铝热剂用的氧化铁皮可以溶解吗？
中文名
铝热剂
外国名字
铝热剂
外部
粉红色粉末混合物
app应用
冶炼难熔金属、替代金属和焊接金属。
风险代码
高度易燃
铝热剂是铝粉和高熔点金属氧化物(如氧化铁粉)按比例混合而成。使用时加入氧化剂点燃，反应激烈，得到氧化铝和单质，并释放大量热量。温度可以达到2500℃左右，可以融化生成的单质。这个反应叫做铝热反应。铝热反应原理可以应用到生产中，比如焊接钢轨。使用一些金属氧化物(如V2O5、Cr2O3、MnO2等。)代替氧化铁也可用作铝热剂。铝粉与这些金属氧化物反应时，产生足够的热量，使被还原的金属在更高的温度下处于熔融状态，并与形成的炉渣分离，从而获得更纯的金属。这种方法常用于工业冶炼难熔金属，如钒、铬和锰。它利用铝氧化时释放的热量。有些金属氧化物不能与铝反应或放出的热量很少，不能用作铝热剂。
德国化学家汉斯·戈德史密斯在1893年发明了铝热法，两年后申请了专利。[1]因此，这种反应也被称为“戈德史密斯法”或“戈德史密斯过程”。这项研究的最初目的是在不熔化碳的情况下制备高纯度金属，但歌德·史密斯热衷于发现铝热法可以用于焊接。[2]1899在德国埃森，铝热法首次在商业上应用于焊接铁轨。
燃烧
铝热剂反应需要高温才能引发，可在混合物粉末中插入镁棒作为导火索(可掺入适量氯酸钾帮助镁棒燃烧，也可用高锰酸钾、硝酸钾等氧化剂燃烧；过氧化钡可以，但是烟有毒。高锰酸钾和甘油的混合物放热缓慢，也可作为引发剂(高锰酸钾和葡萄糖的混合物点燃后也能发生剧烈反应，引发铝热反应)。丙烷枪也会增加引发反应所需的高温。反应开始后会剧烈放热，到处都是火花，温度极高，点火时要注意安全。
共有物种
氧化铁/铝，[3][4][5]磁铁矿，最常用的铝热剂，也起作用。偶尔也使用其他氧化物，如锰铝热剂、铬铝热剂、硅铝热剂或铜铝热剂，但仅用于特殊目的。所有这些例子都使用铝作为活性金属。含氟聚合物可用于特殊配方，聚四氟乙烯和镁或铝是相对常见的例子。[6]
干冰和还原剂如镁、铝和硼的组合遵循与传统铝热剂混合物相同的化学反应，产生金属氧化物和碳。尽管干冰铝膏混合物的温度非常低，但该系统可以被火焰点燃。当细分的干冰铝热剂被限制在一个管子里，像传统炸药一样被点燃，就会爆炸，反应中释放的部分碳会以钻石的形式出现。
原则上，任何活性金属都可以用来代替铝。但是铝的性质对于这种反应来说几乎是理想的:
它是迄今为止最便宜的高活性金属。
它形成一层钝化层，比许多其他活性金属更安全。[7]
它的熔点相对较低(660℃)，这意味着它很容易熔化金属，因此反应主要发生在液相中，因此进行得相当快。
它的高沸点(2519℃)使得反应达到非常高的温度，因为几个过程倾向于将最高温度限制在沸点以下。这种高沸点在过渡金属中很常见，但在高活性金属中并不常见。
此外，由反应形成的氧化铝的低密度倾向于使其漂浮在获得的纯金属上。这对于减少焊缝中的污染尤为重要。
虽然反应物在室温下是稳定的，但当它们被加热到点火温度时，它们会发生极其强烈的放热反应而燃烧。由于温度很高(高达2500°C，使用氧化铁(III )),该产品看起来像液体，尽管实际达到的温度取决于热量快速散发到周围环境的能力。铝热剂自带氧气供应，不需要任何外部气源。因此，只要给它足够的初始热量，它就不会窒息，在任何环境下都可以被点燃。当潮湿时，它会很好地燃烧，并且不容易被水熄灭，尽管足够的水将带走热量并可能停止反应。少量的水在反应之前会沸腾。即便如此，铝热剂也用于水下焊接。[8]
铝合金的特点是燃烧时几乎不产生气体，反应温度高。燃料应该具有高燃烧热，并产生低熔点和高沸点的氧化物。氧化剂应含有至少25%的氧，具有高密度、低生成热，并产生低熔点和高沸点的金属(因此释放的能量不会在反应产物的蒸发中消耗)。可以将有机粘合剂加入到组合物中以改善其机械性能，但是，它们倾向于产生吸热分解产物，导致一些反应热损失和气体产生。[9]
