تاریخچه و روش استخراج آلومینیوم

تاریخچه و روش استخراج آلومینیوم

تاریخچه آلومینیوم و توسعه آن در قرن نوزدهم آغاز شد. در واقع تنها در این زمان بود که شیمی‌دانان اروپایی تلاش کردند تا آلومینیوم موجود در زمین را استخراج کنند. اما در ابتدا فرآیند مورد استفاده برای استفاده روزانه از این فلز بسیار گران است و بنابراین آلومینیوم برای اقلام لوکس و نیمه قیمتی در نظر گرفته می‌شود. در ادامه به بررسی تاریخچه و روش استخراج آلومینیوم می‌پردازیم.

چند اتفاق تاریخی که باید در مورد تاریخچه آلومینیوم بدانید

بر خلاف طلا، مس یا آهن، که از دوران باستان شناخته شده است، استفاده از آلومینیوم بسیار جدید است. تنها پیشرفت در صنعت معدن و تولید برق بود که استخراج بوکسیت و تبدیل آن به آلومینیوم امکان پذیر شد.

در سال ۱۸۲۱، یک سنگ معدنی توسط یک مهندس کانی شناس، پیر برتیه کشف شد. سپس سنگ معدنی از بوکس دو پروونس را تجزیه و تحلیل کرد و محتوای آلومینا بالایی پیدا کرد. این سنگ معدن که بعداً بوکسیت نامیدهمی‌شود، تبدیل به سنگ معدنیمی‌شود که آلومینیوم از آن استخراج می‌شود.

در سال ۱۸۵۴، فرآیند شیمیایی برای تولید آلومینیوم ،در فرانسه و توسط شیمیدان هنری سنت کلر دویل توسعه می‌یابد و‌با کاهش کلرید مضاعف آلومینیوم با سدیم موفق به بدست آوردن گلبول‌های آلومینیومی‌خالص می‌شود. تولید آلومینیوم در سال ۱۸۶۰ به لطف حمایت مالی امپراتور ناپلئون سوم آغاز شد.

در سال ۱۸۸۶ شاهد ایجاد فرآیند تولید صنعتی آلومینیوم توسط دو شیمیدانیکی فرانسوی و دیگری آمریکایی هستیم. این فرآیند جدید شامل حل کردن آلومینا در کرایولیت و تجزیه این مخلوط با الکترولیز به منظور به دست آوردن یک فلز مذاب خام است. البته این فرآیند امکان تولید آلومینیوم را با هزینه کمتر و در مقادیر بیشتررا فراهم می‌کند. این فرآیند امروزه هنوز توسط تولیدکنندگان آلومینیوم در سراسر جهان استفاده می‌شود.

دو سال بعد، در سال ۱۸۸۸، فرآیند آلومینا بایر توسط شیمیدان اتریشی کارل بایر در روسیه توسعه یافت. سپس این فرآیند برای تبدیل سنگ معدن بوکسیت به آلومینادنبال شد.

تکامل تاریخی کاربردهای آلومینیوم در صنعت

در اینجا باید به خاطر داشت که در زمان کشف و اولین تلاش‌های موفقیت آمیز برای استخراج آلومینیوم، تولید این فلز نسبتاً گران بود. بنابراین قیمت آلومینیوم تقریباً به اندازه نقره در روزهای اولیه آن بالا است و سپس فقط برای ساخت جواهرات یا اقلام لوکس استفاده می‌شود.

با این حال، در اوایل سال ۱۸۶۲، یکفرانسوییک هلیکوپتر کوچک با یک دیگ آلومینیومی‌طراحی کرد. در همان زمان، ژول ورن رمان‌نویس معروف، استفاده از این فلز را در زمینه رمان سفر خود در زمین و برای طراحی موشک در داستان تصور کرد. با این حال باید منتظر جنگ جهانی اول بود تا آلومینیوم در صنعت هوانوردی و فضایی مورد استفاده قرار گیرد.

تاریخچه استفاده از آلومینیوم در صنعت خودرو از سال ۱۸۹۴ آغاز می‌شود که یک پوشش آلومینیومی‌روی سه چرخه نصب شد. بعدها در سال ۱۹۰۰ یک خودروی الکتریکی مجهز به بدنه آلومینیومی‌رکورد سرعت را شکست و این اولین خودرویی است که از این فلز استفاده می‌کند. اما از سال ۱۹۳۷، زمانی که مهندس Jean-Albert Grégoireیک Hotchkiss با ساختار آلومینیومی‌قالب‌گیری شده ایجاد کرد، استفاده از این فلز در تولید خودرو گسترده شد.

