مقالات

آلومینیوم چیست؟

آلومینیوم چیست؟

آلومینیوم فلزی به رنگ سفید مایل به نقره‌ای است که عنصر 13جدول تناوبی است. یک واقعیت شگفت‌ انگیز در مورد آلومینیوم این است که این فلز گسترده‌ترین فلز روی زمین است که بیش از ۸ درصد از جرم هسته زمین را تشکیل می‌دهند و به عنوان سومین عنصر شیمیایی رایج شناخته می‌شود.

به این دلیل که به راحتی با سایر عناصر متصل می‌شود، آلومینیوم خالص در طبیعت وجود ندارد. به طور رسمی آلومینیوم برای اولین بار در سال ۱۸۲۴ تولید شد و پنجاه سال دیگر طول کشید تا مردم یاد بگیرند که آن را در مقیاس صنعتی تولید کنند.

تاریخچه آلومینیوم

Array

آلومینیوم در سنگ‌های آذرین عمدتاً به صورت آلومینوسیلیکات در فلدسپات‌ها، فلدسپاتوئید‌ها و میکا‌ها وجود دارد. بوکسیت، مخلوطی از اکسید‌های آلومینیوم هیدراته، سنگ معدن اصلی آلومینیوم است. اکسید آلومینیوم کریستالی (مری، کوراندوم)، که در چند سنگ آذرین وجود دارد، به عنوان یک ساینده طبیعی یا در انواع ریزتر آن به عنوان یاقوت سرخ و یاقوت کبود استخراج می‌شود.

«همفری دیوی» فیزیکدان و شیمیدان بریتانیایی، اولین کسی بود که با استفاده از الکترولیز یک عنصر شیمیایی جدید به دست آورد. او توانست بور را از اسید بوریک بدست آورد. او از الکترولیز برای جداسازی شش فلز دیگر ناشناخته استفاده کرد: پتاسیم، سدیم، باریم، کلسیم، منیزیم و استرانسیم.

این دیوی بود که وجود آلومینیوم، فلزی که در آلومینا یافت می‌شود را اثبات کرد و نام آن را به آن داد. آلومینیوم در سایر سنگ‌های قیمتی مانند توپاز، گارنت و کریزوبریل وجود دارد. از میان بسیاری از کانی‌های آلومینیومی دیگر، آلونیت و کرایولیت اهمیت تجاری دارند.

بخوانید: دریچه آلومینیوم

موارد استفاده و خواص آلومینیوم

آلومینیوم به مقدار کمی به فلزات خاصی اضافه می‌شود تا خواص آن‌ها برای مصارف خاص بهبود ببخشد؛ مانند آلومینیوم برنز و بیشتر آلیاژ‌های پایه منیزیم. برای آلیاژ‌های پایه آلومینیوم، مقادیر متوسطی از فلزات دیگر و سیلیکون به آلومینیوم اضافه می‌شود.

آلومینیوم خالص (۹۹. ۹۹۶ درصد) کاملاً نرم و البته ضعیف است. آلومینیوم تجاری (۹۹ تا ۹۹. ۶ درصد خالص) با مقادیر کمی سیلیکون و آهن سخت و محکم است. آلومینیوم را می‌توان به شکل سیم کشیده یا به شکل فویل نازک درآورد.

چگالی آلومینیوم کم است و می‌توان گفت حدود چگالی آن می‌تواند یک سوم آهن یا مس باشد. اگرچه آلومینیوم از نظر شیمیایی فعال است، اما در برابر خوردگی بسیار مقاوم است، زیرا در هوا یک لایه اکسید سخت روی سطح آن تشکیل می‌شود.

ویژگی‌های آلومینیوم

Array

آلومینیوم‌رسانای عالی گرما و الکتریسیته است. هدایت حرارتی آن تقریباً نصف مس و هدایت الکتریکی آن، حدود دو سوم مس است. آلومینیوم به آرامی توسط اکثر اسید‌های رقیق مورد حمله قرار می‌گیرد و به سرعت در اسید هیدروکلریک غلیظ حل می‌شود. اما در نظر داشته باشید که اسید نیتریک غلیظ قابل استفاده در خودرو‌ها مخزن آلومینیومی است.

