سنگ معدن آلومینیوم. از استخراج تا به دست آوردن فلز. کشورهای پیشرو در تولید آلومینیوم کدام سنگ معدن برای تولید آلومینیوم استفاده می شود

در صنعت مدرن، سنگ معدن آلومینیوم محبوب ترین ماده خام است. توسعه سریع علم و فناوری امکان گسترش دامنه کاربرد آن را فراهم کرده است. سنگ معدن آلومینیوم چیست و کجا استخراج می شود در این مقاله توضیح داده شده است.

اهمیت صنعتی آلومینیوم

آلومینیوم رایج ترین فلز در نظر گرفته می شود. از نظر تعداد ذخایر در پوسته زمین در رتبه سوم قرار دارد. آلومینیوم همچنین برای همه به عنوان عنصری در جدول تناوبی شناخته شده است که متعلق به فلزات سبک است.

سنگ معدن آلومینیوم یک ماده خام طبیعی است که از آن عمدتاً از بوکسیت استخراج می شود که حاوی اکسیدهای آلومینیوم (آلومینا) در بیشترین مقدار - از 28 تا 80٪ است. سنگ های دیگر - آلونیت، نفلین و نفلین آپاتیت نیز به عنوان مواد اولیه برای تولید آلومینیوم استفاده می شوند، اما کیفیت پایین تری دارند و حاوی آلومینا به میزان قابل توجهی هستند.

آلومینیوم رتبه اول را در متالورژی غیر آهنی دارد. واقعیت این است که با توجه به ویژگی های آن در بسیاری از صنایع استفاده می شود. بنابراین، این فلز در مهندسی حمل و نقل، تولید بسته بندی، ساخت و ساز و برای ساخت کالاهای مصرفی مختلف استفاده می شود. آلومینیوم همچنین به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود.

برای درک اهمیت آلومینیوم برای بشریت کافی است نگاهی دقیق تر به وسایل خانه ای که هر روز از آنها استفاده می کنیم بیندازیم. بسیاری از اقلام خانگی از آلومینیوم ساخته شده اند: اینها قطعات لوازم الکتریکی (یخچال، ماشین لباسشویی و غیره)، ظروف، تجهیزات ورزشی، سوغاتی ها، عناصر داخلی هستند. آلومینیوم اغلب برای تولید انواع ظروف و بسته بندی استفاده می شود. به عنوان مثال، قوطی یا ظروف فویل یکبار مصرف.

انواع سنگ معدن آلومینیوم

آلومینیوم در بیش از 250 ماده معدنی یافت می شود. از این میان، با ارزش ترین آنها برای صنعت بوکسیت، نفلین و آلونیت هستند. بیایید با جزئیات بیشتری به آنها نگاه کنیم.

سنگ معدن بوکسیت

آلومینیوم به شکل خالص در طبیعت وجود ندارد. عمدتاً از سنگ معدن آلومینیوم - بوکسیت به دست می آید. این ماده معدنی است که بیشتر از هیدروکسیدهای آلومینیوم و همچنین اکسیدهای آهن و سیلیکون تشکیل شده است. بوکسیت به دلیل داشتن آلومینا بالا (40 تا 60 درصد) به عنوان ماده اولیه برای تولید آلومینیوم استفاده می شود.

خواص فیزیکی سنگ معدن آلومینیوم:

کانی مات از رنگ های قرمز و خاکستری با سایه های مختلف؛
سختی قوی ترین نمونه ها در مقیاس کانی شناسی 6 است.
چگالی بوکسیت، بسته به ترکیب شیمیایی، بین 2900-3500 کیلوگرم بر متر مکعب است.

ذخایر سنگ بوکسیت در استوایی و منطقه گرمسیریزمین. ذخایر باستانی بیشتری در روسیه قرار دارد.

سنگ معدن آلومینیوم بوکسیت چگونه تشکیل می شود؟

بوکسیت از مونوهیدرات آلومینا، بوهمیت و دیاسپور، هیدرارژیلیت تری هیدرات و مواد معدنی مرتبط هیدروکسید و اکسید آهن تشکیل می شود.

بسته به ترکیب عناصر سازنده طبیعت، سه گروه سنگ معدن بوکسیت متمایز می شوند:

بوکسیت مونوهیدرات - حاوی آلومینا به شکل مونوهیدرات است.
تری هیدرات - چنین مواد معدنی از آلومینا به شکل تری هیدرات تشکیل شده است.
مخلوط - این گروه شامل سنگ معدن های آلومینیوم قبلی به صورت ترکیبی است.

رسوبات مواد خام در اثر هوازدگی سنگهای اسیدی، قلیایی و گاهی بازی یا در نتیجه رسوب تدریجی مقادیر زیادی آلومینا در بستر دریا و دریاچه ایجاد می شود.

سنگ معدن آلونیت

این نوع رسوب حاوی حداکثر 40 درصد اکسید آلومینیوم است. سنگ آلونیت در حوضه های آبی و مناطق ساحلی تحت شرایط فعالیت شدید هیدروترمال و آتشفشانی تشکیل می شود. نمونه ای از این ذخایر دریاچه زاگلینسکو در قفقاز کوچک است.

سنگ متخلخل است. عمدتاً از کائولینیت ها و هیدرومیکاس ها تشکیل شده است. سنگ معدن با محتوای آلونیت بیش از 50 درصد مورد توجه صنعتی است.

نفلین

این یک سنگ معدن آلومینیوم با منشا آذرین است. این یک سنگ قلیایی کاملا کریستالی است. بسته به ترکیب و ویژگی های فن آوری فرآوری، چندین درجه از سنگ معدن نفلین متمایز می شود:

درجه اول - 60-90٪ نفلین؛ حاوی بیش از 25٪ آلومینا است. پردازش با پخت انجام می شود.
درجه دوم - 40-60٪ نفلین، مقدار آلومینا کمی کمتر است - 22-25٪. غنی سازی در طول پردازش مورد نیاز است.
درجه سوم مواد معدنی نفلین است که ارزش صنعتی ندارد.

تولید جهانی سنگ معدن آلومینیوم

سنگ معدن آلومینیوم اولین بار در نیمه اول قرن نوزدهم در جنوب شرقی فرانسه، در نزدیکی شهر باکس استخراج شد. نام بوکسیت از اینجا می آید. ابتدا این توسعه یافت با سرعت کم. اما زمانی که بشریت متوجه شد کدام سنگ معدن آلومینیوم برای تولید مفید است، دامنه کاربرد آلومینیوم به طور قابل توجهی گسترش یافت. بسیاری از کشورها جستجو برای ذخایر در قلمرو خود را آغاز کرده اند. بنابراین، تولید جهانی سنگ معدن آلومینیوم به تدریج شروع به افزایش کرد. اعداد و ارقام این واقعیت را تأیید می کند. به این ترتیب، اگر در سال 1913 حجم جهانی سنگ معدنی 540 هزار تن بود، در سال 2014 بیش از 180 میلیون تن بود.

تعداد کشورهای استخراج کننده سنگ معدن آلومینیوم نیز به تدریج افزایش یافت. امروزه حدود 30 مورد از آنها وجود دارد، اما در طول 100 سال گذشته، کشورها و مناطق پیشرو دائماً تغییر کرده اند. بنابراین، در آغاز قرن بیستم، رهبران جهان در استخراج سنگ معدن آلومینیوم و تولید آن، آمریکای شمالی و اروپای غربی. این دو منطقه حدود 98 درصد از تولید جهانی را به خود اختصاص داده اند. چندین دهه بعد، از نظر شاخص های کمی صنعت آلومینیوم، آمریکای لاتین و اتحاد جماهیر شوروی. و در حال حاضر در دهه 1950-1960، آمریکای لاتین از نظر تولید پیشتاز شد. و در دهه 1980-1990. یک پیشرفت سریع در آلومینیوم و آفریقا وجود داشت. در روند فعلی جهانی، کشورهای پیشرو اصلی در تولید آلومینیوم استرالیا، برزیل، چین، گینه، جامائیکا، هند، روسیه، سورینام، ونزوئلا و یونان هستند.

ذخایر سنگ معدن در روسیه

روسیه از نظر تولید سنگ آلومینیم در رتبه هفتم جهان قرار دارد. اگرچه ذخایر سنگ آلومینیوم در روسیه فلز را برای کشور فراهم می کند مقادیر زیاد، تامین کامل صنعت کافی نیست. بنابراین دولت مجبور به خرید بوکسیت از کشورهای دیگر است.

در مجموع، 50 ذخایر سنگ معدن در روسیه وجود دارد. این عدد هم شامل مکان هایی است که این ماده معدنی در آنجا استخراج می شود و هم ذخایری که هنوز توسعه نیافته اند.

بیشتر ذخایر سنگ معدن در بخش اروپایی کشور واقع شده است. در اینجا آنها در Sverdlovsk، Arkhangelsk واقع شده اند، منطقه بلگورود، در جمهوری کومی. تمامی این مناطق شامل 70 درصد کل ذخایر سنگ معدنی اثبات شده کشور می باشد.

سنگ معدن آلومینیوم در روسیه هنوز از ذخایر قدیمی بوکسیت استخراج می شود. چنین مناطقی شامل میدان Radynskoye در منطقه لنینگراد است. همچنین روسیه به دلیل کمبود مواد اولیه از سایر سنگ معدن های آلومینیوم استفاده می کند که ذخایر آن از ذخایر معدنی بی کیفیت تری برخوردار است. اما همچنان برای مقاصد صنعتی مناسب هستند. بنابراین، در روسیه، سنگ معدن نفلین در مقادیر زیادی استخراج می شود، که به دست آوردن آلومینیوم را نیز ممکن می کند.

فهرست [-]

آلومینیوم فلزی است که با یک فیلم اکسید نقره مات پوشانده شده است که ویژگی های آن محبوبیت آن را تعیین می کند: نرمی، سبکی، شکل پذیری، استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، هدایت الکتریکی و عدم سمیت. در فن آوری های پیشرفته مدرن، استفاده از آلومینیوم به عنوان یک ماده ساختاری و چند منظوره جایگاه پیشرو دارد. بیشترین ارزش برای صنعت به عنوان منبع آلومینیوم، مواد اولیه طبیعی است. بوکسیتیک جزء سنگی به شکل بوکسیت، آلونیت و نفلین است.

انواع سنگ های معدنی حاوی آلومینا

بیش از 200 ماده معدنی حاوی آلومینیوم شناخته شده است. تنها سنگی که بتواند شرایط زیر را برآورده کند منبع مواد خام محسوب می شود:

مواد خام طبیعی باید دارای محتوای بالایی از اکسیدهای آلومینیوم باشند.
سپرده باید با امکان سنجی اقتصادی توسعه صنعتی آن مطابقت داشته باشد.
سنگ باید حاوی مواد خام آلومینیوم به شکلی باشد که بتوان آن را به شکل خالص با روش های شناخته شده استخراج کرد.

