روش استخراج آلومینیوم

استخراج آلومینیوم

آلومینیوم موادی می باشد که شما در اطراف خود به خوبی مشاهده می کنید. اقلام روزمره مانند قوطی نوشابه تا لوازم خودرو و هواپیما می توانند از این مواد استفاده کنند. آلومینیوم یکی از مفیدترین مواد شناخته شده توسط بشر می باشد. آن را می توان تقریباً با هر فلز دیگری ترکیب کرد تا موادی با خواص مفید ایجاد کند. فلزات آلیاژ شده با آلومینیوم همگی بسیار محکم و در عین حال سبک وزن و مقاوم در برابر زنگ زدگی هستند. روش استخراج آلومینیوم می تواند برای شما جذاب باشد برای همین مقاله ای تحت این عنوان تهیه کردیم.

پس از اکسیژن و سیلیکون، آلومینیوم به عنوان سومین عنصر فراوان در پوسته زمین و با اختلاف فراوان ترین فلز است. بر خلاف فلزاتی مانند طلا، مس، آهن و روی که به مدت هزاران سال پیش توسط بشر مورد استفاده قرار گرفته است، آلومینیوم تنها برای کمی بیش از 100 سال می باشد که استفاده رایج شده است. این موضوع به این دلیل می باشد که آلومینیوم هرگز در حالت خالص خود در طبیعت یافت نمی شود. بنابراین با توجه به اینکه انسان ها در مورد ترکیبات آلومینیوم اطلاعات داشتند اما تنها از اواخر دهه 1800 میلادی چگونگی استخراج فلز آلومینیوم را کشف کردند.

آلومینیوم را می توان از برخی رس ها استخراج نمود، اما رایج ترین سنگ معدن آلومینیوم ماده ای به نام بوکسیت است. ابتدا لازم است که سنگ معدن آلومینیوم استخراج و سپس بوکسیت به آلومینا تصفیه شود. در این مرحله نیاز است که مقدار زیادی برق برای ذوب آلومینا به فلز آلومینیوم استفاده شود.

ترکیبات

بوکسیت رایج ترین سنگ معدن آلومینیوم است. بوکسیت به عنوان یک پوشش یا پتوی هوازده، معروف به لاتریت یا دوریکروست، روی انواع سنگ های آلومینا وجود دارد. زمانی شکل می گیرد که مقادیر زیادی بارندگی، عناصر متحرک تر سنگ میزبان را از بین می برد و الومینیوم نسبتاً بی حرکت را همراه با مقداری سیلیکون، آهن و تیتانیوم باقی می گذارد. به دلیل نحوه شکل گیری، ذخایر بوکسیت می تواند بسیار گسترده باشد و تقریباً در همه قاره ها یافت می شود.

کانی های اصلی آلومینیوم در بوکسیت عبارتند از گیبسیت، بوهمیت و دیاسپور است. شکل بوهمیت به صورت فشرده و سخت می باشد. آلومنا خالص حاوی 53 درصد آلومینیوم و 47 درصد اکسیژن است. بوکسیت ممکن است بسیار سخت یا به نرمی گل و لای باشد و ممکن است به صورت خاک فشرده، گلوله های کوچک یا مواد توخالی و شاخه مانند ایجاد شود. رنگ های آن ممکن است صورتی، زرد، قرمز یا سفید و یا ترکیبی از این ها باشد. آلومینیوم همچنین در بسیاری از سنگ های قیمتی مانند فیروزه، یاقوت، یاقوت کبود، زمرد، توپاز و… وجود دارد.

معدن

برای آشنایی از اینکه روش استخراج آلومینیوم به چه گونه می باشد نیاز است تا آن را به سه مرحله تقسیم کنیم. مراحل استخراج سنگ معدن بوکسیت، پالایش سنگ معدن برای بازیابی آلومینا و ذوب آلومینا برای تولید آلومینیوم در این فرایند جای می گیرد.

معدن
معدن

بوکسیت را با روش های سطحی به عبارتی معدن روباز استخراج می کنند که در آن خاک سطحی و روباره توسط بولدوزرها و خراش ها حذف می شود. سپس خاک سطحی ذخیره می شود و بعداً برای پوشش گیاهی مجدد و احیای منطقه پس از اتمام استخراج استفاده می شود. بوکسیت زیرین  توسط لودرهای جلویی، بیل های برقی یا بیل های هیدرولیک استخراج می شود. برخی از سنگ معدن بوکسیت صرفاً خرد، خشک و حمل می شوند.

سایر بوکسیت ها پس از خرد کردن با شستشو برای حذف مقداری از خاک رس، سیلیس واکنش پذیر و ضایعات شن و ماسه تصفیه می شوند. سپس در کوره های دوار خشک می شود. سنگ معدن در کامیون ها، واگن های راه آهن یا روی تسمه نقاله بارگیری می شود و به کشتی ها یا پالایشگاه ها منتقل می شود.