حتی آلومینیوم بسیار خالص به شدت توسط مواد قلیایی مانند هیدروکسید سدیم و پتاسیم مورد حمله قرار می‌گیرد تا هیدروژن و یون آلومینات تولید کند. به دلیل تمایل زیاد آن به اکسیژن، آلومینیوم ریز تقسیم شده، در صورت احتراق، در مونوکسید کربن یا دی اکسید کربن با تشکیل اکسید آلومینیوم و کاربید می‌سوزد، اما در دما‌های تا حرارت قرمز، آلومینیوم نسبت به گوگرد بی‌اثر است.

آلومینیوم را می‌توان به صورت کمی به عنوان اکسید با فرمول Al2O3 یا به عنوان یک مشتق از ترکیب نیتروژن آلی ۸-هیدروکسی کینولین تجزیه و تحلیل کرد. این مشتق دارای فرمول مولکولی Al (C9H6ON) 3 است.

بخوانید: درب بخاری

رایج‌ترین شکل آلومینیوم موجود در طبیعت، سولفات‌های آلومینیوم هستند. این‌ها مواد معدنی هستند که دو اسید سولفوریک را ترکیب می‌کنند: یکی بر اساس یک فلز قلیایی (لیتیوم، سدیم، پتاسیم روبیدیم یا سزیم) و دیگری بر اساس فلزی از گروه سوم جدول تناوبی.

سولفات‌های آلومینیوم تا به امروز برای تمیز کردن آب، برای پخت و پز، در صنعت پزشکی، در صنعت آرایشی و بهداشتی، در صنایع شیمیایی و در بخش‌های دیگر استفاده می‌شود. به هر حال، آلومینیوم نام خود را از سولفات‌های آلومینیوم گرفته است که در لاتین آلومن نامیده می‌شد.

امروزه ما حدود ۳۰۰ ترکیب مختلف آلومینیومی و مواد معدنی حاوی آلومینیوم را می‌شناسیم، از فلدسپات، منبع اصلی معدنی روی زمین گرفته تا یاقوت سرخ، یاقوت کبود و زمرد که بسیار کمتر رایج هستند.

اما صرف نظر از اینکه آلومینیوم چقدر رایج است، اگر برق نبود ممکن است برای همیشه پنهان بماند. کشف آلومینیوم زمانی امکان‌پذیر شد که دانشمندان توانستند از الکتریسیته برای تجزیه ترکیبات شیمیایی به عناصر خود استفاده کنند. در قرن نوزدهم فیزیکدان دانمارکی کریستین اورستد از الکترولیز برای بدست آوردن آلومینیوم استفاده کرد. الکترولیز یا احیای الکترولیتی فرآیندی است که امروزه برای تولید آلومینیوم نیز استفاده می‌شود.

یکی دیگر از مواد معدنی نسبتاً رایج، بوکسیت، امروزه به عنوان ماده اولیه اولیه در تولید آلومینیوم استفاده می‌شود. بوکسیت یک کانی رسی است که شامل اصلاحات مختلف هیدروکسید آلومینیوم مخلوط با آهن، سیلیکون، تیتانیوم، گوگرد، گالیم، کروم، اکسید‌های وانادیم و همچنین کربنات‌های کلسیم، آهن و منیزیم سولفوریک است. به عبارت دیگر، بوکسیت معمولی شما حاوی تقریباً نیمی از جدول تناوبی است.

 به هر حال، به دلیل بافت بوکسیت، حدود صد سال پیش، آلومینیوم اغلب به صورت نقره به دست آمده از خاک رس شناخته می‌شد. برای تولید ۱ تن آلومینیوم به طور متوسط ۴ تا ۵ تن بوکسیت مورد نیاز است.

تولید آلومینیوم به مقدار زیادی برق، حدود ۱۵ مگاوات ساعت در هر تن خروجی نیاز دارد. این تقریباً به اندازه مصرف یک بلوک ۱۰۰ آپارتمانی در ماه است. بنابراین بهترین سایت برای یک کارخانه ذوب آلومینیوم در کنار یک منبع انرژی قدرتمند و ترجیحا تجدیدپذیر است. نیروگاه‌های برق آبی بهترین گزینه هستند زیرا قدرتمندترین منابع انرژی «سبز» موجود امروزی هستند.

