كيف تحصل على الألومنيوم النقي؟

من المعروف أن تاريخ الألمنيوم قديم جدا. لكن، فقد تم اكتشافه وتحويله إلى الشكل المستخدم مؤخرًا. وعلى الرغم من كون الألومنيوم هو المعدن الأكثر شيوعًا في العالم، إلا أن الألمنيوم النقي الصافي غير موجود بشكل طبيعي. لأنّ ذرات الألمنيوم سهلة اندماج بالمعادن الأخرى التي تشكل المركبات.

من المستحيل عزل الألمنيوم عن طريق صهر المركبات في الفرن مثل الحديد. ولذلك تعتبر الحصول على الألمنيوم النقي صعب بعض الشيء. وتعتبر عملية تصنيع الألمنيوم أكثر تعقيدًا حيث تتطلب كمية كبيرة من الكهرباء. ولهذا السبب، يتم إنشاء آلات صهر الألومنيوم حول مصادر الطاقة ومحطات الطاقة الكهرومائية التي لا تلوث البيئة دوماً. ولنظر على أي حال كيف تحصل على الألومنيوم النقي.

ما هي عملية إنتاج الألومنيوم

يمكن تقسيم عملية إنتاج الألمنيوم إلى ثلاث مراحل؛

  1. أولاً، يتم إزالة البوكسيت المحتوي على الألومنيوم من الأرض.
  2. يتم بعد ذلك تحويل البوكسيت إلى ألومينا أو أكسيد الألومنيوم.
  3. يتم إنتاج الألمنيوم النقي باستخدام الاختزال الإلكتروليتي.

في هذه العملية، يتم تفكيك أكسيد الألومنيوم باستخدام تيار كهربائي. ويتم معالجة ما يقرب من 4 أطنان من البوكسيت إلى 2 طن من الألومينا، والتي يمكن إنتاجها حوالي 1 طن من الألومنيوم.

كيف تحصل على الألمنيوم؟

البوكسيت

how to obtain pure aluminum (1)

هناك العديد من المعادن في العالم حيث يمكن الحصول على الألمنيوم. فإن المادة الخام الأكثر شيوعًا هي البوكسيت. والبوكسيت معدن يتكون أساسًا من أكسيد الألومنيوم الممزوج ببعض المعادن الأخرى. ويعتبر البوكسيت عالي الجودة إذا كان يحتوي على أكثر من 50٪ أكسيد الألومنيوم.

هناك العديد من الاختلافات حول البوكسيت حيث يمكن أن تكون سليمة من الناحية الهيكلية أو غير سليمة. وعادة ما يكون البوكسيت أحمر قرميد أو أحمر أو بني بسبب أكسيد الحديد. وقد يكون البوكسيت رماديًا أو أبيض إذا كان محتوى الحديد منخفضًا. وأيضاً، قد يتشكل البوكسيت من مشتقات الألوان مثل؛ المزرق والأرجواني والأحمر والأسود والأصفر والأخضر الداكن وحتى البوكسيت متعدد الألوان.

وقد تم العثور على ما يقرب من 90 ٪ من مخزون البوكسيت العالمي في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية، بينما يوجد 73 ٪ فقط في خمسة بلدان:

  1. غينيا
  2. البرازيل
  3. جامايكا
  4. استراليا
  5. الهند

متلك غينيا أعلى إمدادات من البوكسيت بمقدار 5.3 مليار طن (من الإمداد العالمي28.4٪). وتمتلك البوكسيت جودة عالية جدًا مع مساهمة قليلة جدًا. وهي تقع بالقرب من السطح الأرضي ولها عوامل تجعل التعدين أمرًا سهلاً للغاية.

والطريقة الأكثر شيوعًا لاستخدام البوكسيت هي استخدام المناجم. ويتم استخدام معدات خاصة لقطع الطبقة التي يتم إزالتها عن السطح الأرضي. ثم يتم نقل هذه الصخور إلى المصانع القريبة من المناجم ليتم نقلها إلى المناطق التي توفر التحطيم إلى مستوى الحبوب مثل التكسير والطحن.