ویژگی سنگ طبیعی بوکسیت

ذخایر طبیعی بوکسیت، نفلین، آلونیت، خاک رس و کائولن می توانند به عنوان منبع مواد خام مورد استفاده قرار گیرند. بوکسیت بیشترین اشباع را از ترکیبات آلومینیوم دارد. رس ها و کائولن ها رایج ترین سنگ ها با محتوای آلومینا قابل توجهی هستند. رسوبات این مواد معدنی در سطح زمین یافت می شود. بوکسیتدر طبیعت فقط به شکل یک ترکیب دوتایی از فلز با اکسیژن وجود دارد. این ترکیب از کوه طبیعی استخراج می شود سنگ معدنبه شکل بوکسیت، متشکل از اکسیدهای چندین عنصر شیمیایی: آلومینیوم، پتاسیم، سدیم، منیزیم، آهن، تیتانیوم، سیلیکون، فسفر. بسته به ذخایر، بوکسیت حاوی 28 تا 80 درصد آلومینا است. این ماده اولیه اصلی برای به دست آوردن یک فلز منحصر به فرد است. کیفیت بوکسیت به عنوان ماده اولیه آلومینیوم به میزان آلومینا آن بستگی دارد. این امر فیزیکی را تعیین می کند خواصبوکسیت:

این کانی دارای ساختار کریستالی پنهان یا در حالت بی شکل است. بسیاری از مواد معدنی دارای اشکال سخت شده هیدروژل با ترکیب ساده یا پیچیده هستند.
رنگ بوکسیت در نقاط مختلف معدن از تقریبا سفید تا قرمز متغیر است رنگهای تیره. رسوباتی با رنگ سیاه ماده معدنی وجود دارد.
چگالی مواد معدنی حاوی آلومینیوم به ترکیب شیمیایی آنها بستگی دارد و حدود 3500 کیلوگرم بر متر مکعب است.
ترکیب شیمیایی و ساختار بوکسیت تعیین کننده جامد است خواصمعدنی قوی ترین کانی ها دارای سختی 6 واحد در مقیاس پذیرفته شده در کانی شناسی هستند.
بوکسیت به عنوان یک ماده معدنی طبیعی دارای تعدادی ناخالصی است که اغلب اینها اکسیدهای آهن، کلسیم، منیزیم، منگنز و ناخالصی های ترکیبات تیتانیوم و فسفر است.

بوکسیت ها، کائولن ها و خاک رس ها حاوی ناخالصی های ترکیبات دیگری هستند که در طی فرآوری مواد خام به صنایع جداگانه ای جدا می شوند. فقط در روسیه از ذخایر با ذخایر سنگی که حاوی غلظت کمتری از آلومینا هستند استفاده می کنند. اخیراً آلومینا از نفلین ها شروع شده است که علاوه بر آلومینا حاوی اکسیدهای فلزاتی مانند پتاسیم، سدیم، سیلیکون و سنگ زاج کم ارزش، آلونیت است.

روشهای پردازش مواد معدنی حاوی آلومینیوم

فناوری تولید آلومینا خالص از سنگ معدن آلومینیوم از زمان کشف این فلز تغییری نکرده است. تجهیزات تولید آن در حال بهبود است و به آن امکان می دهد آلومینیوم خالص تولید کند. مراحل اصلی تولید برای به دست آوردن فلز خالص:

استخراج سنگ معدن از ذخایر توسعه یافته
فرآوری اولیه سنگ های زائد به منظور افزایش غلظت آلومینا یک فرآیند غنی سازی است.
تهیه آلومینا خالص، احیای الکترولیتی آلومینیوم از اکسیدهای آن.

فرآیند تولید با فلز با غلظت 99.99 درصد به پایان می رسد.

استخراج و بهره برداری آلومینا

آلومینا یا اکسیدهای آلومینیوم در طبیعت به شکل خالص خود وجود ندارند. از سنگ معدن آلومینیوم با استفاده از روش های هیدروشیمی استخراج می شود. ذخایر سنگ آلومینیوم در کانسارها معمولا منفجر می شود، فراهم کردن سایتی برای استخراج آن در عمق تقریبی 20 متری، که از آنجا انتخاب شده و برای پردازش بیشتر راه اندازی می شود.

استفاده كردن تجهیزات خاص(صفحه نمایش، طبقه بندی)، سنگ معدن خرد شده و طبقه بندی می شود، سنگ های ضایعات (باطله ها) دور ریخته می شود. در این مرحله از غنی‌سازی آلومینا، روش‌های شستشو و غربال‌گری به‌عنوان سودمندترین روش‌های اقتصادی استفاده می‌شوند.
سنگ معدن خالص شده در کف کارخانه تغلیظ با توده گرم شده سود سوزآور در اتوکلاو مخلوط می شود.
مخلوط از طریق سیستمی از مخازن فولادی با مقاومت بالا عبور داده می شود. کشتی ها مجهز به یک ژاکت بخار هستند که دمای مورد نیاز را حفظ می کند. فشار بخار در 1.5-3.5 مگاپاسکال حفظ می شود تا زمانی که ترکیبات آلومینیوم به طور کامل از سنگ غنی شده به سدیم آلومینات در محلول هیدروکسید سدیم فوق گرم منتقل شوند.
پس از سرد شدن، مایع تحت مرحله فیلتراسیون قرار می گیرد که در نتیجه آن رسوب جامد جدا شده و محلول آلومینات خالص فوق اشباع به دست می آید. با افزودن باقی مانده های هیدروکسید آلومینیوم از چرخه قبلی به محلول حاصل، تجزیه تسریع می شود.
برای خشک کردن نهایی هیدرات اکسید آلومینیوم، از روش کلسینه استفاده می شود.

تولید الکترولیتی آلومینیوم خالص

آلومینیوم خالص با استفاده از یک فرآیند پیوسته تولید می شود که آلومینیوم کلسینه شده را تولید می کند وارد مرحله احیای الکترولیتی می شود. الکترولیزهای مدرن دستگاهی متشکل از قطعات زیر هستند:

ساخته شده از روکش فولادی با روکش بلوک های زغال سنگ و صفحات. در حین کار، یک فیلم متراکم از الکترولیت یخ زده بر روی سطح بدنه حمام تشکیل می شود که پوشش را از تخریب توسط مذاب الکترولیت محافظت می کند.
لایه ای از آلومینیوم مذاب در پایین حمام، به ضخامت 10 تا 20 سانتی متر، به عنوان کاتد در این نصب عمل می کند.
جریان از طریق بلوک های کربنی و میله های فولادی تعبیه شده به مذاب آلومینیوم وارد می شود.
آندها که با استفاده از پین های فولادی بر روی یک قاب آهنی آویزان شده اند، با میله های متصل به مکانیزم بالابر ارائه می شوند. با ادامه احتراق، آند به سمت پایین حرکت می کند و میله ها به عنوان عنصری برای تامین جریان استفاده می شوند.
در کارگاه ها الکترولیزها به صورت متوالی در چند ردیف (دو یا چهار ردیف) نصب می شوند.

تصفیه اضافی آلومینیوم با پالایش

اگر آلومینیوم استخراج شده از دستگاه های الکترولیز الزامات نهایی را برآورده نکند، با پالایش در معرض تصفیه اضافی قرار می گیرد. در صنعت، این فرآیند در یک الکترولیز مخصوص انجام می شود که شامل سه لایه مایع است:

پایین - آلومینیوم تصفیه شده با افزودن حدود 35 درصد مس، به عنوان آند عمل می کند. مس برای سنگین‌تر کردن لایه آلومینیوم وجود دارد؛ مس در آلیاژ آند حل نمی‌شود؛ چگالی آن باید از 3000 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز کند.
لایه میانی مخلوطی از فلوریدها و کلریدهای باریم، کلسیم و آلومینیوم با نقطه ذوب حدود 730 درجه سانتی گراد است.
لایه بالایی - آلومینیوم خالص تصفیه شدهمذابی که در لایه آند حل می شود و به سمت بالا بالا می رود. به عنوان کاتد در این مدار عمل می کند. جریان توسط یک الکترود گرافیتی تامین می شود.

در طی فرآیند الکترولیز، ناخالصی ها در لایه آند و الکترولیت باقی می مانند. بازده آلومینیوم خالص 95-98٪ است. توسعه کانسارهای حاوی آلومینیوم به لطف خواص آلومینیوم که در حال حاضر پس از آهن در صنعت مدرن رتبه دوم را دارد، جایگاه پیشرو در اقتصاد ملی دارد.

اهمیت صنعتی آلومینیوم

سنگ معدن آلومینیوم ماده اولیه طبیعی است که این فلز از آن به دست می آید. عمدتاً از بوکسیت استخراج می شود که حاوی اکسیدهای آلومینیوم (آلومینا) در بیشترین مقدار - از 28 تا 80٪ است. سنگ های دیگر - آلونیت، نفلین و نفلین آپاتیت نیز به عنوان مواد اولیه برای تولید آلومینیوم استفاده می شوند، اما کیفیت پایین تری دارند و حاوی آلومینا به میزان قابل توجهی هستند.

انواع سنگ معدن آلومینیوم

سنگ معدن بوکسیت

خواص فیزیکی سنگ معدن آلومینیوم:

کانی مات از رنگ های قرمز و خاکستری با سایه های مختلف؛
سختی قوی ترین نمونه ها در مقیاس کانی شناسی 6 است.
چگالی بوکسیت، بسته به ترکیب شیمیایی، بین 2900-3500 کیلوگرم بر متر مکعب است.

ذخایر سنگ بوکسیت در مناطق استوایی و گرمسیری زمین متمرکز شده است. ذخایر باستانی بیشتری در روسیه قرار دارد.

سنگ معدن آلومینیوم بوکسیت چگونه تشکیل می شود؟

بسته به ترکیب عناصر سازنده طبیعت، سه گروه سنگ معدن بوکسیت متمایز می شوند:

بوکسیت مونوهیدرات - حاوی آلومینا به شکل مونوهیدرات است.
تری هیدرات - چنین مواد معدنی از آلومینا به شکل تری هیدرات تشکیل شده است.
مخلوط - این گروه شامل سنگ معدن های آلومینیوم قبلی به صورت ترکیبی است.

سنگ معدن آلونیت

نفلین

درجه اول - 60-90٪ نفلین؛ حاوی بیش از 25٪ آلومینا است. پردازش با پخت انجام می شود.
درجه دوم - 40-60٪ نفلین، مقدار آلومینا کمی کمتر است - 22-25٪. غنی سازی در طول پردازش مورد نیاز است.
درجه سوم مواد معدنی نفلین است که ارزش صنعتی ندارد.

