تعرف على معلومات حول الألومنيوم، العنصر الأكثر وفرة في العالم

الألومنيوم (المعروف أيضا باسم الألمنيوم) هو العنصر المعدني الأكثر وفرة في قشرة الأرض. وانها شيء جيد، أيضا، لأننا نستخدم الكثير من ذلك. يتم صهر حوالي 41 مليون طن سنويا ويعمل في ترتيب واسع من التطبيقات. من أجسام السيارات إلى علب البيرة، ومن الكابلات الكهربائية إلى جلود الطائرات، والألومنيوم هو جزء كبير جدا من حياتنا اليومية.

العقارات

• الرمز الذري: آل
• العدد الذري: 13

- 3

• نقطة الانصهار: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) <- 1>>
• عنصر الفئة: معدن ما بعد النقل ^{درجة الغليان: 4566 درجة فهرنهايت (2519 درجة مئوية)}
• صلابة مو: 2. 75
• الخصائص
• الألومنيوم هو معدن خفيف الوزن وعالي التوصيل وعاكس وغير سمي يمكن تشكيله بسهولة. متانة المعدن والعديد من الخصائص المفيدة تجعله مادة مثالية للعديد من التطبيقات الصناعية.

- 2>>

التاريخ

تم استخدام مركبات الألمنيوم من قبل المصريين القدماء كأصباغ ومستحضرات تجميل وأدوية، ولكن لم يكتشف الإنسان بعد ذلك 5000 سنة كيفية صهر الألمنيوم المعدني النقي. ليس من المستغرب أن تطور أساليب إنتاج معدن الألمنيوم تزامن مع ظهور الكهرباء في القرن التاسع عشر، حيث أن صهر الألومنيوم يتطلب كميات كبيرة من الكهرباء.

جاء اختراق كبير في إنتاج الألمنيوم في عام 1886 عندما اكتشف تشارلز مارتن هول أن الألمنيوم يمكن أن ينتج باستخدام تخفيض كهربائيا.

حتى ذلك الوقت، كان الألومنيوم أكثر ندرة وأعلى تكلفة من الذهب. ومع ذلك، في غضون عامين من اكتشاف هول، تم تأسيس شركات الألمنيوم في أوروبا وأمريكا.

خلال القرن العشرين، نما الطلب على الألومنيوم بشكل كبير، وخاصة في صناعات النقل والتعبئة والتغليف.

على الرغم من أن تقنيات الإنتاج لم تتغير بشكل ملحوظ، إلا أنها أصبحت أكثر كفاءة. وعلى مدى ال 100 سنة الماضية، انخفضت كمية الطاقة المستهلكة لإنتاج وحدة واحدة من الألمنيوم بنسبة 70٪.

الإنتاج

إنتاج الألمنيوم من خام يعتمد على أكسيد الألومنيوم (Al2O3)، الذي يتم استخراجه من خام البوكسيت. يحتوي البوكسيت عادة على 30-60٪ من أكسيد الألومنيوم (يشار إليه عادة باسم الألومينا) ويتم العثور عليه بشكل منتظم بالقرب من سطح الأرض. ويمكن فصل هذه العملية إلى قسمين. (1) استخراج الألومينا من البوكسيت، و (2)، وصهر معدن الألمنيوم من الألومينا.

فصل الألومينا في المعتاد باستخدام ما يعرف باسم عملية باير. وهذا ينطوي على سحق البوكسيت إلى مسحوق، وخلطه بالماء لجعل الطين والتدفئة وإضافة الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم). الصودا الكاوية يذوب الألومينا، والذي يسمح لها بالمرور عبر المرشحات، وترك الشوائب وراء.

ثم يتم تصريف محلول الألومينات إلى خزانات مرسب حيث يتم إضافة جزيئات من هيدروكسيد الألومنيوم ك "بذور". التحريض والتبريد يؤدي إلى هيدروكسيد الألومنيوم عجلت على المواد البذور، ثم يتم تسخينها وتجفيفها لإنتاج الألومينا.

يتم استخدام الخلايا الالكتروليتية لتفريغ الألومنيوم من الألومينا في عملية اكتشفها تشارلز مارتن هول.

