همراه شما در قلب بازار آهن

۰۲۱ ۲۲۰۱۱۴۵۰

تماس با ما
منو اصلی
تماس با فولاژ

هم اکنون تماس بگیرید!

۰۲۱-۲۲۰۱۱۴۵۱

آلومینیوم چیست؟

سبک، با دوام، و کارآمد: این‌ها ویژگی‌هایی هستند که آلومینیوم را به یکی از مواد اصلی مهندسی در زمان ما تبدیل می‌کنند. آلومینیوم را می‌توان در خانه‌هایی که زندگی می‌کنیم، در اتومبیل‌هایی که می‌رانیم، در قطارها و هواپیماها که مسافت‌های طولانی جا‌به‌جایمان می‌کنند، در تلفن‌های همراه و رایانه‌هایی که روزانه استفاده می‌کنیم، در قفسه‌های داخل یخچال‌ و طراحی‌های داخلی مدرن پیدا کنیم. اما تنها ۲۰۰ سال پیش آلومینیوم فلزی کمتر شناخته شده بود.

تیم تولید محتوا فولاژ

۱۳۹۸/۱۲/۱۰

آلومینیوم عنصر شماره ۱۳ در جدول تناوبی، و فلزی نقره‌ای-سفید است. واقعیتی  تعجب آور در مورد آلومینیوم این است که این عنصر فراوان‌ترین فلز روی زمین است و بیش از ۸ درصد جرم هسته‌ی زمین را تشکیل می‌دهد. آلومینیوم همچنین سومین عنصر شیمیایی رایج در سیاره ما پس از اکسیژن و سیلیکون است.

در عین حال، آلومینیوم خالص به دلیل واکنش‌پذیری بالا در طبیعت یافت نمی شود؛ به همین دلیل مردم نسبتا به تازگی متوجه آن شده‌اند. آلومینیوم رسما برای اولین بار در سال ۱۸۲۴ تولید شد و پنجاه سال دیگر طول کشید تا امکان تولید آن  در مقیاس صنعتی فراهم شود.

رایج ترین شکل آلومینیوم موجود در طبیعت سولفات‌ آلومینیوم (Aluminium Sulphate) است.  سولفات آلومینیوم ماده‌ای معدنی‌ است که دو اسید سولفوریک را ترکیب می‌کند: یکی بر پایه  فلزی قلیایی (لیتیوم ، سدیم ، پتاسیم روبیدیم یا سزیم) و دیگری بر پایه  فلزی از گروه سوم جدول تناوبی، در درجه اول آلومینیوم.

از سولفات‌های آلومینیوم تا به امروز برای تمیز کردن آب، پخت و پز، مصارف پزشکی‌، مصارف آرایشی و بهداشتی، در صنایع شیمیایی و سایر بخش‌ها استفاده می‌شود. ضمنا، آلومینیوم نام خود را از سولفات‌های آلومینیوم که در لاتین آلومن (Alumen) نامیده می‌شدند، گرفته.

کوراندوم

سنگ‌های قیمتی‌ای همچون یاقوت، یاقوت کبود، زمرد کبود، و زمرد نیز مواد معدنی آلومینیوم هستند. دو مورد اول کوروندوم یا اکسید آلومینیومِ (Al2O3) بلوری شکل هستند. به طور طبیعی شفاف، و از نظر سختی بعد از الماس دوم اند. یاقوت کبود در شیشه‌ ضد گلوله، پنجره‌ هواپیما و صفحه نمایش گوشی‌های هوشمند مقاوم در برابر خراش استفاده می‌شود. در عین حال یکی از مواد معدنی کم ارزش ترِ کوراندوم به نام اِمِری (emery)، به عنوان ماده ساینده مثلا در سنباده استفاده می‌شود. 

امروزه حدود ۳۰۰ نوع از ترکیبات و مواد معدنی حاوی آلومینیوم را می‌شناسیم. از فلدسپار(Feldspar)، یک ماده معدنی کلیدی در زمین، تا یاقوت، یاقوت کبود، و زمرد که فراوانی بسیار کمتری دارند.

