تولید آلومینیوم در ایران
آلومینیوم سومین فلز فراوانی است که در پوسته زمین یافت می شود. از لمینت ها و رنگ ها گرفته تا بتن، سیمان و کاشی ها - آلومینا یک عنصر مهم در محصولات متعدد است. ایران پیشرو در تولید بسیاری از این اقلام است که به مناطق همسایه نیز صادر می کند.
اما آلومینا عمدتاً برای ساخت فلزی که همه ما با آن آشنا هستیم، یعنی آلومینیوم استفاده می شود. و بازار ایران با افزایش سرسام آور تولید شمش آلومینیوم در سال های اخیر در حال رونق است. آمارهای رسمی نشان می‌دهد که ایران جزو ۱۵ تولیدکننده برتر آلومینیوم در جهان است. به گفته ایمیدرو، کل تولید آلومینیوم در دو سال گذشته تقریباً دو برابر شده است. این در حالی است که تولید بوکسیت آلومینیوم در مدت مشابه بیش از 13 درصد افزایش یافته است. دولت حمایت از شرکت های دانش بنیان را در حمایت از گذار به اقتصاد دانش بنیان افزایش داده است. از طریق چنین ابزاری، هدف توسعه بیشتر بخش معدن و افزایش سهم آن در اقتصاد است.
آلومینیوم چگونه ساخته می شود؟
آلومینیوم 8 درصد خاک و سنگ های زمین را تشکیل می دهد و به ترتیب پس از اکسیژن و سیلیکون سومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. این ترکیب به شکل خالص وجود ندارد. در عوض، اتم های آلومینیوم با فلزات دیگر پیوند می خورند و ترکیباتی را تشکیل می دهند. برخلاف سایر مواد معدنی مانند آهن که برای جداسازی ترکیب فقط به ذوب نیاز دارند، ساخت آلومینیوم کمی متفاوت است. با آلومینیوم، این فرآیند پیچیده است و به مقادیر قابل توجهی انرژی نیاز دارد. به همین دلیل است که اکثر کارخانه های ذوب آلومینیوم همیشه در مجاورت منابع انرژی برق ساخته می شوند.
مرحله 1- استخراج بوکسیت
اولین قدم در تولید آلومینیوم، استخراج بوکسیت از زمین است. بوکسیت ها رایج ترین ماده اولیه در تولید آلومینیوم هستند. آنها عمدتا از اکسید آلومینیوم مخلوط با برخی مواد معدنی دیگر ساخته شده اند. اگر بوکسیت حاوی بیش از 50 درصد اکسید آلومینیوم باشد، کیفیت بالایی دارد. با این حال، تنوع زیادی در بوکسیت ها وجود دارد. آنها می توانند جامد، متراکم یا شکننده باشند. رنگ آنها نیز متفاوت است و رایج ترین آنها قرمز آجری، قهوه ای یا قرمز شعله ور به دلیل اکسید آهن است. اگر غلظت اکسید آهن کم باشد، بوکسیت می تواند سفید یا خاکستری باشد. همچنین بسته به ترکیب، می توان بوکسیت را در رنگ های زرد، سبز تیره یا چند رنگ با سایه های قرمز، آبی، بنفش یا سیاه یافت.
مرحله 2 - تولید آلومینا
پس از استخراج بوکسیت، مرحله بعدی در ساخت آلومینیوم، فرآوری مواد خام به آلومینا، پودر سفید رنگی است که به اکسید آلومینیوم نیز معروف است. بسته به کیفیت بوکسیت، حدود 4 تا 5 تن آن می تواند حدود 2 تن آلومینا تولید کند که یک تن آلومینیوم تولید می کند.
استخراج آلومینیوم
آلومینیوم فراوان ترین فلز روی زمین است، اما به شکل خالص آن وجود ندارد. باید از سنگ معدن آن که بوکسیت نام دارد استخراج شود. فرآیند استخراج آلومینیوم نیاز به منابع زیادی دارد، که آلومینیوم را در میان گران‌ترین فلزات برای تولید قرار می‌دهد. استخراج آلومینیوم از طریق فرآیندی به نام الکترولیز انجام می‌شود که می‌توان آن را به سه مرحله تقسیم کرد و در نتیجه آلومینیوم آنطور که ما می‌شناسیم به دست می‌آید. این مراحل استخراج آلومینیوم عبارتند از: معدن بوکسیت مواد معدنی مختلف را می توان در فرآیند استخراج آلومینیوم استفاده کرد. متداول ترین ماده خام مورد استفاده بوکسیت است که از ترکیبی از اکسید آلومینیوم و مخلوط با سایر مواد معدنی تشکیل شده است. در حین استخراج، بوکسیت بسته به درصد اکسید آلومینیوم موجود در آن طبقه بندی می شود. بوکسیت با کیفیت بالا حاوی بیش از 50 درصد اکسید آلومینیوم است. رنگ‌های مختلفی دارد و بسته به ترکیب مواد معدنی، می‌تواند به‌صورت قرمز آجری، خاکستری، سفید، بنفش، سیاه، آبی و چند رنگ دیگر ظاهر شود. از نظر ساختاری، بوکسیت می تواند جامد، شکننده یا متراکم باشد. باز هم، این بستگی به ترکیب مواد معدنی دارد.
پردازش کریستال های هیدرات آلومینیوم
کریستال های هیدرات آلومینیوم نسبتاً بزرگ هستند و به راحتی از محلول فیلتر می شوند. سپس کریستال ها با آب شسته می شوند، خشک می شوند و سپس حرارت داده می شوند (کلسینه می شوند) تا آب خارج شود. محصول حاصل چیزی است که آلومینا نامیده می شود. آلومینا ماندگاری محدودی ندارد اما بسیار رطوبت سنجی است و باید در شرایط مناسب نگهداری شود. بیشتر سازندگان ترجیح می دهند به جای مبارزه برای دور نگه داشتن آلومینا از آب، آلومینا را برای ذوب در سریع ترین زمان ممکن ارسال کنند.
تولید کنندگان آلومینیوم به طور مداوم فرآیندهای تولید خود را برای به حداکثر رساندن کیفیت و در عین حال به حداقل رساندن هزینه ها و ردپای زیست محیطی پالایش می کنند. سلول‌های کاهش قبلاً طراحی شده‌اند که با آمپراژ 400 و 500 KA کار می‌کنند، سلول‌های کاهش نسل قدیمی‌تر در حال مدرن‌سازی هستند. یکی از پیشرفته ترین فناوری هایی که تولیدکنندگان آلومینیوم امروزه روی آن کار می کنند، فرآیند آند بی اثر است. این یک فرآیند انقلابی منحصربه‌فرد است که می‌تواند به تولیدکنندگان آلومینیوم اجازه دهد استفاده از آندهای کربن را به طور کلی متوقف کنند. آند بی اثر به طور بالقوه می تواند تا بی نهایت مورد استفاده قرار گیرد، اما مهمتر از همه، آنچه فرآیند احیای مبتنی بر آند بی اثر به اتمسفر منتشر می کند دی اکسید کربن نیست، بلکه اکسیژن خالص است. یک تماس آند بی اثر می تواند به اندازه 70 هکتار جنگل اکسیژن تولید کند. در حال حاضر، فرآیند آند بی اثر به صورت مخفیانه و در حال انجام آزمایشات صنعتی است، اما چه کسی می داند، شاید در آینده نزدیک صنعت آلومینیوم را به ریه های سیاره ما تبدیل کند.