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警醒!1970
《警》70 10/8 29-31頁

鋁——從珍奇之物到多方面的用途

1821年,在一條法國人聚居的來茲·波克斯村,有一位化學家偶然拾起一塊像黏土的堅硬礦物,它呈深紅色。名之為波克斯栖,(鐵鋁氧石),乃根據村名而起,此物被驗出含有百份之52的鋁氧石。也許你會問,鋁氧石是什麼呢?它就是雜氧的鋁,或稱鐵鋁氧石。多年來,此種硬物質對於減低它的成份的工作有極大抵抗力。直至1827年才能首次以繁瑣和高昂的化學手續從其中抽出少許金屬。那末,難怪在一百多年前,鋁僅是好奇的發現,雖然它是地球上第三位產量豐富的元素。

減低提煉費用

在1855年的巴黎博覽會申,一塊銀白色的金屬首次展覽出來。這時候的鋁,或英國和歐洲人所謂的銻,從冶金學的境界中脫穎而出,被大眾承認為有用的金屬。可是,噢!——它貴得很!一安士超過34美元的價格均確是昂貴的金屬,在法皇拿破侖三世宮中它的身價甚至高過黃金。可是,儘管那時候鋁的價值高昂,但他是個實用主義者,看出鋁的輕巧最宜於軍隊裝備。終於,這位皇帝資助一位法國科學家,研究以低價大量生產的方法。

他的工作進展至將價值減到每安士一美元有奇。可是,要作商業的嘗試尚嫌太貴。後來一位美國化學家發明一種方法使其降至五角美金。但還嫌太貴,因此定要研究一項更經濟的方法去提煉這種生礦。

1886年有兩位青年科學家,一位在法國,另一位在美國,彼此絕不相識地同時研究這件事,發現將此種金屬大規模脫氧的方法。現在的成本降至每安士一角二分半美金。立刻打開了大量開採鐵鋁氧石之門。多年來在技術上的繼續進步,至二十世紀中葉,價值已降至每磅不及兩角美金。

礦砂的提煉

雖然鐵鋁氧石是生產鋁的主要物質,可是還要加上其他的礦產和物質。首先我們觀察一下鐵鋁氧石怎麼提出純礬土來。開採露天礦穴要用巨型的電鏟將藏了幾千年的生礦挖掘出來。兩噸生礦可以提煉出一噸礬土。

生礦在製煉之前先經一番中間淘汰手續。鐵鋁氧石先浸在由鈉灰和石灰混合的苛性鈉熱溶液裡。這樣可使鋁氧石進入溶液中,而其他雜質如矽,鐵氧和鈦等都化為紅泥倒出。濾過的溶液放入巨型沉澱桶裡,鋁氧石與水發生化學作用,成為晶體化。晶體又通過攝氏1,100度熱的旋轉爐以除去水份子,留下粉狀的白鋁氧石準備運載。鋁氧石裝入桶中之後堆在地上,從運送帶送往候著的船上運去製煉廠。

在製煉廠中鋁氧石又混入另一種生礦——冰晶石,這種礦物呈藍白色,粉質沒入水裡便隱而不現。它在格陵蘭出產,那裡的埃斯基莫人稱之為「夏天不溶的冰。」它在德國也有人工製品。這便是上述的科學家所發現的要訣,使地球上的這種金屬大量被採用開來。他們確定溶化了的冰晶石可以溶解堅硬的鋁氧石,然後用強力電流透過溶液,鋁便和氧分離,純金屬沉在桶底,因此電化的產鋁「桶」便出現了。

若要大規模製煉鋁,自然需要許多這種「桶」,排成了「桶陣」。在加拿大製鋁廠中,這些桶用一吋厚的鋼板造成,約有三十呎長,十二呎闊和四呎深。電池若加入碳便會變成陰極(負極),若加入煤油焦炭和瀝青便變成陽極(正極)。這種混合物裝在長方形的鋁或鋼箱內之後,便懸掛在「桶」的上面。這種作法是要將陽極電繼續補充入桶內,以控制其逐漸減低之勢,因為陽極電在鋁氧石和冰晶石的溶液中會自我燃燒和枯竭。很有趣地,這種物質在出產一噸鋁金屬時便會被消耗一千磅之多。

紐芬蘭出產的氟石也是另一種重要成份,來自全球各地的其他物質亦然。倘若加在一起,那末生產一噸的純鋁便要七噸生礦之多。因此進行順利的出產便需要有組織完善的運輸安排,以確定在適當時間和適當地點內,一切要用的物質都能就緒。例如,在魁北克沙格奈谷的製煉廠,每二十四小時便要消耗250箱車的物質。

電力所擔任的角色

鐵鋁氧石多數埋在熱帶或亞熱帶的低層地底內。但是,最需要的一種東西——大量廉價電力——卻很難在礦藏附近找到。結果是,採出的鋁氧石必須被運送到電力站去。因此加拿大以供應大量廉價的水力發電而佔了地利,世界最大的幾間製鋁廠便在此建立。

倘若你將一個25瓦特的燈泡繼續開著兩星期,則所耗的電力使等於生產一磅鋁所耗的電量。美國人的家庭要用四年時間才用完由生鋁氧石提煉一噸金屬所費的電!事實上,在幾年前,美洲的產鋁業一年內所用的電力,足供有五十萬個家庭的城市十年之用有餘!自那時起,由於工業的繼續發達,電力的需求增加一半。它擔任了多麼重要的角色!

