تولید آلومینیوم

  • Industry
  • بازدید: 58

اگرچه آلومینیوم رایج ترین فلز روی کره زمین است، اما آلومینیوم خالص به طور طبیعی وجود ندارد. اتم های آلومینیوم به راحتی با فلزات دیگر متصل می شوند و ترکیباتی را تشکیل می دهند.

در عین حال، جداسازی آلومینیوم با ذوب کردن ترکیبات در یک کوره غیرممکن است، به عنوان مثال، در مورد آهن. فرآیند تولید آلومینیوم بسیار پیچیده‌تر است و به مقدار زیادی برق نیاز دارد. به همین دلیل، کارخانه های ذوب آلومینیوم همیشه در مجاورت منابع انرژی برق، معمولا نیروگاه های برق آبی که محیط را آلوده نمی کنند، ساخته می شوند. اما بیایید از ابتدا شروع کنیم. فرآیند تولید آلومینیوم را می توان به سه مرحله تقسیم کرد. ابتدا بوکسیت ها که حاوی آلومینیوم هستند از زمین استخراج می شوند. دوم اینکه بوکسیت ها به آلومینا یا اکسید آلومینیوم تبدیل می شوند و در نهایت در مرحله سوم با استفاده از احیای الکترولیتی آلومینیوم خالص تولید می شود، فرآیندی که در آن اکسید آلومینیوم با استفاده از جریان الکتریکی به اجزای خود تجزیه می شود. حدود 4 تا 5 تن بوکسیت به 2 تن آلومینا تبدیل می شود که از آن می توان حدود 1 تن آلومینیوم تولید کرد. مواد معدنی متعددی در دنیا وجود دارد که می توان از آنها آلومینیوم به دست آورد، اما رایج ترین ماده اولیه بوکسیت است. بوکسیت یک ماده معدنی است که عمدتاً از اکسید آلومینیوم مخلوط با برخی مواد معدنی دیگر ساخته شده است. اگر بوکسیت حاوی بیش از 50 درصد اکسید آلومینیوم باشد، کیفیت بالایی دارد.

در بوکسیت ها تنوع زیادی وجود دارد. از نظر ساختاری می توانند جامد و متراکم و یا شکننده باشند. رنگ معمول قرمز آجری، قرمز شعله ور یا قهوه ای به دلیل اکسید آهن است. اگر میزان آهن کم باشد، بوکسیت می تواند خاکستری یا سفید باشد. اما بوکسیت های زرد، سبز تیره و حتی چند رنگ با سویه های آبی، بنفش، قرمز و سیاه نیز وجود دارند. حدود 90 درصد از ذخایر جهانی بوکسیت در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری یافت می شود که 73 درصد فقط در پنج کشور: گینه، برزیل، جامائیکا، استرالیا و هند یافت می شود.ایران نیز دارای معادن بوکسیت میباشد. بررسی های مراجع بین المللی نشان می دهد ذخایر قابل توجه بوكسیت از نظر جهانی در ایران امكان اكتشاف دارد اما آمارهای رسمی بیانگر آن است كه در سال 2013 فاصله جمهوری اسلامی با استرالیا به عنوان بزرگترین تولیدكننده بوكسیت به حدود 80 میلیون تن می رسد.   گینه بیشترین عرضه بوکسیت را دارد، 5.3 میلیارد تن (28.4 درصد از عرضه جهانی) و بوکسیت های گینه بسیار با کیفیت هستند و حاوی حداقل مقادیر مواد افزودنی هستند. آنها همچنین بسیار نزدیک به سطح یافت می شوند که استخراج آنها را بسیار آسان می کند.

رایج ترین روش استخراج بوکسیت استفاده از معادن روباز است. از تجهیزات ویژه ای برای بریدن لایه ها یکی پس از دیگری از سطح استفاده می شود و سپس سنگ برای پردازش بیشتر به جای دیگری منتقل می شود. با این حال، مکان هایی وجود دارد که سنگ معدن آلومینیوم باید از زیر زمین استخراج شود که برای رسیدن به آن نیاز به ساخت معادن زیرزمینی دارد. یکی از عمیق ترین معادن، معدن Cheremkhovskaya-Deep در اورال در روسیه است که عمق شفت های آن 1550 متر است.