تولید جهانی سنگ معدن آلومینیوم

سنگ معدن آلومینیوم اولین بار در نیمه اول قرن نوزدهم در جنوب شرقی فرانسه، در نزدیکی شهر باکس استخراج شد. نام بوکسیت از اینجا می آید. در ابتدا این صنعت با سرعت کم توسعه یافت. اما زمانی که بشریت متوجه شد کدام سنگ معدن آلومینیوم برای تولید مفید است، دامنه کاربرد آلومینیوم به طور قابل توجهی گسترش یافت. بسیاری از کشورها جستجو برای ذخایر در قلمرو خود را آغاز کرده اند. بنابراین، تولید جهانی سنگ معدن آلومینیوم به تدریج شروع به افزایش کرد. اعداد و ارقام این واقعیت را تأیید می کند. به این ترتیب، اگر در سال 1913 حجم جهانی سنگ معدنی 540 هزار تن بود، در سال 2014 بیش از 180 میلیون تن بود.

تعداد کشورهای استخراج کننده سنگ معدن آلومینیوم نیز به تدریج افزایش یافت. امروزه حدود 30 مورد از آنها وجود دارد، اما در طول 100 سال گذشته، کشورها و مناطق پیشرو دائماً تغییر کرده اند. بنابراین، در آغاز قرن بیستم، رهبران جهان در استخراج سنگ معدن آلومینیوم و تولید آن، آمریکای شمالی و اروپای غربی بودند. این دو منطقه حدود 98 درصد از تولید جهانی را به خود اختصاص داده اند. پس از چندین دهه، کشورها از نظر شاخص های کمی صنعت آلومینیوم پیشتاز شدند. اروپای شرقی، آمریکای لاتین و اتحاد جماهیر شوروی. و در حال حاضر در دهه 1950-1960، آمریکای لاتین از نظر تولید پیشتاز شد. و در دهه 1980-1990. پیشرفت سریعی در صنعت آلومینیوم در استرالیا و آفریقا ایجاد شد. در روند فعلی جهانی، کشورهای پیشرو اصلی در تولید آلومینیوم استرالیا، برزیل، چین، گینه، جامائیکا، هند، روسیه، سورینام، ونزوئلا و یونان هستند.

ذخایر سنگ معدن در روسیه

روسیه از نظر تولید سنگ آلومینیم در رتبه هفتم جهان قرار دارد. اگرچه ذخایر سنگ آلومینیوم در روسیه مقادیر زیادی فلز را در اختیار کشور قرار می دهد، اما برای تامین کامل این صنعت کافی نیست. بنابراین دولت مجبور به خرید بوکسیت از کشورهای دیگر است.

بیشتر ذخایر سنگ معدن در بخش اروپایی کشور واقع شده است. در اینجا آنها در مناطق Sverdlovsk، Arkhangelsk، Belgorod، در جمهوری کومی قرار دارند. تمامی این مناطق شامل 70 درصد کل ذخایر سنگ معدنی اثبات شده کشور می باشد.

بوکسیت سنگ معدن اصلی برای تولید آلومینیوم است. تشکیل رسوبات با فرآیند هوازدگی و انتقال مواد همراه است که علاوه بر هیدروکسیدهای آلومینیوم حاوی عناصر شیمیایی دیگری نیز می باشد. فناوری استخراج فلزات فرآیندی مقرون به صرفه را فراهم می کند تولید صنعتیبدون تولید زباله

بوکسیت سنگ معدن اصلی برای تولید آلومینیوم است

ویژگی های کانی معدنی

نام ماده اولیه معدنی معدن آلومینیوم از نام منطقه ای در فرانسه می آید که برای اولین بار این ذخایر کشف شد. بوکسیت از هیدروکسیدهای آلومینیوم تشکیل شده و حاوی مواد معدنی رسی، اکسیدهای آهن و هیدروکسیدها به عنوان ناخالصی است.

توسط ظاهربوکسیت سنگی سنگی یا کمتر معمولی رسی مانند است که بافتی یکنواخت یا لایه لایه دارد. بسته به شکل وقوع در پوسته زمین، می تواند متراکم یا متخلخل باشد. مواد معدنی بر اساس ساختارشان به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

آواری - کنگلومرا، شن، ماسه سنگ، پلیتیک؛
concretionary - حبوبات، oolitic.

بخش اعظم سنگ به شکل آخال ها حاوی تشکیلات اولیتی از اکسیدهای آهن یا آلومینا است. سنگ معدن بوکسیت معمولاً به رنگ قهوه ای یا آجری است، اما نهشته هایی از رنگ های سفید، قرمز، خاکستری و زرد وجود دارد.

مواد معدنی اصلی برای تشکیل سنگ معدن عبارتند از:

دیاسپورا
هیدروگوتیت؛
گوتیت؛
بوهمیت
gibbsite;
کائولینیت؛
ایلمنیت؛
آلومینوماتیت؛
کلسیت؛
سیدریت
میکا

بوکسیت های پلت فرم، ژئوسنکلینال و جزایر اقیانوسی وجود دارد. ذخایر سنگ آلومینیوم در نتیجه انتقال محصولات هوازدگی سنگ ها و به دنبال آن رسوب گذاری آنها و تشکیل رسوب به وجود آمد.

بوکسیت صنعتی حاوی 60-28 درصد آلومینا است. هنگام استفاده از سنگ معدن، نسبت دومی به سیلیکون نباید کمتر از 2-2.5 باشد.

گالری: سنگ بوکسیت (25 عکس)

بوکسیت (فیلم)

کانسارها و استخراج مواد اولیه

مواد خام اصلی برای تولید آلومینیوم صنعتی در فدراسیون روسیه، بوکسیت، سنگ معدن نفلین و کنسانتره آنها است که در شبه جزیره کولا متمرکز شده است.

ذخایر بوکسیت در روسیه با مواد خام با کیفیت پایین و شرایط سخت معدنی و معدنی زمین شناسی مشخص می شود. 44 ذخایر اکتشاف شده در داخل ایالت وجود دارد که تنها یک چهارم آنها مورد بهره برداری قرار می گیرد.

تولید اصلی بوکسیت توسط JSC Sevuralboxytruda انجام می شود. با وجود ذخایر مواد خام سنگ معدن، عرضه شرکت های فرآوری نابرابر است. 15 سال است که کمبود نفلین و بوکسیت وجود دارد که منجر به واردات آلومینا می شود.

ذخایر بوکسیت جهان در 18 کشور واقع در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری متمرکز شده است. محل بوکسیت با بالاترین کیفیت به مناطق هوازدگی سنگ های آلومینوسیلیکات در شرایط مرطوب محدود می شود. در این مناطق است که بخش عمده ای از عرضه جهانی مواد اولیه قرار دارد.

بزرگترین ذخایر در گینه متمرکز شده است. استرالیا در استخراج مواد خام سنگ معدن پیشتاز جهان است. برزیل دارای 6 میلیارد تن ذخایر، ویتنام - 3 میلیارد تن، ذخایر باکیفیت بوکسیت هند 2.5 میلیارد تن، اندونزی - 2 میلیارد تن است. بخش عمده سنگ معدن در اعماق این کشورها متمرکز شده است.

بوکسیت به روش های باز و زیرزمینی استخراج می شود. فرآیند تکنولوژیکیفرآوری مواد خام به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد و شامل اجرای مرحله ای کار می شود.

در مرحله اول، آلومینا تحت تأثیر معرف های شیمیایی تشکیل می شود و در مرحله دوم، جزء فلزی با الکترولیز از نمک فلوراید مذاب از آن استخراج می شود.

چندین روش برای تشکیل آلومینا استفاده می شود:

تف جوشی؛
هیدروشیمیایی;
ترکیب شده.

کاربرد روش ها به غلظت آلومینیوم در سنگ معدن بستگی دارد. بوکسیت با کیفیت پایین به روشی پیچیده پردازش می شود. مخلوط سودا، سنگ آهک و بوکسیت به دست آمده در نتیجه تف جوشی با محلول شسته می شود. هیدروکسید فلزی که در نتیجه عملیات شیمیایی تشکیل شده است جدا شده و تحت فیلتراسیون قرار می گیرد.

خط فرآوری بوکسیت (فیلم)

کاربرد منابع معدنی

استفاده از بوکسیت در شاخه های مختلف تولید صنعتی به دلیل تطبیق پذیری ماده اولیه در ترکیب معدنی و خواص فیزیکی آن است. بوکسیت سنگ معدنی است که از آن آلومینیوم و آلومینا استخراج می شود.

استفاده از بوکسیت در متالورژی آهنی به عنوان یک شار هنگام ذوب فولاد با اجاق باز بهبود می یابد. مشخصات فنیمحصولات

در تولید الکتروکوندوم، از خواص بوکسیت برای تشکیل یک ماده فوق‌مقاوم و مقاوم در برابر آتش (کروندوم مصنوعی) در نتیجه ذوب در کوره‌های الکتریکی با مشارکت آنتراسیت به عنوان عامل کاهنده و براده‌های آهن استفاده می‌شود.

بوکسیت معدنی با محتوای آهن کم در ساخت سیمان های مقاوم در برابر آتش و سخت شدن سریع استفاده می شود. علاوه بر آلومینیوم، آهن، تیتانیوم، گالیم، زیرکونیوم، کروم، نیوبیم و TR (عناصر خاکی کمیاب) از مواد خام سنگ معدن استخراج می شود.

بوکسیت برای تولید رنگ، مواد ساینده و جاذب استفاده می شود. سنگ معدن با محتوای آهن کم در ساخت ترکیبات نسوز استفاده می شود.

سنگ معدن آلومینیوم بیشترین محبوبیت را در صنعت مدرن به دست آورده است. آلومینیوم رایج ترین فلز در بین تمام فلزات موجود روی زمین است. علاوه بر این، از نظر تعداد رسوبات در روده های زمین، مقام سوم را در رتبه بندی دارد. همچنین آلومینیوم سبک ترین فلز است. سنگ معدن آلومینیوم سنگی است که به عنوان ماده ای عمل می کند که فلز از آن به دست می آید. آلومینیوم دارای مواد شیمیایی خاصی است و مشخصات فیزیکی، که امکان انطباق کاربرد آن را با حوزه های کاملاً متفاوت فعالیت های انسانی فراهم می کند. بنابراین آلومینیوم در صنایعی مانند مهندسی مکانیک، خودروسازی، ساخت و ساز، در تولید انواع ظروف و بسته بندی، تجهیزات الکتریکی و سایر کالاهای مصرفی کاربرد وسیعی یافته است. تقریباً تمام لوازم خانگی که هر روز توسط انسان ها استفاده می شود، به مقداری یا مقداری دیگر حاوی آلومینیوم است.