امروزه هر خودرو در اروپا حداقل به ۱۴۵ کیلوگرم آلومینیوم مجهز شده است.

البته آلومینیوم نیز راه خود را به زندگی روزمره ما باز کرد که در آغاز قرن بیستم با ظهور تابه‌های آلومینیومی‌در آشپزخانه‌ها و سپس با ایجاد فویل آلومینیومی‌و بسته بندی مواد غذایی انقلابی را به وجود آورد. به این ترتیب، کم کم آلومینیوم در سرتاسر خانه و به طور عمده در طراحی اولین لوازم خانگی جایخواهد خواهد داشت.

در نهایت و با توجه به استفاده از آلومینیوم در ساخت و ساز، در پایان قرن ۱۹ بود که معماران برای اولین بار به این ماده علاقه‌مند شدند. امروزه ساخت و ساز و نوسازی از جمله بخش‌هایی هستند که بیشترین استفاده از آلومینیوم را به دلیل ویژگی‌های مقاومت، انعطاف‌پذیری، سبکی و استحکام این فلز می‌دهد که آزادی بیشتری در خلقت ایجاد می‌کند.

استخراج آلومینیوم چگونه است؟

چرخه عمر آلومینیومیکی از منحصر به فردترین فلزات است. ویژگی آن این است که برای استخراج و تولید خود به نیروی کار بسیار زیادی نیاز دارد، اما برعکس ظرفیت شگفت انگیزی برای بازیافت دارد. از مرکز زمین تا کارخانه‌های بازیافت،در ادامه شما را به کشف سفر شگفت انگیز استخراج آلومینیوم دعوت می‌کنیم.

تولید آلومینیوم از سنگ معدن خام تا مواد قابل استفاده
بین ماده‌ای که از محیط طبیعی آن استخراج می‌شود و آلومینیومی‌که همه ما در زندگی روزمره خود می‌شناسیم فاصله زیادی وجود دارد. برای توضیح تولید آلومینیوم لازم است به مراحل مختلف تغییر شکل این فلز توجه شود.

از بوکسیت تا آلومینا

آلومینیوم در پوسته زمین بسیار وجود دارد و در طبیعتیافت نمی‌شود، که کشف دیرهنگام آن توسط دانشمندان را توجیه می‌کند. در محیط زیست، منبع اصلی آلومینیوم بوکسیت است، سنگ معدنی که بخشی از آن توسط اتم‌های آلومینیوم تشکیل شده است.

بنابراین برای به دست آوردن آلومینیوم، اولین مرحله شامل حل کردن بوکسیت به منظور استخراج یک محصول میانی به نام آلومینا است. برای این امر بوکسیت تحت یک سری دستکاری قرار می‌گیرد.

1. مرحله ۱: بوکسیت ابتدا خرد می‌شود تا کار با آن آسان تر شود.
2. مرحله ۲: پودر بوکسیت در ماده‌ای که تحت فشار زیاد گرم می‌شود حل می‌شود.
3. مرحله ۳: این باعث تولید سدیم آلومیناتمی‌شود که فیلتر، آبگیری و سرد می‌شود.
4. مرحله ۴: سپس می‌توانیم اکسید آلومینیوم را یافت کنیم که نام دیگر آن آلومینا است.
   این اولین مرحله در ساخت آلومینیوم عموماً در نزدیکی سایت‌های استخراج سنگ معدن انجام می‌شود. سپس آلومینا در محل فرآوریمی‌شود یا به عنوان ماده خام به کارخانه‌های ذوب آلومینیوم برایتولید بیشتر ارسال می‌شود.

از آلومینا تا آلومینیوم

از آنجایی که تبدیل بوکسیت مستقیماً به آلومینیوم امکان پذیر نیست، آلومینا باید تحت مرحله جدیدی از تصفیه صنعتی الکترولیز قرار گیرد:

• پودر آلومینا در کرایولیت با دمای بسیار بالا ریختهمی‌شود.
• سپس مخلوط ازیک میدان الکتریکی شدید عبور می‌کند.
• این منجر به یک اثر الکترولیزمی‌شود که عناصر مختلف مخلوط را بر اساس بار الکتریکی مولکول‌های آنها جدا می‌کند.
• آلومینیوم خالص به این ترتیب در کف مخزن رسوب می‌کند و در آنجا به راحتییافتمی‌شود.
  فرآیند الکترولیز که برای تولید اولیه آلومینیوم استفاده می‌شود بسیار انرژی بر است، اما اجازه می‌دهد تا بازده بسیار خوبی از سنگ معدن بوکسیت حاصل شود.