استخراج آلومینیوم چیست؟

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:

1. استخراج سنگ معدن آلومینیوم

اولین گام جهت استخراج اولیه آلومینیوم، استخراج از سنگ معدن بوکسیت است. فرآیند استخراج آلومینیوم از سنگ بوکسیت انجام می‌شود که حاوی ترکیباتی مانند اکسید و هیدروکسید آلومینیوم و سایر ناخالصی‌ها است که برای تولید آلومینیوم مناسب نیستند. این فرآیند به دلیل وجود بوکسیت در مناطق جنگلی و خوش آب و هوا مانند آمریکای جنوبی، جنگل‌های آمازون و جنوب هند، از جمله فرایندهای استخراج پرآلودگی به‌شمار می‌رود. بوکسیت از فرسایش سنگ‌هایی همچون گرانیت و بازالت که میزان زیادی آلومینیوم دارند، به وجود می‌آیالبته پروسه استخراج از سنگ بوکسیت بسیار پرزحمت همراه با آلودگی‌های مختلف است؛ به همین جهت، خوشایند بسیاری از تولیدکنندگان نیست.د.

2. 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.

3. فرآیند 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.

4. 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.

فرآیند 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 هر حال، پروسه استخراج آلومینیوم به انرژی زیادی نیاز دارد و کارخانه‌های آلومینیوم نیز به همین خاطر دارای ایستگاه‌های برق مخصوص در نزدیکی خود هستند.

فرآیند استخراج آلومینا از بوکسیت، که اغلب از طریق روش پالایش بایر انجام می‌شود، در چهار مرحله اصلی صورت می‌گیرد. این فرایند در سال ۱۸۸۸ توسط کارل یوزف بایر اختراع شد و امروزه یکی از متداول‌ترین روش‌ها برای تولید آلومینا است.

۱. هضم: بوکسیت آسیاب شده به یک واحد گرم شده وارد می‌شود و در اینجا با محلول سود سوزآور داغ مخلوط می‌شود. این واکنش باعث تولید آلومینات سدیم (مشروب سبز) و رسوب سیلیکات آلومینیوم سدیم می‌شود.

۲. شفاف‌سازی: در این مرحله، مشروب سبز از ضایعات و ناخالصی‌ها جدا می‌شود. ابتدا زباله‌های درشت شسته شده و سپس گل قرمز از محلول جدا می‌شود. در نهایت، مشروب سبز خالص باقی می‌ماند.

۳. ته‌نشینی: محلول مشروب سبز به ظروف رسوب‌دهنده منتقل می‌شود، جایی که کریستال‌های هیدرات آلومینا رسوب می‌کنند. این کریستال‌ها سپس به مرحله بعدی منتقل شده و مشروب باقی‌مانده دوباره به هاضم باز می‌گردد.

۴. کلسیناسیون: در این مرحله، هیدرات آلومینا شسته شده و سپس در دمای بالا حرارت داده می‌شود تا آلومینا خشک و خالص به‌دست آید. آلومینا پس از این مراحل به کمک الکترولیز به آلومینیوم تبدیل می‌شود. این فرآیند الکتریکی شامل عبور جریان از محلول مذاب آلومینا و کرایولیت است که باعث جداسازی اکسیژن و آلومینیوم می‌شود. تولید آلومینیوم نیازمند مصرف بالای انرژی است، به‌طوری که برای تولید یک تن آلومینیوم از دو تن آلومینا، حدود ۱۴۰۰۰ تا ۱۶۰۰۰ کیلووات ساعت انرژی الکتریکی نیاز است.

 شرکت آگرین انواع محصولات آلومینیومی شامل ورق‌های آلومینیوم با پوشش پلی کرافت، کویل آلومینیوم و تسمه استیل را عرضه می‌کند تا نیازهای مختلف صنعتی شما را برآورده کند.

انواع روش 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.