استخراج آلومینیوم

تعداد زیادی از مواد معدنی وجود دارد که زمانی وجود این فلز در آنها کشف شده است. دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که این فلز را می توان از بیش از 250 ماده معدنی استخراج کرد. با این حال، استخراج فلز مطلقاً از همه سنگ ها سودآور نیست، بنابراین، در بین انواع مختلف، با ارزش ترین سنگ معدن آلومینیوم وجود دارد که فلز از آن به دست می آید. اینها عبارتند از: بوکسیت، نفلین و آلونیت. در بین تمام سنگ معدن های آلومینیوم، بیشترین مقدار آلومینیوم در بوکسیت یافت می شود. آنها حاوی حدود 50٪ اکسید آلومینیوم هستند. به عنوان یک قاعده، ذخایر بوکسیت مستقیماً روی آن قرار دارند سطح زمیندر مقادیر کافی بوکسیت سنگی مات است که به رنگ قرمز یا خاکستری است. قوی ترین نمونه های بوکسیت در مقیاس کانی شناسی در 6 امتیاز رتبه بندی شده اند. آنها در چگالی های مختلف از 2900 تا 3500 کیلوگرم بر متر مکعب هستند که مستقیماً به ترکیب شیمیایی بستگی دارد. سنگ معدن بوکسیت با ترکیب آنها متمایز می شود ترکیب شیمیاییکه شامل هیدروکسیدهای آلومینیوم، اکسیدهای آهن و سیلیکون و همچنین از 40 تا 60 درصد آلومینا است که ماده اولیه اصلی تولید آلومینیوم است. شایان ذکر است که استوایی و گرمسیری است کمربندهای زمینیمنطقه اصلی معروف به ذخایر سنگ معدن بوکسیت است. برای هسته زایی بوکسیت، مشارکت چندین جزء از جمله هیدرات آلومینا مونوهیدرات، بوهمیت، دیاسپور و همچنین انواع کانی های هیدروکسید آهن به همراه اکسید آهن ضروری است. هوازدگی سنگ های اسیدی، قلیایی و در برخی موارد بازی و همچنین ته نشین شدن آهسته آلومینا در کف مخازن منجر به تشکیل سنگ معدن بوکسیت می شود. از دو تن آلومینا، آلومینیوم نصف آن می شود - 1 تن. و برای دو تن آلومینا باید حدود 4.5 تن بوکسیت استخراج شود. آلومینیوم را می توان از نفلین ها و آلونیت ها نیز به دست آورد. اولی، بسته به درجه آنها، می تواند حاوی 22٪ تا 25٪ آلومینا باشد. در حالی که آلونیت ها کمی پایین تر از بوکسیت ها هستند و از 40٪ اکسید آلومینیوم تشکیل شده اند.

سنگ معدن آلومینیوم روسیه

فدراسیون روسیه از نظر میزان استخراج سنگ معدن آلومینیوم در بین تمام کشورهای جهان در رتبه هفتم قرار دارد. شایان ذکر است که این ماده اولیه در قلمرو است دولت روسیهدر مقادیر عظیم استخراج می شود. این در حالی است که کشور با کمبود قابل توجهی از این فلز مواجه است و قادر به تامین آن در حجم لازم برای تامین مطلق صنعت نیست. این دلیلی است که روسیه مجبور به خرید سنگ معدن آلومینیوم از کشورهای دیگر و همچنین توسعه ذخایر با سنگ معدنی با کیفیت پایین است. حدود 50 ذخایر در این ایالت وجود دارد که بیشترین تعداد آنها در بخش اروپایی این ایالت واقع شده است. با این حال، Radynkskoye قدیمی ترین ذخیره سنگ معدن آلومینیوم در روسیه است. محل آن منطقه لنینگراد است. از بوکسیت تشکیل شده است که از قدیم الایام ماده اصلی و غیر قابل تعویضی بوده است که متعاقباً از آن آلومینیوم تولید می شود.

تولید آلومینیوم در روسیه

در آغاز قرن بیستم، ظهور صنعت آلومینیوم در روسیه اتفاق افتاد. در سال 1932 بود که اولین کارخانه تولید آلومینیوم در Volkhov ظاهر شد. و قبلاً در 14 می همان سال ، این شرکت برای اولین بار موفق به دریافت یک دسته فلز شد. هر سال، ذخایر جدید سنگ آلومینیم در قلمرو ایالت توسعه می‌یابد و ظرفیت‌های جدیدی به بهره‌برداری می‌رسد که در طول جنگ جهانی دوم به طور چشمگیری گسترش می‌یابد. دوره پس از جنگ برای کشور با افتتاح شرکت های جدید مشخص شد که فعالیت اصلی آنها تولید کالاهای تولیدی بود که ماده اصلی آن آلیاژهای آلومینیوم بود. همزمان کارخانه آلومینا پیکالفسکی به بهره برداری رسید. روسیه به دلیل انواع کارخانه های خود مشهور است که به لطف آنها آلومینیوم تولید می کند. از این میان، UC Rusal نه تنها در داخل کشور روسیه، بلکه در سراسر جهان بزرگترین محسوب می شود. او در سال 2015 موفق به تولید حدود 3.603 میلیون تن آلومینیوم شد و در سال 2012 این شرکت به 4.173 میلیون تن فلز رسید.



آلومینیوم (Al)، 13







1.61 (مقیاس پالینگ)


اول: 577.5 (5.984) kJ/mol (eV) دوم: 1816.7 (18.828) kJ/mol (eV)
جامد
2.6989 گرم بر سانتی متر مکعب
660 درجه سانتیگراد، 933.5 K
2518.82 درجه سانتیگراد، 2792 K
10.75 کیلوژول بر مول
284.1 کیلوژول بر مول
24.35 24.2 J/(K mol)
10.0 cm³/mol
صورت مکعبی محور


(300 K) 237 W/(mK)

کاراکتر کد

نشان می دهد که آلومینیوم قابل بازیافت است آلومینیوم- عنصر گروه سیزدهم جدول تناوبی عناصر شیمیایی (طبق طبقه بندی قدیمی - عنصری از زیر گروه اصلی گروه IIIدوره سوم، با عدد اتمی 13. با علامت Al (lat. آلومینیوم). متعلق به گروه فلزات سبک است. رایج ترین فلز و سومین عنصر شیمیایی فراوان در پوسته زمین (پس از اکسیژن و سیلیکون). ماده ساده آلومینیوم- یک فلز پارامغناطیس سبک وزن به رنگ سفید نقره ای که به راحتی شکل می گیرد، ریخته گری و ماشین می شود. آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی و الکتریکی بالا و مقاومت در برابر خوردگی به دلیل تشکیل سریع لایه‌های اکسیدی قوی است که سطح را از برهمکنش بیشتر محافظت می‌کند.

داستان

آلومینیوم برای اولین بار توسط فیزیکدان دانمارکی هانس ارستد در سال 1825 با اثر آمالگام پتاسیم بر روی کلرید آلومینیوم و سپس تقطیر جیوه به دست آمد. نام عنصر از لات گرفته شده است. آلومینیوم- زاج قبل از کشف روش صنعتی برای تولید آلومینیوم، این فلز گرانتر از طلا بود. در سال 1889، انگلیسی ها که می خواستند شیمیدان بزرگ روسی D.I. Mendeleev را با هدیه ای غنی تجلیل کنند، ترازوهای ساخته شده از طلا و آلومینیوم را به او هدیه کردند.

اعلام وصول

آلومینیوم یک پیوند شیمیایی قوی با اکسیژن ایجاد می کند. در مقایسه با سایر فلزات، بازیافت آلومینیوم از سنگ معدن به دلیل واکنش پذیری و واکنش پذیری بالا دشوارتر است. درجه حرارت بالاذوب بیشتر سنگ معدن خود (مانند بوکسیت). احیای مستقیم با کربن را نمی توان استفاده کرد زیرا قدرت احیای آلومینیوم بیشتر از کربن است. احیای غیرمستقیم برای به دست آوردن محصول میانی Al4C3 امکان پذیر است که در دمای 1900-2000 درجه سانتیگراد تجزیه می شود و آلومینیوم را تشکیل می دهد. این روش در حال توسعه است، اما به نظر می رسد سودآورتر از فرآیند هال-هروولت باشد، زیرا به انرژی کمتری نیاز دارد و منجر به تشکیل CO2 کمتری می شود. روش مدرنفرآیند هال-هروولت به طور مستقل توسط چارلز هال آمریکایی و پل هرولت فرانسوی در سال 1886 توسعه یافت. این شامل حل کردن اکسید آلومینیوم Al2O3 در کرایولیت مذاب Na3AlF6 و به دنبال آن الکترولیز با استفاده از کک مصرفی یا الکترودهای آند گرافیت است. این روش تولید به مقادیر بسیار زیادی برق نیاز دارد و بنابراین تنها در قرن بیستم کاربرد صنعتی پیدا کرد. برای تولید 1000 کیلوگرم آلومینیوم خام، 1920 کیلوگرم آلومینا، 65 کیلوگرم کرایولیت، 35 کیلوگرم فلوراید آلومینیوم، 600 کیلوگرم الکترود گرافیتی آند و حدود 17 مگاوات ساعت برق (~61 GJ) مورد نیاز است. یک روش آزمایشگاهی برای تولید آلومینیوم توسط فردریش ویلر در سال 1827 با احیای کلرید آلومینیوم بی آب با فلز پتاسیم پیشنهاد شد (واکنش زمانی رخ می دهد که بدون دسترسی به هوا گرم شود):

AlCl3+3K→3KCl+Al(سبک نمایش (mathsf (AlCl_(3)+3Krightarrow 3KCl+Al)))

مشخصات فیزیکی

ریزساختار آلومینیوم بر روی سطح اچ شده شمش، خلوص 99.9998 درصد، اندازه بخش قابل مشاهده حدود 55×37 میلی متر

فلز نقره ای سفید، سبک وزن
چگالی - 2712 کیلوگرم بر متر مکعب
نقطه ذوب آلومینیوم فنی 658 درجه سانتیگراد است، برای آلومینیوم با خلوص بالا - 660 درجه سانتیگراد
گرمای ویژه همجوشی - 390 کیلوژول بر کیلوگرم
نقطه جوش - 2500 درجه سانتیگراد
گرمای ویژه تبخیر - 10.53 MJ/kg
ظرفیت گرمایی ویژه - 897 J/kg K
استحکام کششی آلومینیوم ریخته‌گری - 10-12 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع، قابل تغییر شکل - 18-25 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع، آلیاژها - 38-42 کیلوگرم بر میلی‌متر مربع
سختی برینل - 24…32 کیلوگرم بر میلی متر مربع
شکل پذیری بالا: فنی - 35٪، خالص - 50٪، نورد شده به ورق های نازک و حتی فویل
مدول یانگ - 70 گیگا پاسکال
آلومینیوم دارای رسانایی الکتریکی بالا (37·106 S/m) و هدایت حرارتی (203.5 W/(m·K))، 65 درصد رسانایی الکتریکی مس و دارای بازتاب نور بالا است.
پارامغناطیس ضعیف
ضریب دمای انبساط خطی 24.58·10-6 K-1 (20…200 درجه سانتیگراد).
مقاومت ویژه 0.0262..0.0295 اهم mm²/m
ضریب دمایی مقاومت الکتریکی 4.3·10-3 K-1. آلومینیوم در دمای 1.2 کلوین به حالت ابررسانا می رود.

