铝事春秋

苏更林

铝在地壳中的蕴含量大约为7.7%，是仅次于氧和硫而大量存在的元素，且是地壳中含量最多的金属元素，比铁的含量还要多一倍。现在来看，铝制品随处可见，身价低廉。然而，在历史上金属铝曾作为地位和荣耀的象征，一直笼罩着一层神秘的光环。

“高贵金属”走下“神坛”

我们的祖先在很早以前就知道用高岭土来烧制瓷器，其实高岭土就是一种重要的铝硅酸盐。早在17世纪，德国化学家施塔尔就意识到明矾中含有的一种金属与普通金属具有不同的性质。至于铝元素的发现者，通常认为是丹麦化学家厄斯泰兹和德国化学家维勒，因为他们在19世纪20年代各自独立地从无水氯化铝中制得了金属铝。1854年，法国人德维尔采用钠还原无水氯化铝的方法通过工业途径制得了金属铝。不过这种方法生产的金属铝价格昂贵，甚于黄金。

法国皇帝拿破仑三世当年曾用金属铝制作了一个头盔，号称尊贵至极。为了表彰门捷列夫发现化学元素周期律的科学贡献，英国皇家学会为他特别颁发了一个铝质奖杯，这是一种至高无上的荣耀。

1886年，美国化学家霍尔和法国化学家赫洛特分别独立地发明了电解法制铝，从而把铝这种高贵金属推下了“神坛”。制铝技术的进步使得金属铝的价格一落千丈，金属铝的应用领域迅速拓展。到了20世纪中期的时候，世界金属铝的产量第一次超过了金属铜。铝合金比重小、强度高，且不易锈蚀，可广泛应用于日用炊具、建筑材料、航空工业、航天工业、船舶工业等诸多领域。

在民用领域，铝合金被广泛用于建筑门窗以及铝合金结构件等，也被应用于电力远距离传输系统。在高科技领域，铝合金可用作人造卫星、运载火箭的制造原料。据测算，在飞机的总重量中铝合金大约占到了70%。用铝合金制造的舰艇，除了速度快之外，还不容易被海水腐蚀，而且没有磁性，不会被磁性水雷所发现，因此在军事上具有重要的应用。

从“矾书”到“矾食”

在古代，我国军事和政治斗争中常用的秘密通信方法就是“矾书”，即用明矾水写成的书信。用明矾水写出的字，晾干后不会在纸上留下任何字迹，但如果将其浸入水中字迹就顿时显现出来了。康熙年间的“矾书事件”就是由“矾书”引起的。

明矾别称白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾等，是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐。明矾是我国最早被广泛应用的盐类化合物之一，即使在今天它仍然是我们生活中的一个多面手。一是明矾具有抗菌作用，因此可用于食品的保鲜。比如，将鸡蛋放入6%～7%的明矾溶液中浸泡15分钟，取出后保存可以使得鸡蛋不发生散黄变质；二是膨松作用，明矾可用作油炸食品、水产品和豆制品的膨松剂，比如生活中常用的发酵粉就含有明矾的成分；三是保脆作用，因此可用于食品的保脆。比如，水果蔬菜原料经过0.1%的明矾溶液浸泡处理后，可以使得水果蔬菜制品脆嫩可口；四是软化作用，我们冬天穿的皮衣特别容易发硬，如果使用1.2%的明矾溶液和0.8%的食盐溶液对其进行适当处理，那么皮衣就会变得柔软舒适了；五是净水作用，利用明矾进行净水在我国历史悠久，其原理是明矾在水中电离出的金属离子很容易发生水解反应，生成的氢氧化铝可以吸附水中的杂质而使水澄清；六是媒染作用，历代皇家服饰的所有颜色都取自植物。南方人在用苏枋进行染色时，需要兑进明矾、绿矾或胆矾等才能对丝线或布料进行染色。

控铝进入快车道

有研究表明，铝元素并不是人体所需的微量元素，人体对它的吸收能力也不强。如果长期超量摄入含铝食物，那么累积到一定数量后就会产生慢性毒副作用。过量摄入铝元素往往会引起神经系统的病变，甚至可能增加老年性痴呆的风险。有研究报道，早老性痴呆症病人的脑组织铝含量是正常人的1.5～30倍，在神经原纤维缠结区脑铝含量明显升高。来自国外的公共卫生报告称，在饮水中含铝量高的地区，老年性痴呆症的发病率较高。

1989年，世界卫生组织和联合国粮农组织正式将铝确定为食品污染物，建议加以控制。在我国，公众饮食铝摄入状况不容乐观。2012年国家食品安全风险评估报告称，我国四成食品铝含量超过国家标准2～9倍。根据世界卫生组织标准，每人每周铝的（安全）摄入量是每千克体重2毫克，但监测发现我国人群中超过30%多的个体摄入过量，其中4～6岁的儿童最高，为安全摄入量的2.6倍。

2013年3月，卫生部启动了限制含铝添加剂使用的程序，这是我国为降低居民膳食铝摄入过量问题采取的一项重要措施。新修订的食品添加剂使用标准拟修订9种含铝食品添加剂的使用规定，撤销3种含铝食品添加剂品种及其使用规定，其中包括删除硫酸铝钾和硫酸铝铵作为膨松剂用于发酵面制品的使用规定。为了保护儿童的身体健康，新标准拟撤销膨化食品中12种含铝食品添加剂的使用规定，其中涉及的合成着色剂品种有：赤藓红及其铝色淀、靛蓝及其铝色淀、亮蓝及其铝色淀、柠檬黄及其铝色淀、日落黄及其铝色淀、胭脂红及其铝色淀等等。

低碳时代的“宠儿”

虽然在食品工业中要控制铝添加剂的便用，但在现代工业中，铝仍然是不可替代的宠儿和功臣。

金属铝具有许多优秀的品质，如它的密度小、导热好、导电好、反光好、易加工等性能就决定了它的应用价值。金属铝应用于铝合金制造之后，在现代社会中发挥了更大的作用。尽管纯铝的质地很软，然而铝的合金具有很高的强度。比如，在金属铝中加入少量的铜、镁、锰等金属元素，可以制成极其坚硬的铝合金。

中国“子弹头”高速列车的横空出世，与铝合金材料的应用密不可分。据悉，轻量化是高速列车技术突破的关键之一，因为列车在运行时每牵引1吨的重量大约要消耗12千瓦的功率，而到300千米/小时的时候，每牵引1吨的重量大约要消耗16～17千瓦的功率。为了减少车身的自重和提高其耐腐蚀性，“子弹头”整个车身都穿上了铝合金外衣。由于铝合金的重量大大低于钢铁，因此有利于高铁列车的减重提速，同时铝合金还能够提供良好的气密性。

将铝合金应用于汽车行业，将会使燃油经济性得以很大提高。因为铝合金的自重只有钢铁的三分之一左右，会带来很好的燃油经济性。据世界铝业协会报告指出，汽车重量每减轻10%，其油耗可降低8%～10%。同时，在汽车工业中每使用1千克铝合金，则可使轿车在寿命期内减少20千克尾气排放。因此，铝合金的应用具有节能和减排方面的双重意义。

【责任编辑】庞 云