آلومینیوم AL

آلومینیوم AL

آلومینیوم فلزی است نقره ای رنگ و جلاپذیر ، نرم و سبک که به آسانی می توان به آن شکل داد . پس از آن هم پر مصرف ترین فلز صنعتی است و مصرفش پیوسته در افزایش می باشد. نزدیک به 5/7% وزن پوسته زمین آلمینیوم است که بیشتر آن ترکیبات سیلیکاتی است .

فلز آلمینیوم را از Bauxit  که سنگ ته نشسته است می گیرند . فلزی است نو و چون گرفتن اکسیژن از آن دشوار بود ، سالهای به درازا کشید ، تا آلمینیوم خالص ساخته شود . اگر چه صدهای میانی زاج (سولفات AL,k) را می شناختند ، اما از فلز المینیوم آگاهی نداشتند.

در سال 1807 Humphrey Davy انگلیسی گمان برد که خاک رس باید فلزی داشته باشد که با اکسیژن ترکیب شده است و این فلز را Alumina=رس یا Alumen=زاج).Davy  با آنکه تلاش زیاد کرد ، نتوانتست فلز آلمینیوم را بسازد.

در سال 1821  Pierre Berthier فرانسوی ، در جنوب فرانسه در بخش Baux سنگ المینیوم کشف کرد و آن را Bauxit نمامید.

در سالهای 1825 تا 1886 کارشناسان کشورهای صنعتی تلاش فراوان کردند تا توانستند فلز المینیوم بسازند این کار 61 سال به درازا کشید .

در سال 1896 Heoult  فرانسوی و Hall امریکایی جدا از همدیگر ، از راه تجربه برقی ، المینیوم ساختند . در سال 1892 روش امروزی گرفتن آلمینیوم از سنگ Bauxit  به یاری سود سوزاور و از راه تجربه برقی را پیدا کردند.

در سال 1919 Hoopes  برای نخستین بار آلمینیوم خالص ساخت .

در سال 1948 در کانادا ، پل قوسی Arvida  به درازای 153 متر و به دهانه 85.5 متر با 170 تن المینیوم ساخته شد.

بوگزیت هایی برای ساخت المینیوم مصرف می شوند که دارای تا 65%  و تا 28%  و تا 8% Si و 12 تا 30% آب شیمیایی باشند.

کانهای بوگزیت در جنوب فرانسه ، هنگری ، یوگسلاوی ، یونان ، روسیه ، هندوستان هند ، و چین ، برزیل ، استرالیا ، افریقای باختری ، کانادا د ، کشور USA و جاهای دیگر پیدا شده است . در ایران در دوپلان بختیاری ، بهبهان ، ارومیه ، ماهان ، جابان راه فیروز کوه و کویر ، بوگزیت پیدا کرده اند .اگر بیشتر کاوش کنند ، باشد که در جاهای دیگر و به اندازه زیاد سنگ آلمینیوم پیدا شود . از زاج و خاک رس هم می شود آلمینیوم گرفت . آلمانیها در جنگ دوم از خاک رس (هیدر سیلیکات آلمینیوم ) فلز المینیوم گرفتند  ، اما چون ارزش سنگ المینیوم در برابر هزینه ساختن فلز المینیوم ناچیز است ،از این رو آلمینیوم را از بوگزیت (هیدرواکسید آلمینیوم و اکسید آهن و اکسید تیتان و سیلیس) می گیرند.

در ایران ، تا کنون سنگ بوکزیت به اندازه صنعتی نشده است چون فراورده کارخانه المینیوم سازی اراک باید به ششصد هزارتن برسد ، نیاز به یک میلیون و پانصد هزارتن سنگ بوگزیک خواهد داشت . فراهم کردن آن نه آسان است و نه ارزان ، این است که می خواهند از روشی که در دانشگاه مکزیکو به آن دست یافته اند بهره گیری کنند.

با این روش می شود از هیدرو سولفات کالیم آلمینیومS4  و (S  اکسید المینیوم  گرفت و از ان در المینیوم سازی اراک فلز Al ساخت.

میان قزوین و سراب کانهای سولفات المینیوم با عیار نزدیک به 28% پیدا شده است که دارای 75 میلیون تن فلز المینیوم هستند . برای ساختن اکسید آلمینیوم  می خواهند از این کانیها بهره برداری کنند.

آلمینیوم سازی

     آلمینیوم ، سخت با اکسیژن ترکیب شده است . از این رو با گرما دادن به اکسید المینیوم در کنار زغال نمی شود فلز آن را گرفت .این است که ساخت آلمینیوم را در دو نوبت انجام می دهند.