آلومینیوم تقریباً با تمام فلزات آلیاژهایی تشکیل می دهد. بهترین آلیاژهای شناخته شده مس و منیزیم (دورالومین) و سیلیکون (سیلومین) هستند.

بودن در طبیعت

شیوع

از نظر شیوع در پوسته زمین، رتبه اول را در بین فلزات و رتبه سوم را در بین عناصر دارد و پس از اکسیژن و سیلیکون در رتبه دوم قرار دارد. غلظت جرمی آلومینیوم در پوسته زمین، به گفته محققان مختلف، از 7.45 تا 8.14 درصد برآورد شده است.

ترکیبات طبیعی آلومینیوم

در طبیعت، آلومینیوم به دلیل فعالیت شیمیایی بالا، تقریباً منحصراً به صورت ترکیبات یافت می شود. برخی از مواد معدنی طبیعی آلومینیوم عبارتند از:

بوکسیت - Al2O3 H2O (با ناخالصی های SiO2، Fe2O3، CaCO3)
نفلین ها - KNa34
آلونیت ها - (Na,K)2SO4 Al2(SO4)3 4Al(OH)3
آلومینا (مخلوط کائولن با ماسه SiO2، سنگ آهک CaCO3، منیزیت MgCO3)
کوراندوم (یاقوت کبود، یاقوت سرخ، سنباده) - Al2O3
فلدسپاتها - (K, Na)2O Al2O3 6SiO2, Ca
کائولینیت - Al2O3 2SiO2 2H2O
بریل (زمرد، آکوامارین) - 3BeO Al2O3 6SiO2
کریزوبریل (الکساندریت) - BeAl2O4.

با این حال، در برخی شرایط کاهشی خاص (دریچه های آتشفشانی) مقادیر ناچیزی از آلومینیوم فلزی بومی یافت شده است. آب های طبیعی حاوی آلومینیوم به شکل ترکیبات شیمیایی کم سمی هستند، به عنوان مثال، فلوراید آلومینیوم. نوع کاتیون یا آنیون در درجه اول به اسیدیته بستگی دارد محیط آبی. غلظت آلومینیوم در بدنه های آبی روسیه از 0.001 تا 10 میلی گرم در لیتر متغیر است. که در آب دریاغلظت آن 0.01 میلی گرم در لیتر است.

ایزوتوپ های آلومینیوم

آلومینیوم طبیعی تقریباً به طور کامل از یک ایزوتوپ منفرد پایدار به نام 27Al، با ردپای ناچیز 26Al، که طولانی ترین عمر است، تشکیل شده است. ایزوتوپ رادیواکتیوبا نیمه عمر 720 هزار سال، در اتمسفر در هنگام شکافتن هسته های آرگون 40Ar توسط پروتون های پرتوهای کیهانی پرانرژی تشکیل شده است.

خواص شیمیایی

در شرایط عادی، آلومینیوم با یک فیلم اکسید نازک و بادوام پوشیده شده است و بنابراین با عوامل اکسید کننده کلاسیک واکنش نمی دهد: H2O، O2، HNO3 (بدون حرارت)، H2SO4، اما با HCl واکنش می دهد. به همین دلیل، آلومینیوم عملاً در معرض خوردگی نیست و بنابراین به طور گسترده ای در صنعت مدرن مورد تقاضا است. با این حال، هنگامی که فیلم اکسید از بین می رود (به عنوان مثال، در تماس با محلول های نمک های آمونیوم NH +، قلیایی های داغ یا در نتیجه ادغام)، آلومینیوم به عنوان یک فلز کاهنده فعال عمل می کند. می توانید با افزودن فلزاتی مانند گالیم، ایندیم یا قلع به آلومینیوم از تشکیل فیلم اکسیدی جلوگیری کنید. در این حالت سطح آلومینیوم توسط یوتکتیک های کم ذوب مبتنی بر این فلزات خیس می شود. به راحتی با مواد ساده واکنش نشان می دهد:

با اکسیژن، تشکیل اکسید آلومینیوم:

4Al+3O2→2Al2O3(سبک نمایش (mathsf (4Al+3O_(2)پیکان راست 2Al_(2)O_(3))))

با هالوژن ها (به جز فلوئور)، تشکیل کلرید آلومینیوم، برمید یا یدید:

2Al+3Hal2→2AlHal3(Hal=Cl,Br,I)(سبک نمایش (mathsf (2Al+3Hal_(2)پیکان راست 2AlHal_(3)(Hal=Cl,Br,I))))

هنگام گرم شدن با سایر غیر فلزات واکنش نشان می دهد:

با فلوئور برای تشکیل فلوراید آلومینیوم:

2Al+3F2→2AlF3 (سبک نمایش (mathsf (2Al+3F_(2)پیکان راست 2AlF_(3)))

با گوگرد، تشکیل سولفید آلومینیوم:

2Al+3S→Al2S3(سبک نمایش (mathsf (2Al+3Srightarrow Al_(2)S_(3))))

با نیتروژن برای تشکیل نیترید آلومینیوم:

2Al+N2→2AlN(سبک نمایش (mathsf (2Al+N_(2)پیکان راست 2AlN)))

با کربن، تشکیل کاربید آلومینیوم:

4Al+3C→Al4C3 (سبک نمایش (mathsf (4Al+3Crightarrow Al_(4)C_(3))))

سولفید و کاربید آلومینیوم کاملاً هیدرولیز شده اند: Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S(سبک نمایش (Al_(2)S_(3)+6H_(2)Orightarrow 2Al(OH)_(3)+3H_(2 ) S))) Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4(سبک نمایش (mathsf (Al_(4)C_(3)+12H_(2)Orightarrow 4Al(OH)_(3)+3CH_(4))) ) با مواد پیچیده:

با آب (پس از برداشتن لایه اکسید محافظ، به عنوان مثال، با ادغام یا محلول های قلیایی داغ):

2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2 (سبک نمایش (mathsf (2Al+6H_(2)Orightarrow 2Al(OH)_(3)+3H_(2))))

با قلیاها (با تشکیل تتراهیدروکسوآلومینات ها و سایر آلومینات ها):

2Al+2NaOH+6H2O→2Na+3H2(سبک نمایش (mathsf (2Al+2NaOH+6H_(2)Orightarrow 2Na+3H_(2))) 2Al+6NaOH→2Na3AlO3+3H2(سبک نمایش (OHal+6N (OHal+3aN) )AlO_(3)+3H_(2))))

به راحتی در اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق حل می شود:

2Al+6HCl→2AlCl3+3H2 (سبک نمایش (ریاضیات (2Al+6HClrightarrow 2AlCl_(3)+3H_(2))) 2Al+3H2SO4→Al2(SO4)3+3H2(سبک نمایش (mathsf (2Al+SOH) (4)پیکان راست Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2))))

هنگامی که گرم می شود، در اسیدها حل می شود - عوامل اکسید کننده که نمک های آلومینیوم محلول را تشکیل می دهند:

8Al+15H2SO4→4Al2(SO4)3+3H2S+12H2O(سبک نمایش (mathsf (8Al+15H_(2)SO_(4)پیکان راست 4Al_(2)(SO_(4))_(3)+3H_(2)S+ 12H_ (2)O))) Al+6HNO3→Al(NO3)3+3NO2+3H2O(سبک نمایش (mathsf (Al+6HNO_(3)پیکان راست Al(NO_(3))_(3)+3NO_(2)+ 3H_ (2) O)))

فلزات را از اکسیدهای آنها کاهش می دهد (آلومینوترمی):

8Al+3Fe3O4→4Al2O3+9Fe(سبک نمایش (mathsf (8Al+3Fe_(3)O_(4)پیکان راست 4Al_(2)O_(3)+9Fe))) 2Al+Cr2O3→Al2O3+2Cr(سبک نمایشگر (2) (2)O_(3)پیکان راست Al_(2)O_(3)+2Cr)))

تولید و بازار

تولید آلومینیوم در میلیون تن اطلاعات موثقی در مورد تولید آلومینیوم قبل از قرن 19 وجود ندارد. (این ادعا که گاهی با ارجاع به تاریخ طبیعی پلینی یافت می شود، مبنی بر اینکه آلومینیوم در زمان امپراتور تیبریوس شناخته می شد، بر اساس تفسیر نادرستی از منبع است). در سال 1825، فیزیکدان دانمارکی هانس کریستین اورستد چندین میلی گرم فلز آلومینیوم به دست آورد و در سال 1827 فردریش ویلر توانست دانه های آلومینیوم را جدا کند، اما بلافاصله با یک لایه نازک اکسید آلومینیوم در هوا پوشانده شد. قبل از اواخر نوزدهمقرن، آلومینیوم در مقیاس صنعتی تولید نشد. تنها در سال 1854، هانری سنت کلر دیویل (تحقیقات او توسط ناپلئون سوم تأمین مالی شد، به این امید که آلومینیوم برای ارتش او مفید باشد) اولین روش تولید صنعتی آلومینیوم را اختراع کرد که بر اساس جابجایی آلومینیوم توسط سدیم فلزی از سدیم مضاعف بود. کلرید و آلومینیوم NaCl AlCl3. در سال 1855 اولین شمش فلزی به وزن 8-6 کیلوگرم بدست آمد. در طی 36 سال استفاده، از سال 1855 تا 1890، 200 تن فلز آلومینیوم با استفاده از روش Saint-Clair Deville تولید شد. در سال 1856، او همچنین آلومینیوم را با الکترولیز یک کلرید سدیم-آلومینیوم مذاب به دست آورد. در سال 1885، با استفاده از فناوری پیشنهاد شده توسط نیکولای بکتوف، یک کارخانه تولید آلومینیوم در شهر Gmelingem آلمان ساخته شد. فناوری Beketov تفاوت چندانی با روش Deville نداشت، اما ساده‌تر بود و برهمکنش بین کرایولیت (Na3AlF6) و منیزیم را شامل می‌شد. طی پنج سال، این کارخانه حدود 58 تن آلومینیوم تولید کرد که بیش از یک چهارم کل تولید جهانی این فلز به روش شیمیایی در دوره 1854 تا 1890 است. این روش که تقریباً به طور همزمان توسط چارلز هال در ایالات متحده آمریکا و پل هرو در فرانسه (1886) ابداع شد و بر اساس تولید آلومینیوم با الکترولیز آلومینا حل شده در کرایولیت مذاب بود، پایه و اساس روش مدرن تولید آلومینیوم را ایجاد کرد. از آن زمان، به دلیل پیشرفت در مهندسی برق، تولید آلومینیوم بهبود یافته است. سهم قابل توجهی در توسعه تولید آلومینا توسط دانشمندان روسی K. I. Bayer، D. A. Penyakov، A. N. Kuznetsov، E. I. Zhukovsky، A. A. Yakovkin و دیگران انجام شد. اولین کارخانه ذوب آلومینیوم در روسیه در سال 1932 در شهر Volkhov ساخته شد. صنعت متالورژی اتحاد جماهیر شوروی در سال 1939 47.7 هزار تن آلومینیوم تولید کرد و 2.2 هزار تن دیگر وارد شد. جنگ جهانی دوم تولید آلومینیوم را به شدت تحریک کرد. بنابراین، در سال 1939، تولید جهانی آن، به استثنای اتحاد جماهیر شوروی، 620 هزار تن بود، اما تا سال 1943 به 1.9 میلیون تن افزایش یافت. تا سال 1956، 3.4 میلیون تن آلومینیوم اولیه در جهان تولید شد، در سال 1965 - 5.4 میلیون تن. ، در سال 1980 - 16.1 میلیون تن، در سال 1990 - 18 میلیون تن، در سال 2007، 38 میلیون تن آلومینیوم اولیه در جهان و در سال 2008 - 39.7 میلیون تن تولید شد. رهبران در تولید عبارتند از:

