در سال ها قبل آلومینیوم از جمله فلزاتی بوده که دارای ارزش بسیار زیادی است. حتی در برهه ای از زمان جزو گرانبهاترین فلزات جهان به حساب می آمد. با توجه به ویژگی های بسیار مناسبی که به همراه خود دارا می باشد این فلز غیر آهنی یکی از پرکاربردترین ها در جهان شناخته می شود، تولید و کاربرد آلومینیوم از همه فلزات به جز آهن و فولاد فراتر می رود. بهتر است از نحوه تولید آلومینیوم خام اطلاعات کافی داشته باشیم. به دلیل اینکه رایج ترین فلز در پوسته زمین، دومین فلز محبوب در جهان و سومین عنصر فراوان در سیاره ما به حساب می آید، می تواند آگاهی مناسبی به شما انتقال دهد.
البته آلومینیوم در ترکیب با برخی از مواد دارای خصوصیات ویژه تر نیز می شود که باید با مطالعه مقالات متنوع ما اطلاعات کافی کسب نمایید. سطح آلومینیوم دارای مقاومت بسیار مناسبی در برابر اکسید است و همچنین به راحتی و در حالت اقتصادی به محصولات جدید بازیافت می شود.
با توجه به اینکه آلومینیوم سومین عنصر متداول در سیاره ما پس از اکسیژن و سیلیکون است که بیش از 8 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد. این ماده بسیار متنوع است و به صورت فزاینده ای برای کاربردهای مختلف در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود. برای اطلاع از نحوه تهیه آلومینیوم بهتر است تا انتها همراه ما باشید.
روند تولید آلومینیوم خام
اگرچه آلومینیوم رایج ترین فلز روی کره زمین است اما این فلز به صورت خالص در طبیعت در دسترس نمی باشد. فرایند تولید آلومینیوم بسیار پیچیده تر است و به مقدار زیادی برق نیاز دارد. به همین دلیل اکثر کارخانه های ذوب آهن در مجاورت منابع انرژی تولید می شوند. با هم یک بررسی بر نحوه تولید آلومینوم خام می کنیم.
1- استخراج بوکسیت
ماده معدنی زیادی وجود دارد که می توان از آن ها آلومینیوم تهیه نمود، اما رایج ترین ماده اولیه بوکسیت است. بوکسیت ماده معدنی می باشد که عمدتاً از اکسید آلومینیوم مخلوط با برخی مواد معدنی دیگر تشکیل شده است. اگر بوکسیتی دارای بیش از 50 درصد اکسید آلومینیوم باشد، کیفیت بالایی دارا می باشد.
بوکسیت به عنوان ماده اولیه اصلی در ساخت آلومینیوم استفاده می شود. این ماده معدنی رسی است که در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری مانند استرالیا و هند غربی یافت می شود. اغلب بوکسیت را می توانید در چند متر زیر سطح زمین استخراج کنید. حدود 4 تا 5 تن بوکسیت برای 1 تن آلومینیوم مورد نیاز است.
بوکسیت دارای رنگ های متنوعی می باشد که می تواند به صورت قرمز آجری، قرمز شعله ور یا به دلیل اکسید آهن قهوه ای باشد. اگر میزان آهن کم است، بوکسیت می تواند خاکستری یا سفید رنگ باشد. بوکسیت های زرد، سبز و تیره و حتی چند رنگ با سویه های آبی، بنفش، قرمز و سیاه نیز وجود دارند.
2- آسیاب بوکسیت
ماده معدنی بوکسیت به پالایشگاه ها منتقل می یابد که در آن جا خاک رس شسته می شود و بوکسیت از آسیاب عبور می کند تا ماده سازگارتری تولید کند.
3- خرد کردن و هضم، تولید آلومینات سدیم
مواد معدنی زمین به مخازن فشار بزرگ با محلول سود سوزآور یا هیدروکسید سدیم پمپ می شود و حرارت بخار اعمال می شود. سود سوزآور با ترکیبات آلومینیوم موجود در ماده بوکسیت واکنش داده و محلولی از آلومینات سدیم تولید می کند. بقایای آن به عنوان گل قرمز شناخته می شود که حاوی آهن، سیلیکون و تیتانیوم می باشد که به تدریج در کف مخزن ته نشین می شود و حذف می شوند.
4- تسویه حساب
محلول آلومینات سدیم به مخازن ته نشینی با فشار کمتر منتقل می شود. محلول بالای مخازن از طریق یک سری فیلرها به سمت پایین هدایت می شود تا گل قرمز اضافی را حذف کند. سپس آلومینا باقی مانده از برگ های بزرگ یا فیلترهای پارچه ای عبور داده می شود تا محلول جامد موجود در محلول حذف شوند.
5- رسوب گذاری
محلول آلومینات سدیم سرد می شود و به داخل رسوب دهنده های بزرگ پمپ می شود. بلورهای بذر هیدروکسید آلومینیوم به محلول اضافه می شوند تا فرایند رسوب شروع شود. در این مرحله بلورهای آلومینیومی بزرگ تشکیل می شوند.
6- کلسینه کردن
سپس کریستال ها در کوره های دوار تا دمای بیش از 960 درجه سانتی گراد گرم می شوند. این آخرین ناخالصی ها را استخراج می کند و پودر سفید رنگی به نام آلومینا یا اکسید الومینیوم ایجاد می کند. آلومینا تصفیه شده از طریق فرایند ذوب یا هال هرول به آلومینیوم تبدیل می شود.
7- فرایند ذوب
آلومینا در یک سلول احیا با کرایولیت مذاب 950 درجه سانتیگراد ریخته می شود. جریان های الکتریکی 400 کیلو آمپری از محصول عبور داده می شود تا پیوند بین آلومینیوم و اکسیژن شکسته شود. در پی این فرایند شما می توانید یک آلومینیوم با خلوص بالا داشته باشید.
روش های پردازش آلومینیوم
معمولاً آلومینیوم مایع به سه صورت پردازش می شوند که با هر یک از آن ها آشنا می شویم.
اکستروژن
این یک روش متداول برای ایجاد یک پروفیل مقطع ثابت است. شمش آلیاژ آلومینیوم تا دمای 350-500 درجه سانتیگراد گرم می شود و سپس توسط یک پرس هیدرولیک از طریق قالب عبور می کند. سپس مواد خنک شده و کشیده می شوند تا هرگونه استرس از بین برود. این فرایند همه کاره برای ایجاد بسیاری از محصولات استفاده می شود.
رولی
آلیاژ الومینیوم به تیرهای مستطیلی بزرگ، با طول حدود 9 متر تهیه می شود. سپس تیرهای آلومینیومی چکش خوار را می توان به ورقه های نازک نورد کرد. این برای قوطی های نوشیدنی و فویل استفاده می شود و می توان آن را به ورق به نازکی 0.006 میلی متر رول کرد.
ریخته گری
این را می توان از طریق ریخته گری محفظه سرد به دست آورد. این فلز در یک کوره گرم می شود و سپس با یک پیستون هیدرولیک وارد قالب می شود. سپس قالب آلومینیوم را به شکل مورد نیاز خود تهیه می کند. این فرایندی است که برای بسیاری از کاربردها از جمله در صنایع هوافضا و الکترونیک استفاده می شود.
