, где я находился, здесь не пахло спиртом. Зато в другой лаборатории и на всем нашем этаже чувствовался сильный запах. Причем пахло не только этанолом, но и... грушами. Думаю, что запах обусловлен примесью изоамилацетата в техническом этаноле. Подобно многим другим сложным эфирам, изоамилацетат имеет приятный запах, причем конкретное вещество пахнет грушами.

Позже коллеги принесли сушиться еще несколько партий алюминия. Я все высушил, измельчил и отдал им.

Еще позже коллеги поехали в командировку в соседнюю страну, в частности посетили местный университет, где отдали образцы на исследования. Ну а я до сих пор ни разу не выезжал из Украины, надеюсь, до конца жизни хотя бы один раз удастся.

[ Boron, aluminum, gallium, indium, thallium ]

Aluminum, its compounds and alloys (Discuss on the forum)
[Submit a Comment / Error Message - Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]