چین PRC (تولید 12.60 میلیون تن در سال 2007 و 13.50 میلیون تن در سال 2008)
روسیه روسیه (3.96/4.20)
کانادا کانادا (3.09/3.10)
ایالات متحده آمریکا (2.55/2.64)
استرالیا استرالیا (1.96/1.96)
برزیل برزیل (1.66/1.66)
هند هند (1.22/1.30)
نروژ نروژ (1.30/1.10)
امارات متحده عربی امارات (0.89/0.92)
بحرین بحرین (0.87/0.87)
آفریقای جنوبی آفریقای جنوبی (0.90/0.85)
ایسلند ایسلند (0.40/0.79)
آلمان آلمان (0.55/0.59)
ونزوئلا ونزوئلا (0.61/0.55)
موزامبیک موزامبیک (0.56/0.55)
تاجیکستان تاجیکستان (0.42/0.42)

در سال 2016، 59 میلیون تن آلومینیوم در بازار جهانی تولید شد، موجودی آن 2.224 میلیون تن و میانگین تولید روزانه 128.6 هزار تن (2013.7) است. در روسیه، انحصارگر تولید آلومینیوم، شرکت آلومینیوم روسیه است که حدود 13 درصد از بازار جهانی آلومینیوم و 16 درصد آلومینا را در اختیار دارد. ذخایر بوکسیت در جهان عملاً نامحدود است، یعنی با پویایی تقاضا تناسب ندارد. تاسیسات موجود می تواند تا 44.3 میلیون تن آلومینیوم اولیه در سال تولید کند. همچنین باید در نظر گرفت که در آینده ممکن است برخی از کاربردهای آلومینیوم به استفاده از مواد کامپوزیتی تغییر جهت دهد. قیمت آلومینیوم (در معاملات در بورس کالای بین المللی) از سال 2007 تا 2015 به طور متوسط 1253-3291 دلار در هر تن بوده است.

کاربرد

به طور گسترده ای به عنوان یک مصالح ساختمانی استفاده می شود. از مزایای اصلی آلومینیوم در این کیفیت می توان به سبکی، چکش خواری برای کوبیدن، مقاومت در برابر خوردگی (در هوا، آلومینیوم فوراً با یک فیلم Al2O3 بادوام پوشانده می شود که از اکسیداسیون بیشتر آن جلوگیری می کند)، رسانایی حرارتی بالا و عدم سمیت ترکیبات آن می باشد. به ویژه، این ویژگی ها آلومینیوم را در تولید ظروف پخت و پز، فویل آلومینیومی در صنایع غذایی و بسته بندی را بسیار محبوب کرده است. سه ویژگی اول آلومینیوم را به ماده اولیه اصلی در صنایع هوانوردی و هوافضا تبدیل کردند اخیرابه تدریج با مواد کامپوزیتی، در درجه اول فیبر کربن جایگزین می شود. عیب اصلی آلومینیوم به عنوان یک ماده ساختاری، استحکام کم آن است، بنابراین برای تقویت آن معمولاً آن را با مقدار کمی مس و منیزیم آلیاژ می کنند (آلیاژ آن دورالومین نامیده می شود). رسانایی الکتریکی آلومینیوم تنها 1.7 برابر کمتر از مس است، در حالی که آلومینیوم تقریباً 4 برابر در هر کیلوگرم ارزانتر است، اما به دلیل چگالی 3.3 برابر کمتر، برای به دست آوردن مقاومت برابر، تقریباً 2 برابر وزن کمتری نیاز دارد. بنابراین، به طور گسترده ای در مهندسی برق برای ساخت سیم ها، محافظت از آنها و حتی در میکروالکترونیک هنگام قرار دادن هادی ها بر روی سطح کریستال های ریز مدار استفاده می شود. هدایت الکتریکی کمتر آلومینیوم (3.7·107 S/m) در مقایسه با مس (5.84·107 S/m)، به منظور حفظ همان مقاومت الکتریکی، با افزایش سطح مقطع هادی‌های آلومینیومی جبران می‌شود. . عیب آلومینیوم به عنوان یک ماده الکتریکی، تشکیل یک لایه اکسید دی الکتریک قوی بر روی سطح آن است که لحیم کاری را دشوار می کند و به دلیل کاهش مقاومت تماس، باعث افزایش گرمایش در اتصالات الکتریکی می شود که به نوبه خود تأثیر منفی می گذارد. قابلیت اطمینان تماس الکتریکی و وضعیت عایق. بنابراین، به ویژه، ویرایش هفتم قوانین نصب برق، که در سال 2002 به تصویب رسید، استفاده از هادی های آلومینیومی با سطح مقطع کمتر از 16 میلی متر مربع را ممنوع می کند.

به دلیل ویژگی های پیچیده ای که دارد، به طور گسترده ای در تجهیزات گرمایشی استفاده می شود.
آلومینیوم و آلیاژهای آن در دماهای بسیار پایین شکننده نمی شوند. با توجه به این، آن را به طور گسترده ای در تکنولوژی برودتی استفاده می شود. با این حال، یک مورد شناخته شده از شکننده شدن لوله های برودتی ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم به دلیل خم شدن آنها بر روی هسته های مس در طول توسعه وسیله نقلیه پرتاب انرژی وجود دارد.
بازتاب پذیری بالا، همراه با هزینه کم و سهولت رسوب در خلاء، آلومینیوم را به ماده ای بهینه برای ساخت آینه تبدیل می کند.
در تولید مصالح ساختمانی به عنوان عامل گازساز.
آلومینیوم باعث ایجاد مقاومت در برابر خوردگی و رسوب به فولاد و سایر آلیاژها می شود، به عنوان مثال، دریچه های موتورهای احتراق داخلی پیستونی، پره های توربین، سکوهای روغن، تجهیزات تبادل حرارتی، و همچنین جایگزین گالوانیزه می شود.
سولفید آلومینیوم برای تولید سولفید هیدروژن استفاده می شود.
تحقیقات برای توسعه آلومینیوم فوم شده به عنوان یک ماده به خصوص قوی و سبک در حال انجام است.

به عنوان یک عامل کاهش دهنده

به عنوان یک جزء از ترمیت، مخلوط هایی برای آلومینوترمی.
در مواد آتش نشانی.
آلومینیوم برای بازیابی فلزات کمیاب از اکسیدها یا هالیدهای آنها استفاده می شود.
استفاده محدود به عنوان محافظ برای محافظت آندی.

آلیاژهای آلومینیوم

مصالح ساختاری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد، آلومینیوم خالص نیست، بلکه آلیاژهای مختلفی بر اساس آن است. تعیین سری های آلیاژی در این مقاله برای ایالات متحده آمریکا (استاندارد H35.1 ANSI) و مطابق با GOST روسیه ارائه شده است. در روسیه، استانداردهای اصلی GOST 1583 "آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری است. مشخصات فنی"و GOST 4784 "آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم قابل تغییر شکل. تمبر." همچنین علامت UNS و استاندارد بین المللی برای آلیاژهای آلومینیوم و علامت گذاری ISO R209 b وجود دارد.

آلومینیوم-منیزیم Al-Mg (ANSI: سری 5xxx برای آلیاژهای فرفورژه و 5xx.x برای آلیاژها برای ریخته گری شکل؛ GOST: AMg). آلیاژهای سیستم Al-Mg با ترکیبی از استحکام رضایت بخش، شکل پذیری خوب، جوش پذیری بسیار خوب و مقاومت در برابر خوردگی مشخص می شوند. علاوه بر این، این آلیاژها با مقاومت در برابر لرزش بالا مشخص می شوند.

در آلیاژهای این سیستم حاوی حداکثر 6% منیزیم، یک سیستم یوتکتیک از ترکیب Al3Mg2 با محلول جامد مبتنی بر آلومینیوم تشکیل می‌شود. بیشترین استفاده در صنعت آلیاژهای حاوی منیزیم از 1 تا 5 درصد است. افزایش محتوای Mg در آلیاژ به طور قابل توجهی استحکام آن را افزایش می دهد. هر درصد منیزیم استحکام کششی آلیاژ را 30 مگاپاسکال و استحکام تسلیم را 20 مگاپاسکال افزایش می دهد. در این حالت ازدیاد طول نسبی اندکی کاهش می یابد و در محدوده 30-35 درصد قرار می گیرد. آلیاژهایی با محتوای منیزیم تا 3 درصد (از نظر وزن) از نظر ساختاری در دمای اتاق و بالا، حتی در حالت سخت شدن قابل توجهی پایدار هستند. با افزایش غلظت منیزیم در حالت سرد کار، ساختار آلیاژ ناپایدار می شود. علاوه بر این، افزایش محتوای منیزیم بالای 6٪ منجر به بدتر شدن مقاومت به خوردگی آلیاژ می شود. برای بهبود ویژگی های استحکام، آلیاژهای سیستم Al-Mg با کروم، منگنز، تیتانیوم، سیلیکون یا وانادیم آلیاژ می شوند. آنها سعی می کنند از گنجاندن مس و آهن در آلیاژهای این سیستم جلوگیری کنند، زیرا مقاومت در برابر خوردگی و جوش پذیری آنها را کاهش می دهند.