وتتطلب بعض الأماكن عمل مناجم تحت الأرض حيث يتم استخراج خام الألومنيوم من مواقع عميقة تحت الأرض. وأحد أعمق المناجم هو في (Cheremkhovskaya) – منجم عميق في جبال الأورال في روسيا حيث تمتد آبار التهوية إلى عمق 1550 مترًا.

ما هي عملية باير؟

how to obtain pure aluminum (3)

عملية باير هي عملية إنتاج أكسيد الألومنيوم من البوكسيت.

المرحلة التالية من سلسلة إنتاج الألمنيوم هي عملية تحويل البوكسيت إلى ألومينا أو أكسيد الألومنيوم (Al2O3) المسحوق الأبيض. وتعتبر عملية باير هي أكثر العمليات شيوعًا لإنتاج الألومينا من البوكسيت، والتي تم اكتشافها قبل 100 عام، ولكنها لا تزال مستخدمة على نطاق واسع في يومنا هذا. اليوم، ما يقرب من 90٪ من مصافي الألومينا في العالم تستخدم عملية باير. إنها عملية فعالة للغاية، ولا يمكن استخدام سوى معدلات عالية من البوكسيت، وخاصة السيليكون المنخفض.

مبدأ عملية باير هو كما يلي:

يذوب هيدرات الألمنيوم المتبلور الموجود في البوكسيت بسهولة في الصودا الكاوية المركزة (هيدروكسيد الصوديوم) عند درجات حرارة عالية. وعندما تنخفض درجة الحرارة، يرتفع تركيز المحلول مرة أخرى. تتبلور هيدرات الألومنيوم، ولكن ينبغي ألا تذوب العناصر الأخرى الموجودة في البوكسيت أو تتبلور قبل أن تتبلور هيدرات الألومنيوم وينبغي أن تتلاءم جيدًا. ويمكن عزل هيكل الملاط وإزالته بسهولة بعد إذابة الصودا الكاوية لهيدرات الألومنيوم. ويُعرف هذا الطين بالطين الأحمر.

how to obtain pure aluminum (2)

الكرايوليت بعلم المعادن

يعد الألومينا مصدرًا مباشرًا للألمنيوم في عملية إنتاج الألومنيوم، ولكن يلزم وجود مكون آخر لتهيئة البيئة المناسبة للتحليل الكهربائي، وهذا المكون هو الكريوليت. وهو معدن فلوريد طبيعي نادر ويتم إنتاجه صناعياً بسبب ندرته في شكله الطبيعي. ويتكون الكريوليت من خليط من حمض الهيدروفلوريك وهيدروكسيد الألومنيوم والصودا في إنتاج المعادن الحديثة.

نيبلين

البوكسيت هي المادة الخام الأكثر شيوعًا لإنتاج الألومينا، وبالطبع هناك مواد أخرى. يمكن تصنيع الألومينا من خط النفلين. ويتكون النفيلين على شكل  نفلين – صخور أباتيت (الأباتيت هو أكسيد الكالسيوم والفوسفور). وإلى جانب عملية إنتاج الألومينا، يكون أيضًا إنتاج الصودا (مادة تستخدم في التشييد، وإنتاج بعض المواد الكيميائية، وصناعة الأغذية، وما إلى ذلك) والغاليوم المعدني النادر. ويمكن استخدام الطين الأبيض المنتج من نفايات الإنتاج في صناعة الأسمنت عالي الجودة. ويتم استخدام 4 أطنان من النيفلين و 7.5 طن من الحجر الجيري لإنتاج 1 طن من الألومينا.

كما ترى فإن عملية الحصول على الألمنيوم عملية مفصلة. وهناك الكثير من المواد لتصنيع الألمنيوم النقي.

إذا كنت بحاجة إلى مصنع لقضبان الألمنيوم، يرجى مراجعة موقعنا على الإنترنت.

للمزيد من المعلومات؛ boraluminyum.com/production/

 

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.