在我們開展轟轟烈烈的現(xiàn)代鋁合金電纜研發(fā)的日子里,總是對世界上鋁的研發(fā)和冶煉技術(shù)先驅(qū)有很強烈的懷念之感。 在世界金屬鋁的研發(fā)和冶煉技術(shù)史上,為我們記錄下了幾位先驅(qū)科學(xué)家光輝的業(yè)績和感人的道德人格。不論是資深的大科學(xué)家,還是年輕的大學(xué)在讀學(xué)生,在科學(xué)成果和榮譽面前,他們沒有相互妒忌,而是不忘記前人的肩膀和同行的鼓勵。2013年在長沙舉行的現(xiàn)代鋁合金電纜技術(shù)研討會上,有一篇論文中對此作了回顧描述,非常感人。
據(jù)科技史料記載,鋁冶煉技術(shù)從萌發(fā)到成熟前后經(jīng)歷50多年,至今已有120多年歷史。
1825年,丹麥物理學(xué)家漢斯o克里斯蒂安o奧斯特把氯氣通過灼熱的木炭和鋁土混合物制成了氯化鋁,然后把氯化鋁進行鉀汞齊化制成鋁汞齊,再把鋁汞齊中的汞在真空中蒸發(fā)而制成純度很低的金屬鋁。此工藝方法很繁瑣,沒有實用價值,奧斯特自己放棄了繼續(xù)研究。
1827年,德國化學(xué)家弗里德里克o維勒繼續(xù)奧斯特的研究,用金屬鉀與無水氯化鋁反應(yīng)而制得了純鋁,但由于實用化的經(jīng)濟成本太高而未能大規(guī)模地生產(chǎn)。
1854年,法國化學(xué)家德維爾改進了維勒的制鋁工藝,用金屬鈉與無水氯化鋁一起加熱而獲得閃耀金屬光澤的小鋁球,并用此法提煉了10萬鎊純鋁。不過,雖然德維爾改用金屬鈉可顯著降低成本,但仍然不能滿足規(guī)?;a(chǎn)的要求。
1884年,年僅23歲的美國奧伯林學(xué)院化學(xué)系學(xué)生查理斯.馬丁.豪爾,決心探索廉價煉鋁工藝,在自己家的柴房中建立了家庭實驗室,于1886年2月終于發(fā)明了冰晶石-氧化鋁熔鹽電解制鋁法,并申請了專利。3年后,美國制鋁公司采用了他的廉價制鋁工藝。
1884年,同樣是年僅23歲的法國圣特-巴布學(xué)院學(xué)生保爾.特.埃羅,也對探索廉價制鋁工藝產(chǎn)生了濃厚興趣,在父親的皮革廠里進行實驗研究,于1886年2月也發(fā)明了冰晶石-氧化鋁熔鹽電解制鋁法,并申請了專利。同年,法國布列斯特兄弟公司購買了他的專利權(quán)。1889年,法國電力冶金公司采用埃羅的專利建廠投產(chǎn),開始鋁的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。1898年,法國佩基納公司也開始采用此電解法工藝制鋁。
1886-1892年間,奧地利化學(xué)家拜耳發(fā)明了直接從鋁礬土中提煉純氧化鋁的工藝,可節(jié)省大量電能,科技史稱"拜耳法"。100多年來,此制鋁工藝不斷改進,至今已成為世界流行的主要電解鋁制造工藝之一。
隨著電解煉鋁技術(shù)的進步,鋁的純度不斷提高。用碳陽極和陰極在900℃電解爐中可煉成純度高達99.6%的純電工鋁。如果所用的鋁礬土的純度更高,還可以用碳電極電解法煉成純度高達99.9的純鋁。1969年,美國國家標準局 (NBS) 與制鋁企業(yè)合作煉成了純度99.999%的"超純鋁"[1],其雜質(zhì)含量為0.2ppm,電阻率為1500-2500,展現(xiàn)出了與高純度銅相當?shù)碾娦阅堋?br />
在前期的世界制鋁史上,有四位科學(xué)家值得紀念,并成為后世科技人員之楷模。
兩位是德高望重的大科學(xué)家和世界制鋁技術(shù)的先驅(qū),即德國化學(xué)家弗里德里克.維勒和法國化學(xué)家德維爾。雖然在電解鋁的研究方面,維勒先于德維爾,但德維爾卻在維勒研究成果的基礎(chǔ)上捷足先登,取得了初步成功。當?shù)戮S爾制成了銀光閃閃的鋁錠并投入工業(yè)化生產(chǎn)后,他沒有居功自傲,而是用他親手制造的第一批鋁錠鑄成一枚紀念章,上面恭恭敬敬地刻上維勒的名字及其獲得成功的時間"1827"字樣,贈送給了維勒。
弗里德里克.維勒 亨利·愛丁·圣克萊爾·德維爾
另外兩位年輕科學(xué)家都是在校年輕大學(xué)生,即美國的查理斯.馬丁.豪爾和法國的保爾.特.埃羅。他們不但為人類做出了杰出的科學(xué)貢獻,而且都具有極高尚的品格。
查理斯.馬丁.豪爾 保爾.特.埃羅
他們生于不同的國度,遠隔重陽,素不相識,但卻都是在23歲的黃金年華里,同時取得了卓越的科學(xué)成就。他是制鋁工藝研究同行,但卻毫無妒忌之癖。當豪爾于1911年接受柏琴獎時,埃羅特地遠涉重洋到美國去向他祝賀。這兩位科技偉人,生于同年,也卒于同歲。