آلومینیوم- منگنز Al-Mn (ANSI: سری 3xxx؛ GOST: AMts). آلیاژهای این سیستم دارای استحکام، شکل پذیری و ساخت خوب، مقاومت در برابر خوردگی بالا و جوش پذیری خوب هستند.

ناخالصی های اصلی آلیاژهای سیستم Al-Mn آهن و سیلیکون هستند. هر دوی این عناصر حلالیت منگنز در آلومینیوم را کاهش می دهند. برای به دست آوردن ساختار ریزدانه، آلیاژهای این سیستم با تیتانیوم آلیاژ می شوند. وجود مقدار کافی منگنز پایداری ساختار فلز سرد کار شده را در دمای اتاق و بالا تضمین می کند.

آلومینیوم-مس Al-Cu (Al-Cu-Mg) (ANSI: سری 2xxx، 2xx.x؛ GOST: AM). خواص مکانیکی آلیاژهای این سیستم در حالت حرارتی تقویت شده به خواص مکانیکی فولادهای کم کربن می رسد و گاه از آن فراتر می رود. این آلیاژها دارای فناوری بالایی هستند. با این حال، آنها همچنین دارای یک اشکال قابل توجه هستند - مقاومت در برابر خوردگی کم، که منجر به نیاز به استفاده از پوشش های محافظ می شود.

منگنز، سیلیکون، آهن و منیزیم را می توان به عنوان افزودنی های آلیاژی استفاده کرد. و بیشتر نفوذ قویمورد دوم بر خواص آلیاژ تأثیر می گذارد: آلیاژ کردن با منیزیم به طور قابل توجهی استحکام و محدودیت های عملکرد را افزایش می دهد. افزودن سیلیکون به آلیاژ توانایی آن را برای پیری مصنوعی افزایش می دهد. آلیاژسازی با آهن و نیکل مقاومت حرارتی آلیاژهای سری دوم را افزایش می دهد. سخت شدن سرد این آلیاژها پس از کوئنچ، پیری مصنوعی را تسریع می کند و همچنین استحکام و مقاومت در برابر خوردگی تنشی را افزایش می دهد.

آلیاژهای سیستم Al-Zn-Mg (Al-Zn-Mg-Cu) (ANSI: 7xxx, 7xx.x سری). آلیاژهای این سیستم به دلیل استحکام بسیار بالا و قابلیت ساخت خوب ارزش گذاری می شوند. نماینده سیستم - آلیاژ 7075 قوی ترین آلیاژ آلومینیوم است. اثر چنین سخت شدن بالایی به دلیل حلالیت بالای روی (70٪) و منیزیم (17.4٪) در دماهای بالا حاصل می شود که با سرد شدن به شدت کاهش می یابد.

با این حال، یک نقطه ضعف قابل توجه این آلیاژها مقاومت بسیار کم آنها در برابر خوردگی تنشی است. مقاومت به خوردگی آلیاژهای تنشی را می توان با آلیاژسازی با مس افزایش داد. غیرممکن است که به الگوی کشف شده در دهه 60 توجه نکنید: وجود لیتیوم در آلیاژها پیری طبیعی را کند می کند و پیری مصنوعی را تسریع می کند. علاوه بر این، وجود لیتیوم باعث کاهش وزن مخصوص آلیاژ و افزایش قابل توجه مدول الاستیک آن می شود. در نتیجه این کشف، سیستم های آلیاژی جدید Al-Mg-Li، Al-Cu-Li و Al-Mg-Cu-Li توسعه یافتند.

آلیاژهای آلومینیوم-سیلیکون (سیلومین ها) برای ریخته گری مناسب هستند. مواردی از مکانیسم های مختلف اغلب از آنها ریخته می شود.
آلیاژهای پیچیده بر اساس آلومینیوم: پرنده.

آلومینیوم به عنوان یک افزودنی به آلیاژهای دیگر

آلومینیوم جزء مهم بسیاری از آلیاژها است. به عنوان مثال، در برنزهای آلومینیومی اجزای اصلی مس و آلومینیوم هستند. در آلیاژهای منیزیم، آلومینیوم بیشتر به عنوان یک افزودنی استفاده می شود. برای ساخت مارپیچ در وسایل گرمایش الکتریکی از فکرال (Fe, Cr, Al) (همراه با سایر آلیاژها) استفاده می شود. افزودن آلومینیوم به به اصطلاح "فولادهای برش آزاد" پردازش آنها را تسهیل می کند و باعث می شود که قسمت نهایی از میله در پایان فرآیند شکسته شود.

جواهر سازی

زمانی که آلومینیوم بسیار گران بود، انواع جواهرات از آن ساخته می شد. بنابراین، ناپلئون سوم دکمه های آلومینیومی را سفارش داد و در سال 1889 به مندلیف ترازوهایی با کاسه های ساخته شده از طلا و آلومینیوم ارائه شد. مد جواهرات ساخته شده از آلومینیوم بلافاصله با ظهور فناوری های جدید برای تولید آن گذشت و هزینه را چندین برابر کاهش داد. امروزه گاهی اوقات از آلومینیوم در تولید جواهرات لباس استفاده می شود. در ژاپن از آلومینیوم در تولید جواهرات سنتی استفاده می شود و جایگزین نقره می شود.

کارد و چنگال

به دستور ناپلئون سوم، کارد و چنگال آلومینیومی ساخته شد که در شام های تشریفاتی برای او و ارجمندترین مهمانان سرو می شد. مهمانان دیگر از ظروف طلا و نقره استفاده می کردند. سپس کارد و چنگال های آلومینیومی فراگیر شدند؛ با گذشت زمان، استفاده از ظروف آلومینیومی آشپزخانه به میزان قابل توجهی کاهش یافت، اما حتی در حال حاضر نیز می توان آنها را تنها در برخی از مراکز پذیرایی - با وجود اظهارات برخی کارشناسان در مورد مضر بودن آلومینیوم برای سلامتی انسان - مشاهده کرد. علاوه بر این، چنین دستگاه هایی به مرور زمان ظاهر جذاب خود را به دلیل خط و خش و شکل خود را به دلیل نرمی آلومینیوم از دست می دهند. ظروف ارتش از آلومینیوم ساخته شده است: قاشق، قابلمه، فلاسک.

شیشه سازی

در ساخت شیشه از فلوراید، فسفات و اکسید آلومینیوم استفاده می شود.

صنایع غذایی

آلومینیوم به عنوان ثبت شده است افزودنی های مواد غذایی E173.

صنایع نظامی

ارزانی و وزن این فلز باعث استفاده گسترده از آن در تولید دست ساز شده است اسلحه های کوچکبه ویژه مسلسل ها و تپانچه ها.

آلومینیوم و ترکیبات آن در فناوری موشک

آلومینیوم و ترکیبات آن به عنوان یک پیشرانه بسیار کارآمد در پیشرانه های موشک دوگانه سوز و به عنوان یک جزء قابل احتراق در پیشرانه های موشک جامد استفاده می شود. ترکیبات آلومینیوم زیر بیشترین توجه عملی را به عنوان سوخت موشک دارند:

پودر آلومینیوم به عنوان سوخت در پیشرانه های موشک جامد. همچنین به صورت پودر و سوسپانسیون در هیدروکربن ها استفاده می شود.
هیدرید آلومینیوم
بورانات آلومینیوم.
تری متیل آلومینیوم.
تری اتیل آلومینیوم.
تری پروپی آلومینیم.

تری اتیل آلومینیوم (معمولاً با تری اتیل بور مخلوط می شود) همچنین برای احتراق شیمیایی (به عنوان سوخت راه اندازی) در موتورهای موشک استفاده می شود، زیرا به طور خود به خود در گاز اکسیژن مشتعل می شود. سوخت های موشک مبتنی بر هیدرید آلومینیوم، بسته به اکسید کننده، دارای ویژگی های زیر هستند:

انرژی آلومینیوم

انرژی آلومینیوم از آلومینیوم به عنوان یک حامل انرژی ثانویه جهانی استفاده می کند. موارد استفاده آن در این ظرفیت:

اکسیداسیون آلومینیوم در آب برای تولید هیدروژن و انرژی حرارتی.
اکسیداسیون آلومینیوم با اکسیژن اتمسفر برای تولید الکتریسیته در ژنراتورهای الکتروشیمیایی هوا-آلومینیوم.

آلومینیوم در فرهنگ جهانی

در رمان N. G. Chernyshevsky "چه باید کرد؟" (1862-1863) یکی از شخصیت های اصلی در نامه ای رویای خود را توصیف می کند - چشم اندازی از آینده که در آن مردم در ساختمان های چند طبقه ساخته شده از شیشه و آلومینیوم زندگی، استراحت و کار می کنند. کف، سقف و مبلمان از آلومینیوم ساخته شده است (در زمان N.G. Chernyshevsky، آلومینیوم تازه کشف شده بود).
خیارهای آلومینیومی تصویر و عنوان آهنگی از ویکتور تسوی در سال ۱۹۸۷ است.

سمیت

با وجود شیوع گسترده آن در طبیعت، هیچ موجود زنده ای از آلومینیوم در متابولیسم استفاده نمی کند - این یک فلز مرده است. این ماده دارای اثر سمی خفیفی است، اما بسیاری از ترکیبات آلومینیوم معدنی محلول در آب برای مدت طولانی در حالت محلول باقی می مانند و می توانند از طریق آب آشامیدنی اثرات مضری بر انسان و حیوانات خونگرم داشته باشند. سمی‌ترین آنها کلریدها، نیترات‌ها، استات‌ها، سولفات‌ها و غیره هستند. برای انسان، دوزهای زیر از ترکیبات آلومینیوم (میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن) هنگام مصرف اثر سمی دارند:

استات آلومینیوم - 0.2-0.4؛
هیدروکسید آلومینیوم - 3.7-7.3؛
آلومینیم آلوم - 2.9.

