استخراج آلومینیم

آلومینیوم یکی از مواد مفید و تاثیرگذار کشف‌شده تا به امروز است که آن را می‌توان با هر فلزی ترکیب کرد. فلزات آلیاژشده توسط آلومینیوم دارای وزن سبکی هستند و در عین حال، مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی دارند. این مقاومت مطلوب آلومینیوم منجر به استفاده گسترده از آن در ساخت قوطی‌ها و قطعات مهم صنایع شده است. برای استخراج آلومینیوم و سپس استفاده از آن در تولید محصولات صنعتی از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. در اینجا، قصد بررسی روش‌های استخراج آلومینیوم را داریم. جهت آشنایی با فرآیند تولید آلومینیوم در عصر حاضر با ما تا پایان این مطلب همراه باشید.

مراحل استخراج آلومینیوم: از سنگ معدن تا محصول نهایی

در قسمت زیر، با چهار مرحله اصلی استخراج آلومینیوم آشنا خواهید شد:

مرحله ۱: استخراج سنگ معدن بوکسیت

اولین گام جهت استخراج اولیه آلومینیوم، استخراج از سنگ معدن بوکسیت است. بوکسیت از هوازدگی سنگ‌هایی نظیر گرانیت و بازالت که حاوی درصد زیادی آلومینیوم هستند حاصل می‌شود. این سنگ معدنی در مناطق جنگلی جنوب هند، آمریکای جنوبی و جنگل‌های آمازون به وفور یافت می‌شود. البته پروسه استخراج از سنگ بوکسیت بسیار پرزحمت همراه با آلودگی‌های مختلف است؛ به همین جهت، خوشایند بسیاری از تولیدکنندگان نیست.

مرحله ۲: پالایش

پالایش دومین مرحله جهت استخراج آلومینیوم است که بعد از استخراج سنگ بوکسیت انجام می‌گیرد. بوکسیت را بعد از استخراج به پالایشگاه آلومینا منتقل می‌کنند؛ آلومینا همان اکسید آلومینیوم است. فرق آلومینا با اکسید نیز در خالص‌تر بودنش است. از ناخالصی‌های موجود آن نیز می‌توان به وجود اکسید تیتانیوم، سیلیس و همین‌طور ۳ الی ۲۵ درصد آهن اشاره کرد. اگر قصد دارید به صورت روزانه و لحظه‌ایی از قیمت آهن آلات مطلع شوید، می‌توانید به لینک فوق مراجعه کنید.

مرحله ۳: فرایند خالص سازی

فرایند خالص‌سازی با سود سوز آور NaOH انجام می‌گیرد؛ به این صورت که پودر بوکسیت حاصل‌شده از مرحله قبل را به محلول سود سوز آور در دمای بالا می‌افزایند. بعد از مدتی، بین این دو واکنشی رخ می‌دهد. در این واکنش، مقداری از بوکسیت که واکنش نشان داده است به آلومینیوم تبدیل می‌شود؛ این فرآیند به نام Digestion معروف است. بعد از اتمام این فرایند، دمای محلول به کمک مخزن‌های عظیم کاهش می‌یابد و طی آن عناصر موجود در مخزن‌ها بعد از مدتی ته‌نشین می‌شوند و فقط آلومینیوم مخلوط‌شده بر روی سطح مخزن می‌ماند.

بعد از خروج ناخالصی‌ها و انجام واکنش به طور معکوس یعنی فشار پایین به همراه دمای پایین، اکسید آلومینیوم به دست می‌آید که مانند پودر، مرطوب است. این پودر مرطوب را به کوره‌های بلند که غالبا افقی هستند هدایت می‌کنند و با حرارت دادن همزمان با شیب ملایم کوره، پودر خشک شده و خالص اکسید آلومینیوم از قسمت انتهایی کوره بیرون زده می‌شود. این پودر به عنوان ماده اولیه ساخت آلومینیوم مورداستفاده قرار می‌گیرد.