آلومینیوم بخشی از زندگی روزمره شماست آلومینیوم همه جا هست. به عنوان یک ماده سبک وزن، قابل بازیافت و بسیار همه کاره، زمینه‌های کاربرد آن تقریباً بی‌پایان است و نقش مهمی در زندگی روزمره ایفا می‌کند.

مزایای آلومینیوم

Array

فهرست کردن تمام کاربرد‌های آلومینیوم در زندگی روزمره غیرممکن است. ساختمان‌ها، قایق‌ها، هواپیما‌ها و اتومبیل‌ها، لوازم خانگی، بسته‌بندی، رایانه‌ها، تلفن‌های همراه، ظروف غذا و نوشیدنی همه آن‌ها از ویژگی‌های برتر آلومینیوم در طراحی، پایداری، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام سبک بهره می‌برند.

ساختمان‌ها

ساختمان‌ها 40 درصد از تقاضای انرژی جهان را تشکیل می‌دهند، بنابراین پتانسیل زیادی برای صرفه‌جویی در انرژی وجود دارد. استفاده از آلومینیوم به عنوان مصالح ساختمانی وسیله مهمی برای ساخت ساختمان‌هایی است که نه تنها در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کنند، بلکه در واقع انرژی تولید خواهند کرد.

حمل و نقل

حمل و نقل یکی دیگر از منابع مصرف انرژی است و هواپیما‌ها، قطار‌ها، قایق‌ها و خودرو‌ها حدود 20 درصد از تقاضای انرژی جهان را تشکیل می‌دهند. یک عامل کلیدی در مصرف انرژی یک وسیله نقلیه وزن آن است. در مقایسه با فولاد، آلومینیوم می‌تواند وزن یک وسیله نقلیه را تا 40 درصد کاهش دهد، بدون اینکه استحکام را کاهش دهد.

بسته‌بندی

حدود 20 درصد از انتشار گاز‌های گلخانه‌ای ساخته دست بشر از تولید مواد غذایی ناشی می‌شود. تخمین‌زده می‌شود که یک سوم کل مواد غذایی در اروپا به هدر می‌رود، و روشن می‌شود که نگهداری کارآمد مواد غذایی و نوشیدنی‌ها، مانند استفاده از آلومینیوم، نقش مهمی در ایجاد دنیایی بادوام‌تر دارد.

قابلیت بازیافت آلومینیوم

آلومینیوم مانند یک بانک انرژی است. پس از تولید، می‌توان آن را بی‌نهایت مورد استفاده مجدد قرار داد و استفاده مجدد از ضایعات آلومینیوم پس از مصرف، ردپای کربن بسیار کمی دارد.

یک اکستروژن آلومینیومی زمانی که دور ریخته می‌شود به طور متوسط ​​بین 15 تا 20 سال عمر می‌کند این نکته را هم اضافه کنیم که آلومینیوم در طی فرآیند بازیافت هیچ یک از خواص خود را از دست نمی‌دهد.

بازیافت 1 تن آلومینیوم باعث صرفه‌جویی 6 تن بوکسیت و 9 تن در انتشار گاز CO2 می‌شود. در سطح جهانی، بازیافت آلومینیوم باعث صرفه‌جویی بیش از 100 میلیون تن CO2 در هر سال خواهد شد.

حقایقی در مورد آلومینیوم

آلومینیوم قوی، سبک و پایدار، دارای خواص واقعاً شگفت‌انگیزی است که آن را برای طیف وسیعی از مصارف عالی می‌کند. در اینجا حقایق جالب دیگری در مورد آلومینیوم وجود دارد که در مورد آن‌ها بیشتر توضیح خواهیم داد.

آلومینیوم فراوان است

آلومینیوم بعد از اکسیژن و سیلیکون سومین عنصر فراوان در پوسته زمین است. به عبارت دیگر، آلومینیوم در این دنیا بیشتر از آهن است و به اندازه کافی می‌توان آن را برای مصارف مختلف استفاده کرد.

