Алюминотермические реакции — это экзотермические химические реакции с использованием алюминия в качестве восстановителя при высокой температуре. Процесс используется в промышленности для производства сплавов железа . [1] Наиболее ярким примером является термитная реакция между оксидами железа и алюминием для получения самого железа :
Однако эта конкретная реакция не имеет отношения к самому важному применению алюминотермических реакций — производству ферросплавов. Для производства железа вместо него используют более дешевый восстановитель — кокс — посредством карботермической реакции .
Алюминотермия началась с экспериментов русского ученого Николая Бекетова в Харьковском университете на Украине, который доказал, что алюминий восстанавливает металлы из их оксидов при высоких температурах. Реакция была впервые использована для безуглеродного восстановления оксидов металлов. Реакция сильно экзотермична , но имеет высокую энергию активации , поскольку сначала должны быть разорваны сильные межатомные связи в твердых телах. Оксид нагревали с алюминием в тигле в печи. Неконтролируемая реакция позволила производить только небольшие количества материала. Ганс Гольдшмидт усовершенствовал алюминотермический процесс между 1893 и 1898 годами, воспламенив смесь тонкого оксида металла и алюминиевого порошка с помощью стартовой реакции без внешнего нагрева смеси. Процесс был запатентован в 1898 году и широко использовался в последующие годы для сварки рельсовых путей .
Алюминотермическая реакция используется для производства нескольких ферросплавов , например, феррониобия из пентаоксида ниобия и феррованадия из железа, оксида ванадия (V) и алюминия. [1] [2] Процесс начинается с восстановления оксида алюминием:
Другие металлы могут быть получены из их оксидов таким же образом. [3] [4] [5]
Алюминотермические реакции использовались для сварки рельсовых путей на месте, что полезно для сложных установок или локальных ремонтов, которые невозможно выполнить с помощью непрерывно сваренных рельс. Другим распространенным применением является сварка медных кабелей (проводов) для использования в приложениях прямой закладки в грунт (заземления). Это по-прежнему единственный тип электрического соединения, признанный IEEE (IEEE, Std 80–2001) как непрерывный несращенный кабель.
