كيفية صناعة الألمنيوم
الألمنيوم (بالإنجليزية: Aluminum) هو المعدن الأكثر استخداماً في العالم بعد الحديد والصلب، وعادة ما يتم صهره مع معادن أخرى لتشكيل سبائك الألومنيوم التي تعطي للألمنيوم خصائص مُحسَّنة لتلائم الاستخدامات الحياتية المختلفة له.
تمر عملية تصنيع الألمنيوم في المراحل التالية:
البحث عن خام الألمنيوم
عادة ما يكون الألمنيوم مندمجاً مع العناصر الأخرى، ونادراً ما يوجد في الطبيعة في شكله المعدني النقي، ويمكن إيجاد مركبات الألمنيوم في معظم أنواع الصخور، بما في ذلك الطين، والصخر الزيتي ، والجرانيت.
ويعتبر البوكسيت (بالإنجليزية: Bauxite) أهم خامات الألمنيوم، وهو صخر يحتوي على حوالي 52٪ من أكسيد الألومنيوم مع شوائب من أكسيد الحديد والسيليكا والتيتانيا، وهو موجود في مناطق أوروبا وآسيا وأستراليا وأمريكا الجنوبية.
تعدين الالومنيوم
حدد الجيولوجيون أماكن وجود رواسب البوكسيت عن طريق إجراء الحفر الاستقصائي وأخذ العينات من الصخور، ثم يتم استخراج كميات البوكسيت ويحول 90٪ منه إلى ألومينا، أو أكسيد الألمنيوم (بالإنجليزية: alumina) ليتم صهرها وتحويلها إلى ألومنيوم.
أما نسبة 10٪ المتبقية منه، فتستخدم لأغراض أخرى مثل تصنيع المواد الكاشطة وبطانات الأفران والدعامات اللازمة لصناعة النفط، ويمكن تصنيع 1 طن من الألمنيوم من 4 أطنان من البوكسيت عالي الجودة.
تكرير البوكسيت
يتم تكرير البوكسيت باستخدام عملية تسمى باير (بالإنجليزية: Bayer) التي تم تطويرها لأول مرة بواسطة (Karl Joseph Bayer) في عام 1888م، وتشمل عملية باير تحويل البوكسيت إلى الألومينا، حيث يطحن، ثم يمزج مع محلول ساخن من هيدروكسيد الصوديوم ويترك ليتفاعل تحت الضغط والحرارة المرتفعة، ممّا يؤدّي إلى تحلل هيدروكسيد الألومنيوم في البوكسيت، ليتم الحصول على محلولٍ من مادة [Al(OH)-4] المعروفة باسم الصودا.
صهر الألمنيوم
الصهر هو العملية التي يتم خلالها استخلاص الألمنيوم من الألومينا، يتم تنفيذ ذلك من خلال عملية اسمها هول هيرو (بالإنجليزية: Hall-Heroult)، التي اخترعها في عام 1886م تشارلز مارتن هول وبول هيرولت، حيث يتم الصهر في أواني اختزال فولاذية، وتستخدم أقطاب الكربون لتمرير التيار كهربائي، ثم يضاف الألومينا إلى السطح المصهور فيرسب الألمنيوم الذي يمكن جمعه ثم يصب الألمنيوم المصهور في قوالب لتشكيل سبيكة، ويكون نقياً في هذه المرحلة بنسبة تصل إلى 99.8٪.
مواصفات الألمنيوم
الألمنيوم معدن قوي وخفيف الوزن، يقاوم الحرارة والتآكل بشكل جيد، وهو موصل جيد للكهرباء، وهو متوفر بكثرة في القشرة الأرضية، فهو ثالث أكثر العناصر وفرة بعد عنصرالأكسجين وعنصر السيليكون ، ويعتبر قليل الكلفة نسبياً.
وتعرف عليه لأول مرة الكيميائي الإنجليزي السير همفري ديفي (بالإنجليزية: Sir Humphry Davy) عام 1809م، وله الصيغة الكيميائية (Al) في الجدول الدوري للعناصر.
استخدامات الألمنيوم
تشمل بعض الاستخدامات الأكثر شيوعًا للألمنيوم ما يلي:
- تصنيع السيارات والطائرات والقطارات وسككها ووسائل النقل المختلفة.
- تصنيع عناصر البناء خاصة في العمارات الشاهقة.
- تصنيع المعدات الكهربائية والتلفزيونات والهواتف والحواسيب.