آلومینیوم سبک وزن است

یک قطعه آلومینیومی تنها یک سوم از یک قطعه فولادی (2.7 گرم بر سانتی‌متر مکعب) وزن دارد. وزن کم آلومینیوم علاوه بر آسان‌تر کردن کارکرد آن در کارخانه یا محل ساختمان، به کاهش مصرف انرژی در حین حمل و نقل نیز منجر می‌شود و آلومینیوم را نه تنها یک انتخاب سبک وزن و همه کاره از مواد، بلکه از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه می‌سازد.

آلومینیوم غذا را تازه نگه می‌دارد

فویل آلومینیومی هم گرما و هم نور را منعکس می‌کند و کاملاً غیر قابل نفوذ است، به این معنی که هیچ طعم، عطر یا نوری وارد یا خارج نمی‌شود. این ویژگی آلومینیوم را برای نگهداری مواد غذایی عالی می‌کند و در حال حاضر به طور گسترده در صنایع غذایی استفاده می‌شود. حفظ کارآمد مواد غذایی نیز منجر به ضایعات کمتر می‌شود.

آلومینیوم به راحتی شکل می‌گیرد

آلومینیوم بسیار انعطاف‌پذیر است و ممکن است برای ساخت هر چیزی از قاب دوچرخه و بدنه قایق گرفته تا جعبه کامپیوتر و ظروف آشپزخانه استفاده شود. آلیاژ‌های آلومینیوم معمولاً برای افزایش خواص آلومینیوم برای سازه‌ها و اجزای مهندسی خاص که وزن سبک یا مقاومت در برابر خوردگی مهم هستند، استفاده می‌شوند.

 رایج‌ترین عناصر مورد استفاده در آلیاژ‌های آلومینیوم منیزیم، سیلیکون، منگنز، روی و مس هستند. بنابراین آلومینیوم برای طیف گسترده‌ای از مصارف مناسب است.

آلومینیوم یک بازتابنده عالی است

آلومینیوم هم گرما و هم نور را منعکس می‌کند و گرما و سرما را زیر پوشش خود می‌گیرد و آن را هم برای نگهداری مواد غذایی ایده‌آل می‌کند. همچنین راندمان انرژی بالا در بازتابنده‌ها باعث کاهش مصرف انرژی شده و بر برتری آلومینیوم نسبت به اکثر فلزات می‌افزاید.

هزینه نگهداری آلومینیوم کم است

آلومینیوم با اکسیژن موجود در هوا واکنش می‌دهد و یک پوشش اکسید محافظ ایجاد می‌کند که آن را در برابر خوردگی مقاوم می‌کند. این به معنای نگهداری و تعویض کمتر در مقایسه با فلزاتی مانند آهن یا فولاد است. کاهش تعمیر و نگهداری و نیاز کمتر به تعویض، خبر خوبی هم برای محیط زیست و هم برای بودجه کلی هر پروژه است.

آلومینیوم بی‌نهایت قابل بازیافت است

مواد کمی مانند آلومینیوم به راحتی بازیافت می‌شوند. این تنها به 5 درصد انرژی مورد نیاز برای تولید فلز اولیه اولیه برای بازیافت آن نیاز دارد. در واقع، 75 درصد از کل آلومینیوم تولید شده هنوز در حال استفاده است.

فرآیند تولید آلومینیوم

Array

تولید آلومینیوم در دو مرحله انجام می‌شود: فرآیند بایر پالایش سنگ معدن بوکسیت برای به دست آوردن اکسید آلومینیوم و فرآیند ذوب اکسید آلومینیوم برای آزادسازی آلومینیوم خالص. فرآیند انجام کار به این صورت است:

  1. ابتدا سنگ معدن بوکسیت به صورت مکانیکی خرد می‌شود. سپس سنگ معدن خرد شده را با سود سوزآور مخلوط کرده و در آسیاب آسیاب فرآوری می‌کنند تا دوغاب حاوی ذرات بسیار ریز سنگ معدن تولید شود.
  2. دوغاب تا دمای ۲۳۰-۵۲۰ درجه فارنهایت (۱۱۰-۲۷۰ درجه سانتیگراد) تحت فشار ۵۰ پوند در هر ۲ (۳۴۰ کیلو پاسکال) گرم می‌شود. این شرایط برای مدت
  3. زمانی بین نیم ساعت تا چند ساعت حفظ می‌شود. ممکن است برای اطمینان از حل شدن تمام ترکیبات حاوی آلومینیوم، سود سوزآور اضافی اضافه شود.
  4. در مرحله بعدی، دوغاب، از یک سری فلاش تانک عبور می‌کند که فشار را کاهش می‌دهد و گرمای قابل استفاده مجدد در فرآیند پالایش را بازیابی می‌کند.
  5. در مرحله بعدی، دوغاب به مخزن ته نشینی پمپ می‌شود وناخالصی‌هایی که در سود سوزآور حل نمی‌شوند، در کف ظرف می‌نشینند. باقیمانده مواد که در کف مخزن جمع می‌شود از ماسه ریز، اکسید آهن و اکسید‌های عناصر کمیاب مانند تیتانیوم تشکیل شده است.
  6. پس از ته‌نشین شدن ناخالصی‌ها، مایع باقی مانده، از طریق یک سری فیلتر‌های پارچه‌ای پمپ می‌شود. هر ذره ریز ناخالصی که در محلول باقی می‌ماند توسط فیلتر‌ها به دام می‌افتد. این ماده برای بازیابی آلومینا و سود سوزآور شسته می‌شود که قابل استفاده مجدد است.
  7. کریستال‌های بذر هیدرات آلومینا به مخزن اضافه می‌شوند و آلومینا محلول به آن‌ها می‌چسبد.
  8. در این مرحله، کریستال‌ها در کف مخزن می‌نشینند. پس از شستشو، آن‌ها را برای کلسینه کردن (حرارت دادن برای آزاد کردن مولکول‌های آب که از نظر شیمیایی به مولکول‌های آلومینا پیوند دارند) به کوره منتقل می‌کنند. یک نوار نقاله پیچی جریان پیوسته‌ای از کریستال‌ها را به داخل یک کوره دوار استوانه‌ای حرکت می‌دهد تا به نیروی گرانش اجازه دهد مواد را در آن جابجا کند.
  9. دمای ۲۰۰۰ درجه فارنهایت (۱۱۰۰ درجه سانتیگراد) مولکول‌های آب را از بین می‌برد و کریستال‌های آلومینا بی‌آب (بی‌آب) باقی می‌ماند. پس از خروج از کوره، کریستال‌ها از یک خنک‌کننده عبور می‌کنند و در نهایت آلومینیوم ساخته می‌شود.

خلاصه

 این مطلب در سایت آپادانا کالا در مورد آلومینیوم، کاربرد‌های آن، فرآیند تولید و … صحبت شد همین طور آپادانا کالا در زمینه خرید درب لوله بخاری، دریچه زنبوری، دریچه بازدید، دریچه فنکویل و… نیز  به شما تضمین اصالت، کیفیت و همین طور گارانتی و خدمات پس از فروش می دهد.

همان‌طور که گفته شد، این فلز و آلیاژ‌های آن به طور گسترده برای ساخت هواپیما، مصالح ساختمانی، محصولات بادوام مصرفی (یخچال، تهویه مطبوع، ظروف پخت و پز)، هادی‌های الکتریکی و تجهیزات شیمیایی و فرآوری مواد غذایی استفاده می‌شود.


آلومینیوم چیست؟

این فلز گسترده‌ترین فلز روی زمین است که بیش از ۸ درصد از جرم هسته زمین را تشکیل می‌دهند و به عنوان سومین عنصر شیمیایی رایج شناخته می‌شود.

مزایای آلومینیوم چیست؟

فهرست کردن تمام کاربرد‌های آلومینیوم در زندگی روزمره غیرممکن است. ساختمان‌ها، قایق‌ها، هواپیما‌ها و اتومبیل‌ها، لوازم خانگی، بسته‌بندی، رایانه‌ها، تلفن‌های همراه، ظروف غذا و نوشیدنی همه آن‌ها از ویژگی‌های برتر آلومینیوم در طراحی، پایداری، مقاومت در برابر خوردگی و استحکام سبک بهره می‌برند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.