جالب است بدانید با وجود فراوانی بالای آلومینیوم در طبیعت، اگر به خاطر وجود برق نبود امکان داشت حضور این فلز برای همیشه از ما پنهان بماند. کشف آلومینیوم هنگامی رخ داد که دانشمندان قادر به استفاده از الکتریسیته برای تجزیه ترکیبات شیمیایی به عناصر تشکیل دهنده‌شان شدند. در قرن نوزدهم ، فیزیکدان دانمارکی کریستین ارستد (Hans Christian Ørsted) از فرآیند الکترولیز برای به دست آوردن آلومینیوم استفاده کرد. الکترولیز یا کاهش الکترولیت، فرآیندی است که امروزه نیز برای تولید آلومینیوم مورد استفاده قرار می گیرد.

 

بوکسیت، یکی دیگر از مواد معدنی نسبتاً متداول، امروزه به عنوان ماده خام اصلی در تولید آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد. بوکسیت یک کانی‌ رس است که شامل انواع  مختلفی از هیدروکسید آلومینیومِ مخلوط شده با آهن، سیلیکون، تیتانیوم، گوگرد، گالیم، کروم، اکسیدهای وانادیوم و همچنین سولفوریک کلسیم، کربنات آهن، و منیزیم است. به عبارت دیگر، مقداری بوکسیت معمولی تقریباً نیمی از جدول تناوبی را شامل می‌شود. حدود صد سال پیش به خاطر بافت بوکسیت، آلومینیوم را به طور شاعرانه‌ای  “نقره به دست آمده از رس” می‌نامیدند. به طور متوسط برای تولید ۱ تن آلومینیوم، به ۴ تا ۵ تن بوکسیت نیاز داریم.

بوکسیت‌ها

بوکسیت‌ها در سال ۱۸۲۱  توسط زمین شناسی به نام پیر برتیر (Pierre Berthier) در جنوب فرانسه کشف شدند. این مواد معدنی جدید به نام منطقه اکتشافشان (Les Baux) نام  گذاری شدند. حدود ٪۹۰ از بوکسیت جهان در مناطق استوایی و نیمه‌استوایی مانند گینه، استرالیا، ویتنام، برزیل، هند، و جامائیکا یافت می‌شود.

در مرحله اول تولید آلومینیوم، بوکسیت به آلومینا یا اکسید آلومینیوم Al2O3 پردازش می‌شود. آلومینا که سفید و پودر مانند است، با استفاده از فرآیند کاهش الکترولیت در واحدهای ذوب  آلومینیوم، به آلومینیوم خالص تبدیل می‌شود.
تولید آلومینیوم به مقدار زیادی برق نیاز دارد، برای تولید هر تن از آن حدود ۱۵ مگاوات ساعت انرژی مصرف می‌شود. این تقریباً برابر با مقدار انرژی‌ مصرفی ۱۰۰ ساختمان  آپارتمانی در یک ماه است. بنابراین بهترین مکان برای احداث کارخانه ذوب آلومینیوم، در کنار یک منبع انرژی قدرتمند و ترجیحاً تجدیدپذیر است. در این بین، نیروگاه‌های برق آبی به عنوان قدرتمندترین منابع انرژی سبز، بهترین گزینه‌اند.


خصوصیات آلومینیوم

آلومینیوم ترکیبی نادر از خصوصیت‌های ارزشمند را ارائه می‌دهد. تقریباً سه برابر سبک تر از آهن، اما بسیار قوی، بسیار انعطاف پذیر، و مقاوم در برابر خوردگی است، زیرا سطح آن همیشه با لایه‌ای بسیار نازک و در عین حال بسیار قوی از اکسید پوشیده شده است. آلومینیوم خاصیت آهنربایی ندارد، یک رسانای الکتریکی عالی است، و تقریبا با تمام فلزات آلیاژ می‌شود.