製作過程

當閃閃生光的鋁條從製煉廠的桶裡提出來之際,這種金屬的多方面用途便開始展開了。可是還要多重手續才能將它變成實用的器皿。首先它要被放入翻製爐加上各種合金,所加的物質和份量視乎最後用途而定。經過這重手續後產生了有刻痕的鋁條作鑄造用,圓條或「棒」作壓製用,長方形鋁條或「板」作捲曲,模鑄或迴旋用。製煉機本身可以出產幼鋁條可以編成鋁纜。這種金屬多麼富於適應性,甚至可以作為生產機器之用!

鋁的用途年復一年地增加。現行的用途和新增的用途使這種工業大受策勵。冶金業不斷研究下去,目的在使這種品質輕,軟而堅硬的金屬展開更廣泛的用途。它品質的堅硬是純鋁加上其他合金的結果。這方面的實驗結果,出產數百種的合金,各有其不同的特性。

顯明力量堅強的試驗可以用一條一吋的純鋁,放在七噸多的重量之下它便碎了,但用一條同樣大小的,現時最通用的鋁合金,可以放在四十噸的壓力下仍不破碎。這種合金甚至比同類型的鋼更堅強,以致鋁的用途更廣,因它仍然保存原有的品質,就是輕,抗腐蝕和易於製作。

這種金屬除了可以變化多端之外,還有美麗的外表和抵受熱力和電力的能耐。因此現在,讓我們觀察一下這種引人入勝的物質變成風行於現代世界中的各種用品。

完成的產品

我們首先參觀南威爾士的羅格斯東以及它的巨型迴轉機。這裡有許多鋁「板」條,每條兩噸重,在繼續不斷的熱壓力下滾前滾後,伸長到四份之一哩。這項工作出產捲形或伸直的鋁片,厚度視將來的用途而定。從四份之一吋至極薄的鋁箔都有,鋁箔有些要堆起1,250片才達到四份一吋的厚度!在安大略的京士頓有一副旋削機所吐出的五十四吋的鋁箔,速度達每分鐘超過半哩長。從這些工廠所製造出來的鋁,運到不同的工廠裡,製成龐大的洋船或越洲噴射飛機的「皮」。既然是箔片,也許在你的廚房裡便有許多用途,或者你在剝開美味的巧格力塊時也會撕出一片。可是還未到此為止。

也許你是英國倫敦的居民,每天都搭「地下火車」。你所乘的舒適車廂便是用鋁造成的。或者你最近旅行經過西班牙,乘搭西班牙鐵路著名的「豪華火車」。鋁合金對你的愉快旅程也有臂助。北美的鐵路也愈來愈多人運用這種曾經一度是珍品的金屬。冷藏車,無蓋貨車,箱車和油箱車,都是用鋁所造,附在長串的火車上疾馳。在全世界公路上由這種金屬所造的則有貨車,公共汽車,活動房屋,甚至你自己的汽車。許多大城市中高插雲霄的摩天大廈的正門或門窗框格都是用琺瑯或光緻的鋁合金片所造。

在大商船的上空,現在已有運送系統伸出,其中配備需能負得起極大重量。俄亥俄州克利夫蘭的阿高亞廠便有等於50,000噸壓力的壓製機以鑄造這些機件。機件經過壓出之後,被一架剖切機「刻」成正確大小。那裡的巨型擠壓機將金屬像牙膏般擠出來,將圓「棒」變成從飛機螺旋槳到橋梁不等。幾年之前,此種橋梁便被用來建造世界第一條全鋁公路橋飛渡魁北克美麗的沙格奈河。

由赤道至兩極以及世界各地,這種輕金屬的用途日益增多。華盛頓紀念碑上那一百安士重的鋁頂不但銀光閃閃而且可作避雷針用。手提鋁質灌溉裝置在巴西的咖啡園和南亞伯達的甜菜田中很通用。世界各大城市有七百萬哩長的傳送線,縱橫交錯地通過加鋼的鋁質導體將重要的電力送入城市和工廠。這足以證明鋁的用途已有百呎竿頭更進一步之勢。甚至擁有八個房間,兩面陽台,卻僅有2,300磅重的房屋,都可以用這種多方面用途的金屬預先在廠裡製造。

成千成萬工廠的鋁質出品多至不可勝數,從髮夾至安樂椅,從啤酒桶至木匠的手提工具和電動工具!不錯,鋁不再是珍奇物品而是人類所知的用途最廣的金屬之一。人類應該為此感謝偉大的創造主,因為他最先將此物埋在地殼中。

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