نخست اکسید آلمینیوم را از بوگزیت جدا می کنند و دوم ، فلز آلمینیوم را از اکسید آن می گیرند ، جوری که در زیر نوشته است:

1.  سنگ بوگزیت به عیار 40% و بیشتر را در سنگ شکن خرد می کنند . سنگ خرد شده را در کوره گردنده خفته خشک می کنند. خرده سمگ شده را در اسیاب ساچمه ای اسیاب می نمایند تا گرد شود . گرد بوگزیت خشک را در محلول 45% سود سوزآور Na OH خمیر می کنند . از این خمیر در گرمخانه (Autoklav) در گرمای 170 درجه ، زیر فشار 6 تا 8 بار محلول Na می شازند که ناخالصی های بوگزیت (اکسید آهن ،اکسید تیتان و سیلیس ) حل نشده می مانند.به مخلوط باز هم محلول کم مایه سود سوزآور می افزایند تا آبکب گردد و جسمهای حل نشده آن ته نشین شوند و محلول آبکی ی Na روان گردد.این محلول آبکی را پس از صاف کردن ، در خنک کننده سرد می کنند ، محلول ابکب سرد شده را در دستگاه هم می زنند تا  از محلول سود سوزآور 17% جدا شود .به سود سوز اور آبکی گرما می دهند تا مایه آن به 45% برسد و از نو آن را مصرف می کنند.                                                             هیدرواکسیدالمینوم جدا شده ، دارای جلای فلزی است و خیلی کم هم سیلیس و اکسید آهن دارد. ان را در کوره گردنده به درازی 50 تا 60 متر که با گاز آتش می شود ، در گرمای 1200 تا 1300 درجه خشک می کنند تا  به جا ماند.

2.   گرد اکسید آلمینیوم را با گردگدازآور Kryoliht=N در تشت تجزیه برقی در گرمای 900 تا 950 درجه اب می کنند. این گدازآور درجه گرمای آب شدن اکسید آلمینیوم را  از 2050 درجه به زیر 1000 درجه پایین می آورد. بدنه درونی تشت برقی از گرافیت پوشیده شده (کاتود) و آنود آن  کُک است پس از روان شدن برق ، اکسید آلمینیوم آب شده تجزیه می شود ، اکسیژن از انود (الوارهای کوک) کربن می گیرد و C می گردد. فلز المینیوم در تشت کاتود ته می نشینند که ان را به تغاری می مکند. و در کوره های برقی آب می کنند و به شکل قرص آلمینیوم خام به عیار 7/99% می ریزند. برای ساختن یک کیلو گرم المینیوم (گرفتن اکسیژن از اکسید)7/13 تا 16 کیلو وات ساعت برق مصرف می شود. از این رو کارخانه المینیوم سازی در جاهایی باید ساخته گردد که انرژی برق ارزان باشد.

ویژگیهای المینیوم

وزن ویژه ان /t 64/2 است و در کرمای 658 درجه آب می شود.گرد المینوم با شعله سفید رنگ می سوزد و اکسید المینیوم  می شود و گرمای زیادی پس می دهد ، از این خاصیت برای جوش دادن فلزها بهره گیری می کنند.

آلمینیوم با گرما دیدن باز می شود هر متر میله المینیومی برای هر درجه بالا رفتن گرما (از صفر تا 100درجه) 2400/0م م دراز می شود. گرما رسانی آلمینیوم خوب است (چهر برابر فولاد و دو سوم مس)برق رسانی آن هم خوب است. برای رساندن یک جریان برق معیّن ، با سیم آلمینیومی و سیم مسی ، سطح برش سیم آلمینیومی 6/1 برابر مس و ، وزنش نصف وزن م مس است.

تاب کششی آلمینیوم ریخته 90 تا 120 و تاب کششی المینیوم نورد خوردن یا کشیده شده  /N130 تا 180 و تاب کششی چند جوش آلمینیومی و مس و منیزیم Al Cu mg برابر فولاد است و تا  /N580 می رسد.

ضریب برجهندگی المینیوم خالص 60000 و چند جوش آن به  /N70000 می رسد. اگر آلمینیوم ، سرد کشیده شود یا سرد نورد بخورد ، تاب و برجهندگی و سختی آن افزایش می یابد ، به این آلمینیوم نباید گرما داد ، زیرا در گرمای 360 تا 500 درجه خاصیت هایش را کم می کند . برای ساختن برگهای المینیومی نازک تر از یک میلیمتر ، آن را سرد نورد می زنند یا پرس می کنند.

المینیوم در بربر هوای خشک ، اسید کربن ،  و جوهر شوره پرمایه پایدار است . آب دریا ، جوهر گوگرد، جوهر نمک ، جوهر شوره کم مایه ، قلیاییها و ملات تازه آهک و ملات تازه سیمان در ان اثر می کنند. سولفات ها در المینیوم بی اثرند . اسید کربن و بویژه جوهر گوگردی مه در دود هست با المینیوم سولفات درست می کند   از این رو نباید با آلمینیوم دودکش ساخت . المینیوم را با قیچی یا قلم و ضربه های چکش چوبی یا لاستیکی می برند .آلمینیوم و چند جوش های آن زهری نیستند . هرچه آلمینیوم خالص تر باشد ، فلز خوری در آن کمتر پیدا می شود.