تعدادی از عوامل در چرخه تولید آلومینیوم به محیط مربوط می شود و منابع قابل توجهی برای به حداقل رساندن تأثیر استخراج، پالایش و ذوب بر محیط اطراف اختصاص داده می شود. بازسازی مین انجام می شود و تمام تلاش خود را می کند تا منطقه حداقل به وضعیت اولیه خود بازگردد. مراقبت از جابجایی و دفع گل قرمز از پالایشگاه ها انجام می شود. این گل معمولاً به داخل سدهایی که با مواد غیرقابل نفوذ آب بندی می شوند پمپ می شود تا از آلودگی حومه اطراف جلوگیری شود.

پردازش

تقریباً در تمامی عملیات آلومینا از بوکسیت توسط فرایند پالایش بایر استخراج می شود. این فرایند در سال 1888 میلادی توسط کارل یوزف بایر کشف شد و در چهار مرحله تقسیم بندی می شود.

1- هضم

بوکسیت ریز آسیاب شده به یک واحد گرم شده با بخار به نام هاضم وارد می شود. در اینجا، تحت فشار، با محلول داغ سود سوزآور مخلوط می شود. اکسید آلومینیوم بوکسیت با سود سوزآور واکنش داده و محلولی از آلومینات سدیم یا مشروب سبز و رسوبی از سیلیکات آلومینیوم سدیم را تشکیل می دهد.

2- شفاف سازی

مشروب سبز یا محلول حاوی آلومینا از ضایعات، اکسیدهای آهن حل نشده و سیلیس که بخشی از بوکسیت اولیده بودند و اکنون ضایعات ماسه و گل قرمز را تشکیل می دهند، جدا می شود. این مرحله شامل سه بخش است، در ابتدا زباله های درشت به اندازه ماسه حذف می شوند و برای بازیابی سود سوزآور شسته می شوند. در مرحله بعد گل قرمز جدا شده است و در نهایت مشروب سبز رنگ باقی می ماند که از فیلترها برای حذف هرگونه ناخالصی باقی مانده پمپ می شود.

ماسه و گل با هم به دریاچه های باقی مانده پمپ می شوند و مشروب سبز به مبدل های حرارتی پمپ می شود و در آنجا از 1000 درجه سانتی گراد تا حدود 650-790 درجه سانتی گراد خنک می شود.

3- ته نشینی

آلومینا از مشروب به صورت کریستال های هیدرات آلومینا رسوب می کند. برای انجام این کار، محلول مشروب سبز در ظروف رسوب دهنده بلند با مقادیر کمی آلومینا کریستالی ریز مخلوط می شود. که باعث تحریک رسوب هیدرات آلومینا جامد با سرد شدن محلول می شود. پس از تکمیل، هیدرات آلومینا جامد به مرحله بعدی منتقل می شود و مشروب باقیمانده که حاوی سود سوزآور و مقداری آلومینا است به دستگاه هاضم باز می گردد.

4- کلسیناسیون

هیدرات آلومینا شسته می شود تا مایع باقی مانده از بین برود و سپس خشک می شود. در نهایت، آن را تا حدود 1000 درجه سانتیگراد گرم می کنند تا آب کریستالیزاسیون را از بین ببرد و آلومینا را باقی بگذارد که به یک ماده شنی سفید، خشک و خالص می باشد. بخشی از آلومینا ممکن است به شکل هیدرات باقی بماند یا بیشتر برای صنایع شیمیایی فراوری شود.

آلومینا از طریق فرایند ذوب به آلومینیوم تبدیل می گردد. آلومینیوم و اکسیژن موجود در آلومینا با الکترولیز جدا می شوند. الکترولیز شامل عبور جریان الکتریکی از محلول مذاب آلومینا و کرایولیت طبیعی یا مصنوعی است. محلول مذاب در سلول های احیا یا گلدان هایی قرار می گیرند که در پایین با کربن پوشانده شده اند و در یک سری الکتریکی به هم متصل می شوند. در بالای هر گلدان آندهای کربنی قرار داده شده است که کف آن در محلول مذاب غوطه ور است.

عبور جریان الکتریکی باعث می شود که اکسیژن آلومینا با کربن آند ترکیب شود و گاز دی اکسید کربن را تشکیل دهد. آلومینیوم فلزی مذاب باقی مانده در کاتد ته دیگ جمع می شود. به طور دوره ای، آن را سیفون می کنند و به کوره های نگهداری بزرگ منتقل می کنند. ناخالصی ها حذف می شوند، عناصر آلیاژی اضافه می شوند و آلومینیوم مذاب به شمش ریخته می شود.

در این فرایند شما نیاز دارید تا مقدار زیادی انرژی صرف کنید. از 14000 تا 16000 کیلووات ساعت انرژی الکتریک برای تولید یک تن آلومینیوم از حدود دو تن آلومینا مورد نیاز است. بنابراین نیاز است تا برق ارزانی در اختیار داشته باشیم تا تولید ما اقتصادی باشد.

شرکت آگرین سعی نموده است تا بهترین محصولات مربوط به آلومینیوم را به شما عرضه نماید تا بتوانید در کارهای مختلف از این مواد بهره مند شوید. 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.