مرحله بعدی در زنجیره تولید، پردازش بوکسیت به آلومینا یا اکسید آلومینیوم - Al2O3، - یک پودر سفید است. متداول ترین فرآیند برای تولید آلومینیوم از بوکسیت، فرآیند بایر است که برای اولین بار بیش از 100 سال پیش کشف شد، اما امروزه هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. حدود 90 درصد از پالایشگاه های آلومینا در جهان از فرآیند بایر استفاده می کنند. این بسیار کارآمد است اما فقط می توان آن را بر روی بوکسیت با کیفیت بالا با محتوای نسبتاً کم مواد افزودنی، به ویژه سیلیکون، استفاده کرد. اصل فرآیند بایر به شرح زیر است: هیدرات آلومینیوم متبلور موجود در بوکسیت به راحتی در دمای بالا در سود سوزآور غلیظ (NaOH) حل می شود و هنگامی که دما کاهش می یابد و غلظت محلول دوباره افزایش می یابد، هیدرات آلومینیوم متبلور می شود اما دیگری. عناصر موجود در بوکسیت (به اصطلاح بالاست) یا حل نمی شوند یا دوباره کریستال می شوند و قبل از بلور شدن هیدرات آلومینیوم در ته ته نشین می شوند. این بدان معنی است که پس از حل شدن هیدرات آلومینیوم در سود سوزآور، بالاست را می توان به راحتی جدا و جدا کرد. این بالاست به گل سرخ معروف است.

آلوم دلتا نیز در ایران با قابلیت تولید آلومینیوم و پروفیل آلومینیوم با استاندارد جهانی فعالیت دارد که میتوانید از مشاوره کارشناسان این مجموعه استفاده نمائید.

گل قرمز یک خمیر غلیظ قرمز مایل به قهوه ای متشکل از سیلیکون، آهن، تیتانیوم و سایر ترکیبات است. در مناطق جدا شده خاص، به نام مناطق دفع گل، دفع می شود. مناطق دفع گل برای جلوگیری از نشت مواد قلیایی موجود در گل به آب های زیرزمینی طراحی شده اند. هنگامی که یک منطقه دفع گل پر شد، می توان قلمرو را با دفن آن در شن، خاکستر یا خاک و کاشت انواع خاصی از درختان و گیاهان در آنجا بازیابی کرد. در حالی که احیای کامل ممکن است سالها طول بکشد، در پایان قلمرو به حالت اولیه خود باز خواهد گشت. بسیاری از کارشناسان گل قرمز را به عنوان ضایعات نمی دانند زیرا می توان از آن به عنوان ماده اولیه استفاده کرد. به عنوان مثال می توان از آن اسکاندیم تهیه کرد و سپس در آلیاژهای اسکاندیم آلومینیوم استفاده کرد. اسکاندیم آلیاژهای آلومینیوم را بسیار قوی می کند و چنین آلیاژهایی را می توان در وسایل نقلیه موتوری، موشک، تجهیزات ورزشی و در تولید سیم های برق استفاده کرد. از گل قرمز می توان در تولید چدن، بتن و فلزات خاکی کمیاب نیز استفاده کرد.

ذرات بزرگ هیدرات آلومینیوم را می توان با سهولت نسبی از محلول فیلتر کرد. سپس با آب شسته می شوند، خشک می شوند و کلسینه می شوند: یعنی برای حذف آب گرم می شوند. خروجی این فرآیند آلومینا است.

آلومینا ماندگاری نامحدودی دارد اما باید در شرایط مناسب نگهداری شود زیرا در اولین فرصت رطوبت را جذب می‌کند، بنابراین تولیدکنندگان آلومینا ترجیح می‌دهند آن را در اسرع وقت به کارخانه‌های ذوب ارسال کنند. ابتدا آلومینا در شمع هایی با وزن تا 30000 تن انباشته می شود. در پایان نوعی پای لایه ای به ارتفاع 10-12 متر به این صورت ساخته می شود. سپس شمع بریده شده و در واگن های راه آهن، 60 تا 75 تن در هر واگن (بسته به نوع ماشین) برای ارسال به کارخانه های ذوب بارگیری می شود. روش بسیار کمتر رایج دیگری برای ساخت آلومینا وجود دارد. به آن تف جوشی می گویند. ایده این است که مواد جامد را از پودر در دمای بالا بسازیم. بوکسیت ها با سودا و آهک پخته می شوند. دو عنصر اخیر سیلیکا را به سیلیکات های نامحلول متصل می کنند که سپس به راحتی از آلومینا جدا می شوند. فرآیند تف جوشی انرژی بیشتری نسبت به فرآیند بایر دارد، اما می توان از آن برای تولید آلومینا از بوکسیت هایی با محتوای بالای مواد افزودنی سمی سیلیس استفاده کرد.

چاپ  ایمیل