反应过程中达到的温度决定了结果。理想情况下，反应产生完全分离的金属和熔渣。为此，温度必须高到足以熔化反应产物、生成的金属和燃料氧化物。过低的温度将导致金属和炉渣混合物的烧结，过高的温度(高于任何反应物或产物的沸点)将导致气体的快速产生、燃烧的反应混合物的分散，有时甚至导致爆炸。过低的反应温度可以通过添加合适的氧化剂来升高(例如，当从砂中生产硅时)，过高的温度可以通过使用合适的冷却剂和/或炉渣流速来降低。常用的熔剂是氟化钙，因为它只发生最低程度的反应，熔点相对较低，高温下熔体粘度低(从而增加炉渣的流动性)，与氧化铝形成* * *晶体。然而，过量的助焊剂会将反应物稀释到不能维持燃烧的程度。金属氧化物的类型也对产生的能量有显著影响；氧化价越高，产生的能量越高。一个很好的例子是氧化锰(IV)和氧化锰(II)之间的差异，前者产生过高的温度，后者几乎不能维持燃烧；为了获得良好的结果，应该使用具有适当比例的两种氧化物的混合物。
反应速率也可以通过粒度来调节；粗颗粒比细颗粒燃烧得慢。对于需要加热到更高温度才能开始反应的颗粒来说，这种影响更加明显。
在绝热条件下，当没有热量散失到环境中时，反应中实现的温度可以用赫斯定律来估算——通过计算反应本身产生的能量(从产物的焓中减去反应物的焓)，减去加热产物所消耗的能量(根据它们的比热，当物质只改变其温度时，以及当物质熔化或沸腾时它们的熔化焓和最终蒸发焓)。在实际条件下，反应向环境散热，因此实现的温度略低。传热速率是有限的，所以反应越快，越接近其操作的绝热条件，实现的温度越高。[10]
铁铝热剂
最常见的成分是铁铝热剂。所用的氧化剂通常是氧化铁或氧化铁。前者产生更多的热量。后者更容易点燃，这可能是由于氧化物的晶体结构。加入铜或氧化锰可以使其更容易点燃。[9]
铁(三)铝热剂
铜铝热剂
铜铝热剂可以通过使用氧化亚铜或氧化铜来制备。燃烧速度很快，铜的熔点比较低，所以反应在很短的时间内产生大量的熔融铜。铜(ⅱ)的铝热剂反应可能如此之快，以致铜铝热剂可视为一种闪光粉末。可能会发生爆炸，并将铜滴喷射到相当远的地方。
铜(I)铝热剂有工业用途，如焊接粗铜导体，也用于电缆拼接。
铝热燃烧剂
铝热剂是盐基氧化剂(通常是硝酸盐，如硝酸钡或过氧化物)的铝热剂。与常规铝热剂相比，铝热剂燃烧时有火焰和气体释放。氧化剂的存在使混合物更容易点燃，并改善了可燃物对目标的渗透，因为放出的气体喷射熔渣并提供机械搅拌。这种机制使得铝热剂更适合于燃烧目的，而热固性材料更适合于敏感设备(如密码设备)的紧急损坏，因为铝热剂的作用更加局部化。
app应用
铝热反应时释放的热量可以使高熔点金属熔化并流出，所以铝热法被广泛应用于焊接应急工程中，比如将铁轨连接成一段长段。此外，铝热法也是冶炼钒、铬、锰等高熔点金属的重要手段。
铝热剂不仅用于焊接铁轨和冶炼难熔金属，还广泛应用于军事。例如，铝热剂的成分被装入射弹的头部和喷嘴。由于反应温度极高，用于制作燃烧弹，可熔穿装甲，杀伤力大大提高。前苏联科学家写的《火箭炮》一书中说，火箭弹头装药中有铝热剂。
在中国人民革命军事博物馆，美国人的头盔和卡宾枪被一起融化在展品中。除了火箭弹，其他炸弹都没有这么大的能量。
另外，其他单质与金属氧化物混合点燃后，也会发生强烈的氧化还原反应，效果类似铝热反应。单质可以是铝、镁、钙、钛、硅和硼，不限于金属，但金属氧化物可以是三氧化二硼、二氧化硅、三氧化铬、二氧化锰、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铜和四氧化铅。有时这些反应根据反应中的还原剂又被称为“镁热法”、“硅热法”、“钙热法”、“碳热法”。