يتم حل الألومينا المغذية في الخلايا في حمام المفلورة من الكريوليت المنصهر في 1742F ° (950C °).

يتم إرسال تيار مباشر من أي مكان من 10، 000-300، 000A من أنودات الكربون في الخلية من خلال الخليط إلى قذيفة الكاثود. هذا التيار الكهربائي يكسر الألومينا إلى الألومنيوم والأكسجين. الأكسجين يتفاعل مع الكربون لإنتاج ثاني أكسيد الكربون، في حين أن الألمنيوم ينجذب إلى بطانة خلية الكاثود الكربون.

ويمكن بعد ذلك جمع الألمنيوم ونقله إلى الأفران حيث يمكن إضافة مادة الألومنيوم القابلة لإعادة التدوير. حوالي ثلث الألومنيوم المنتجة اليوم يأتي من المواد المعاد تدويرها. ووفقا للمسح الجيولوجي الأمريكي، كانت أكبر البلدان المنتجة للألمنيوم في عام 2010 هي الصين وروسيا وكندا.

التطبيقات

تطبيقات الألومنيوم كثيرة جدا إلى قائمة، وبسبب خصائص المعادن الخاصة الباحثين يجدون تطبيقات جديدة على أساس منتظم.

عموما، الألمنيوم وسبائكه العديدة تستخدم في ثلاث صناعات رئيسية؛ والنقل، والتعبئة والتغليف، والبناء.

الألومنيوم، في مجموعة متنوعة من الأشكال والسبائك، أمر بالغ الأهمية للمكونات الهيكلية (الإطارات والهيئات) من الطائرات والسيارات والقطارات والقوارب. ما يصل إلى 70٪ من بعض الطائرات التجارية تتكون من سبائك الألومنيوم (تقاس بالوزن). ما إذا كان الجزء يتطلب الإجهاد أو مقاومة التآكل، أو التسامح لدرجات الحرارة العالية، ونوع سبائك المستخدمة يعتمد على متطلبات كل جزء المكون.

حوالي 20٪ من جميع الألمنيوم المنتج يستخدم في مواد التعبئة والتغليف. رقائق الألومنيوم هي مادة تغليف مناسبة للأغذية بسبب أنها غير سامة، في حين أنها أيضا مناسبة للتسرب للمنتجات الكيميائية بسبب رد فعلها المنخفض وغير كتيمة للضوء والماء والأكسجين. في الولايات المتحدة وحدها، يتم شحن حوالي 100 مليار علب الألومنيوم كل عام. ويعاد تدوير أكثر من نصف هذه المواد في نهاية المطاف.

بسبب متانته ومقاومته للتآكل، يتم استخدام حوالي 15٪ من الألمنيوم المنتج سنويا في تطبيقات البناء. وهذا يشمل النوافذ وإطارات الأبواب، والسقوف، والانحياز، وتأطير الهيكلي، وكذلك المزاريب والمصاريع وأبواب المرآب.

الموصلية الكهربائية الألومنيوم أيضا يسمح لها أن تستخدم في خطوط الموصل لمسافات طويلة. عززت مع الصلب وسبائك الألومنيوم هي أكثر كفاءة من حيث التكلفة من النحاس والحد من ترهل بسبب وزنها الخفيف.

وتشمل التطبيقات الأخرى للألمنيوم القذائف والمصارف الحرارية للالكترونيات الاستهلاكية وأعمدة إنارة الشوارع والبنى العليا لمنصات النفط والنوافذ المصنوعة من الألومنيوم وأواني الطبخ وخفافض البيسبول وأجهزة السلامة العاكسة.

المصادر:

شارع، آرثر. & أليكساندر، W. O. 1944.

_{المعادن في خدمة الإنسان}

_{. 11th إديتيون (1998). USGS. ملخصات السلع المعدنية: الألومنيوم (2011). هتب: // المعادن. هيئة المسح الجيولوجي الامريكية. غوف / مينيرالس / بوبس / كوموديتي / ألومينوم / فولو تيرينس أون Google+}