Алюминотермия (алюмотермия, от лат. алюминий и греч. therme — тепло, жар) — способ получения металлов, неметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием:
2Аl + Сr2O3 = Аl203 + 2Сr
Реакция открыта в 1859 г. русским химиком Н.Н.Бекетовым. При этой реакции выделяется большое количество теплоты. Алюминотермия применяется для получения хрома, ванадия, марганца, вольфрама и других металлов и сплавов. Термит (смесь порошка алюминия с железной окалиной) используют при сварке рельсов, стальных труб, металлических конструкций.
Металлотермия — восстановление металлов из их соединений другими металлами, химически значительно более активными, чем восстанавливаемые, при повышенных температурах, например, алюминотермия, где восстановителем является алюминий. Как восстановители применяют кремний (обычно в виде ферросилиция), кальций, барий, магний, натрий, литий, лантан и др. Металлотермию используют для производства некоторых цветных и редких металлов. Выбор металла-восстановителя определяется экономическими показателями и термодинамическими показателями, и сильно зависит от природы восстанавливаемого соединения. Металлотермическому восстановлению подвергаются: оксиды, фториды, хлориды металлов и изредка сложные смеси оксидов и галогенидов, или непосредственно руды. Выбор металла-восстановителя так же определяется желательным отсутствием сплавления его с получаемым продуктом или легкую отделяемость методами химической обработки (выщелачиванием водой, щелочами или кислотами).
Термитная сварка — способ сварки, при котором для нагрева металла используется термит, состоящий из порошкообразной смеси металлического алюминия или магния и железной окалины.
При использовании термита на основе алюминия соединяемые детали заформовывают огнеупорным материалом, подогревают, место сварки заливают расплавленным термитом, который предварительно зажигают (электродугой или запалом). Жидкое железо, сплавляясь с основным металлом, даёт прочное соединение. Сварка термитом на основе алюминия применяется для соединения стальных и чугунных деталей — стыковки рельсов, труб, заварки трещин, наплавки поверхностей при ремонте.
Термит на основе магния используется в основном для соединения телефонных и телеграфных проводов, жил кабелей и т. п. Из термитной смеси изготовляют цилиндрические шашки с осевым каналом для провода и выемкой с торца для запала. Подлежащие сварке концы проводов заводят в шашку, после чего шашку зажигают и провода осаживают[67]. Термит на основе магния может быть использован также для сварки труб небольших диаметров.
«Блаженные братья»
Зажигательные смеси на основе термита представляют собой смесь алюминиевого порошка (пудры) и оксида железа. У этих составов очень высокая температура горения +2000°..+3500 °C! Они способны гореть без присутствия кислорода, их невозможно потушить водой. Некоторые виды термитов горят почти без пламени, некоторые с приличным форсом огня. Термит обладает чрезвычайно сильным прожигающим действием. Расплавленный термит легко прожигает листы дюраля, стали и железа. При такой температуре растрескивается бетон и кирпич, плавится стекло, горит сталь. Термит образует высокотемпературный шлак, усиливающий его прожигающую способность[68].
Изготавливается термит чрезвычайно легко из вполне доступных материалов. Единственной загвоздкой является то, что термит просто так от спички не подожжёшь. Нужен зажигательный специальный переходной состав. Однако, и это не проблема для тех, кто горит энтузиазмом пиромании!
На вооружении армии находится множество разновидностей термита. Некоторые из них имеют весьма сложный состав: термиты с добавками тефлона, солей металлов, фосфора, смол и т. п. Основное их отличие — более высокие температуры горения и лёгкая поджигаемость. Есть так же термиты, в которых вместо оксида железа используются оксиды других металлов (например, хрома). Оставим подобную кухню военным — у них есть для этого возможность. Мы же займёмся изготовлением наиболее простых и, вместе с тем, наиболее эффективных разновидностей термита.
67
В настоящее время как для сварки, так и для резки металлов, выпускаются и продаются специальные термитные «карандаши» (сварочные и режущие карандаши Лебедева).