سبک وزن

سه برابر سبک تر از آهن

بادوام

تقریبا به اندازه فولاد

چکش خوار

امکان پردازش آسان

ضد خوردگی

به دلیل داشتن لایه‌ سطحیِ نازکی از اکسید آلومینیوم

آلومینیوم را می‌توان چه به صورت گرم و چه به صورت سرد به راحتی با استفاده از فشار پردازش کرد. می توان آن را نورد، صافکاری،  و پرس کرد. آلومینیوم آتش نمی گیرد، به رنگ خاصی احتیاج ندارد، و برخلاف پلاستیک سمی نیست. همچنین بسیار خم پذیر است، بنابراین می توان آن را به صورت سیمی بسیار نازک، یا ورقه‌ای با ضخامت تنها ۴ میکرون درآورد. فویل‌های فوق العاده نازکی که میتوان از آلومینیوم ساخت، سه برابر نازک تر از موی انسان هستند. علاوه بر این، آلومینیوم نسبت به سایر مواد و فلزات مقرون به صرفه‌تر است.

از آنجا که آلومینیوم به راحتی با سایر عناصر شیمیایی ترکیب می‌شود، انواع بسیاری  از آلیاژهای آلومینیومی توسعه یافته‌اند. خواص این فلز حتی با وجود اندکی مواد افزودنی به طرز چشمگیری تغییر می‌کند، این ویژگی امکان استفاده از آن در محیط‌های جدید را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، در زندگی روزمره می‌توانید آلومینیوم مخلوط شده با سیلیکون و منیزیم را عینا در خودروها ببینید: از چرخ‌های ساخته شده با آلیاژ‌ آلومینیوم گرفته، تا موتور، شاسی، و سایر قسمت‌های خودروهای مدرن. آلیاژ روی-آلومینیوم را ممکن است حتی همین الان در دستان خود گرفته باشید، زیرا این آلیاژ به طور گسترده در تولید تلفن‌های همراه و تبلت‌ها به کار می‌رود.  در عین حال، دانشمندان به طور مستمر در حال توسعه آلیاژهای جدید آلومینیوم نیز هستند.

صنایع ساخت و ساز مدرن، خودرو، هواپیما، انرژی، مواد غذایی، و بسیاری دیگر بدون وجود آلومینیوم غیرممکن خواهند بود. افزون بر این، آلومینیوم به نمادی از پیشرفت بدل  شده: امروزه وسایل الکترونیکی و وسایل نقلیه نوین همه از آلومینیوم ساخته می‌شوند.

آلومینیوم در مقابل مس

اگر تمام سیم‌های مسی یک خودرو با سیم‌های آلومینیوم-زیرکونیومی عوض می‌شدند، وزن آن  ۱۲ کیلوگرم کاهش میافت.

لوازم آلومینیومی

موسسه بین المللی آلومینیوم (IAI) تخمین می‌زند در حال حاضر ۴۰۰ میلیون تن آلومینیوم در زیرساخت‌ها، حمل و نقل، و تولیدات داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به نظر می رسد که جمع کیفیت‌های بررسی شده، برای تبدیل آلومینیوم به انتخاب برتر در صنعت کافی باشد، اما آلومینیوم یک ویژگی با اهمیت دیگر را نیز داراست: می‌توان از آن بارها و بارها استفاده کرد. آلومینیوم و آلیاژهای آن را می‌توان بدون آسیب به خصوصیات مکانیکی‌شان بارها ذوب و مجددا استفاده نمود. دانشمندان تخمین می‌زنند با بازیافت ۱ کیلوگرم قوطی آلومینیومی می‌توان ۸ کیلوگرم بوکسیت، ۴ کیلوگرم از انواع فلوراید‌ها، و تا ۱۵ کیلووات ساعت برق صرفه‌جویی  کرد.

حدود ٪۷۵ از آلومینیوم تولید شده از زمان پیدایش این صنعت، هنوز در حال استفاده است.