مرحله ۴: افزودن کریولیت

مرحله چهارم مربوط به افزودن کریولیت می‌شود. کمی کریولیت را به پودر به دست آمده اضافه می‌کنند؛ کریولیت به کاهش دمای ذوب آلومینا کمک می‌کند. در این مرحله، مواد مختلفی جهت تولید آلومینیوم با یکدیگر ترکیب می‌شوند و آلیاژهای زیادی جهت کیفیت بهتر آلومینیوم به کار می‌روند. به عبارتی، کیفیت آلومینیوم به آلیاژهای درونی آن بستگی دارد؛ به همین دلیل، همواره سعی می‌شود از بهترین آلیاژها در روند ساخت آن استفاده شود. اگر آلیاژهای درونی کیفیت پایینی داشته باشند، آلومینیوم نیز از سطح کیفی لازم برخوردار نخواهد بود.

فرایند استخراج آلومینیوم

افرادی که قصد ساخت محصولاتی با آلومینیوم را دارند باید شناخت کافی نسبت به فرایند استخراج آلومینیوم و شرایط آن داشته باشند. به‌طورکلی، این فرایند به دو صورت انجام می‌گیرد که هرکدام از آن‌ها از قوانین و اصول خاص خود را دارند. روش اول که شامل ۴ مرحله اصلی است در قسمت بالا آورده شد. روش دوم نیز در ادامه شرح داده می‌شود. در هر حال، پروسه استخراج آلومینیوم به انرژی زیادی نیاز دارد و کارخانجات آلومینیوم نیز به همین خاطر دارای ایستگاه‌های برق مخصوص در نزدیکی خود هستند.

انواع روش های استخراج آلومینیوم

در قسمت زیر، انواع روش‌های استخراج آلومینیوم و اصول آن‌ها آورده شده است:

• روش اولیه تولید آلومینیوم

استخراج آلومینیوم با سنگ معدن بوکسیت که پیش‌تر به آن پرداختیم یکی از روش‌های عصر حاضر است. این سنگ دارای ناخالصی‌های بسیار زیادی است که این وضعیت جهت تولید آلومینیوم چندان مناسب نیست. از طرفی، روند استخراج سنگ بوکسیت بسیار سخت و دشوار است و تنها در مناطق و جنگل‌های خاصی یافت می‌شود. با توجه به این شرایط، روش تولید آلومینیوم با بوکسیت چندان محبوب نیست.

• روش ثانویه تولید آلومینیوم

استفاده از قطعات و ضایعات آلومینیوم و بازیافت آن‌ها در روش ثانویه انجام می‌گیرد. این روش تولید آلومینیوم به انرژی کمی نیاز دارد. ساخت آلومینیوم طبق روش ثانویه تنها نیازمند 5 درصد از انرژی مصرفی روش اولیه است؛ به همین دلیل، طرفداران بسیاری در اقصی نقاط جهان دارد. همچنین، این روش تولید از مراحل مختلفی نظیر جمع‌آوری آلومینیوم، مرتب‌سازی، بازفرآوری، نورد کردن و تبدیل تشکیل شده است. در صورتیکه تمایل دارید تا با کاربرد آلومینیوم به صورت کامل آشنا شوید، کافیست به صفحه فوق مراجعه کنید.

بهترین روش استخراج آلومینیوم

روش ثانویه تولید آلومینیوم ازنظر بسیاری از تولیدکنندگان حاذق دنیا بهترین شیوه استخراج آلومینیوم است. این روش با صرف حداقل انرژی ممکن انجام می‌گیرد و ازنظر اقتصادی نیز به صرفه‌تر است. همچنین، روش ثانویه تولید آلومینیوم نیازی به سنگ معدن بوکسیت و استخراج سخت آن ندارد. همان‌طور که اشاره شد، اساس کار آن با ضایعات آلومینیوم و بازیافتشان است. بنابراین، می‌توان گفت که تکنیک ثانویه ساخت آلومینیوم در حال حاضر آسان‌ترین و بهترین روش است.