در درجه اول تأثیر می گذارد سیستم عصبی(در بافت عصبی تجمع می یابد و منجر به اختلالات شدید سیستم عصبی مرکزی می شود). با این حال، سمیت عصبی آلومینیوم از اواسط دهه 1960 مورد مطالعه قرار گرفته است، زیرا با مکانیسم حذف آن از تجمع فلز در بدن انسان جلوگیری می شود. در شرایط عادی، تا 15 میلی گرم از عنصر در روز می تواند از طریق ادرار دفع شود. بر این اساس، بیشترین اثر منفی در افراد مبتلا به اختلال در عملکرد دفع کلیه مشاهده می شود. استاندارد میزان آلومینیوم در آب آشامیدنی در روسیه 0.2 میلی گرم در لیتر است. در این مورد، این MPC را می توان به 0.5 میلی گرم در لیتر توسط پزشک ارشد بهداشتی ایالتی برای قلمرو مربوطه برای یک سیستم تامین آب خاص افزایش داد. برخی از مطالعات بیولوژیکی مصرف آلومینیوم را به عنوان عاملی در ایجاد بیماری آلزایمر دخیل دانسته اند، اما این مطالعات بعدا مورد انتقاد قرار گرفت و ارتباط بین این دو رد شد. ترکیبات آلومینیوم همچنین ممکن است در هنگام استفاده از ضد تعریق کلرید آلومینیوم، سرطان سینه را تحریک کند. اما شواهد علمی کمتری برای تأیید این موضوع نسبت به خلاف آن وجود دارد.

همچنین ببینید

آندایز کردن
اکسیداسیون
آلومینیوم. عنصر سیزدهم
موسسه بین المللی آلومینیوم

یادداشت

مایکل ای. ویزر، نورمن هولدن، تایلر بی. کاپلن، جان کی بهلکه، مایکل برگلند، ویلی آ. برند، پل دی بیور، مانفرد گرونینگ، رابرت دی. لاس، یوریس میجا، تاکافومی هیراتا، توماس پروهاسکا، رونی شوئنبرگ، گلندا اوکانر، توماس والزیک، شیگه یوندا، شیانگ-کان ژو.وزن اتمی عناصر 2011 (گزارش فنی IUPAC) // شیمی خالص و کاربردی. - 2013. - جلد. 85، شماره 5. - ص 1047-1078. - DOI: 10.1351/PAC-REP-13-03-02.
دایره المعارف شیمی. در 5 جلد / هیئت تحریریه: Knunyants I. L. (سریراستار). - م.: دایره المعارف شوروی، 1988. - T. 1. - P. 116. - 623 p. - 100000 نسخه.
هری اچ بایندر: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
آلومینیوم فرهنگ ریشه شناسی آنلاین. etymonline.com بازبینی شده در 3 مه 2010.
فیالکوف، یو.نشانه نهم - م.: دتگیز، 1963. - ص 133.
درس شماره 49. آلومینیوم.
بازیافت و پردازش آلومینیوم برای حفظ انرژی و پایداری. - ASM International, 2007. - P. 198. - ISBN 0-87170-859-0.
دایره المعارف مختصر شیمی. T. 1 (A-E). - م.: دایره المعارف شوروی. 1961.
Koronovsky N.V., Yakushova A.F.مبانی زمین شناسی.
Oleynikov B.V. و همکاران آلومینیوم یک ماده معدنی جدید از کلاس عناصر بومی است // یادداشت های WMO. - 1984، قسمت CXIII، شماره. 2، ص. 210-215. .
J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965.
مبانی انرژی هیدروژن / ویرایش. V. A. Moshnikova و E. I. Terukova.. - سنت پترزبورگ: انتشارات دانشگاه دولتی الکتروتکنیکال سنت پترزبورگ "لتی"، 2010. - 288 ص. - شابک 978-5-7629-1096-5.
لیدین آر. ا.، مولوچکو وی. ا.، آندریوا ال. ال.واکنش های مواد معدنی: کتاب مرجع / ویرایش. R. A. Lidina. - ویرایش دوم، تجدید نظر شده. و اضافی - M.: Bustard, 2007. - P. 16. - 637 p. - شابک 978-5-358-01303-2.
دایره المعارف: جواهرات، جواهرات، سنگ های جواهر. فلزات گرانبها. آلومینیوم گرانبها.
"نقره" از خاک رس.
خلاصه کالاهای معدنی 2009.
C34 وضعیت فعلیتولید و مصرف جهانی و داخلی آلومینیوم
ذخایر آلومینیوم در سراسر جهان در حال افزایش است.
تولید آلومینیوم اولیه در جهان و روسیه.
نمودار قیمت تاریخی آلومینیوم بازبینی شده در ۸ ژوئن ۲۰۱۵.
کیتکو - فلزات پایه - فلزات صنعتی - مس، آلومینیوم، نیکل، روی، سرب - نمودارها، قیمت ها، نمودارها، مظنه، مس، نیکل، روی، آل، سرب.
تاثیر عناصر آلیاژی بر خواص آلیاژهای آلومینیوم
بایکوف دی.آی و همکارانآلیاژهای آلومینیوم قابل جوش. - ل.: سودپرومگیز، 1959. - 236 ص.
حقایقی در مورد آلومینیوم
تفنگ تهاجمی Heckler-Koch HK416 (آلمان) | اخبار اقتصادی.
Tara Perfection D.O.O. - ایمنی که می توانید به آن وابسته باشید.
سارنر اس.شیمی سوخت موشک = شیمی پیشران / ترجمه. از انگلیسی E. P. Golubkova، V. K. Starkova، V. N. Shemanina; ویرایش شده توسط V. A. Ilyinsky. - م.: میر، 1969. - ص 111. - 488 ص.
Zhuk A. Z.، Kleymenov B. V.، Fortov V. E.، Sheindlin A. E.ماشین برقی که با سوخت آلومینیوم کار می کند. - م: ناوکا، 2012. - 171 ص. - شابک 978-5-02-037984-8.
خیار آلومینیومی
Shcherbatykh I.، نجار D. O.(مه 2007). نقش فلزات در علت شناسی بیماری آلزایمر // J. Alzheimers Dis. 11 (2): 191-205.
Rondeau V.، Commenges D.، Jacqmin-Gadda H.، Dartigues J. F.(ژوئیه 2000). ارتباط بین غلظت آلومینیوم در آب آشامیدنی و بیماری آلزایمر: یک مطالعه پیگیری 8 ساله // Am. J. Epidemiol. 152 (1): 59-66.
Rondeau V.(2002). مروری بر مطالعات اپیدمیولوژیک روی آلومینیوم و سیلیس در رابطه با بیماری آلزایمر و اختلالات مرتبط // Rev. محیط زیست سلامت 17(2):107-121.
مارتین سی. ان.، کوگون دی.ان.، اینسکیپ اچ.، لیسی آر.اف.، یانگ دبلیو.(مه 1997). غلظت آلومینیوم در آب آشامیدنی و خطر ابتلا به بیماری آلزایمر // اپیدمیولوژی 8 (3): 281-286.
گریوز A. B.، Rosner D.، Echeverria D.، Mortimer J. A.، Larson E. B.(سپتامبر 1998). مواجهه شغلی با حلال ها و آلومینیوم و خطر تخمینی بیماری آلزایمر // شغل. محیط زیست پزشکی 55 (9): 627-633.
ضد تعریق / دئودورانت و سرطان سینه.
هگزا هیدرات آلومینیوم کلرید.

پیوندها

آلومینیوم // فرهنگ لغت دایره المعارف بروکهاوس و افرون: در 86 جلد (82 جلد و 4 جلد اضافی). - سن پترزبورگ، 1890-1907.
آلومینیوم در Webelements
آلومینیوم در کتابخانه محبوب عناصر شیمیایی
آلومینیوم در رسوبات
تاریخچه، تولید و استفاده از آلومینیوم
آلکسیف A. I.، Valov M. Yu.، Yuzvyak Z.معیارهای کیفی سیستم های آب: آموزش. - سن پترزبورگ: KHIMIZDAT، 2002. ISBN 5-93808-043-6
GN 2.1.5.1315-03 حداکثر غلظت مجاز (MPC) مواد شیمیاییدر آب بدنه های آبی برای مصارف خانگی، آشامیدنی و فرهنگی.
GOST R 55375-2012. آلومینیوم اولیه و آلیاژهای مبتنی بر آن. تمبر
فیلم مستند "آلومینیوم"

Eu، Sm، Li، Cs، Rb، K، Ra، Ba، Sr، Ca، Na، Ac، La، Ce، Pr، Nd، Pm، Gd، Tb، Mg، Y، Dy، Am، Ho، Er، Tm، Lu، Sc، Pu،
Th، Np، U، Hf، Be، Al، Ti، Zr، Yb، Mn، V، Nb، Pa، Cr، Zn، Ga، Fe، Cd، In، Tl، Co، Ni، Te، Mo، Sn، سرب، H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

و برخی عناصر دیگر. با این حال، همه این عناصر در حال حاضر از سنگ معدن آلومینیوم استخراج و برای نیازهای اقتصاد ملی استفاده نمی شود.

بیشترین کاربرد سنگ آپاتیت-نفلین است که از آن کودها، آلومینا، سودا، پتاس و برخی محصولات دیگر به دست می آید. تقریبا هیچ زباله ای وجود ندارد.

هنگام فرآوری بوکسیت به روش بایر یا با تف جوشی، هنوز مقدار زیادی گل قرمز در زباله‌دان باقی می‌ماند که استفاده منطقی از آن شایسته توجه است.

قبلا گفته شده بود که برای تولید 1 تن آلومینیوم باید مقدار زیادی برق صرف شود که یک پنجم هزینه آلومینیوم است. روی میز شکل 55 محاسبه هزینه 1 تن آلومینیوم را نشان می دهد. از داده‌های ارائه‌شده در جدول، چنین برمی‌آید که مهم‌ترین اجزای بهای تمام شده، مواد خام و مواد اولیه هستند که آلومینا تقریباً نیمی از تمام هزینه‌ها را تشکیل می‌دهد. بنابراین کاهش بهای تمام شده آلومینیوم در درجه اول باید در جهت کاهش هزینه تولید آلومینا باشد.

از نظر تئوری برای 1 تن آلومینیوم باید 1.89 تن آلومینا مصرف شود. تجاوز از این مقدار در مصرف واقعی نتیجه تلفات عمدتاً ناشی از اتمیزه شدن است. این تلفات را می توان با بارگیری خودکار آلومینا در حمام 0.5-0.6٪ کاهش داد. کاهش هزینهآلومینا را می توان با کاهش تلفات در تمام مراحل تولید آن، به ویژه در لجن زباله، در حین حمل و نقل محلول های آلومینات و همچنین در طی کلسینه کردن آلومینا به دست آورد. به دلیل صرفه جویی حاصل از استفاده بهتر از بخار اگزوز (از خود اواپراتورها) و استفاده کامل از گرمای گازهای زائد. این امر به ویژه برای روش اتوکلاو، که در آن هزینه های بخار قابل توجه است، مهم است.

معرفی لیچینگ و پیچش مداوم در; پالایشگاه های آلومینا پیشرفته امکان خودکارسازی بسیاری از عملیات را فراهم کردند که به کاهش مصرف بخار و برق، افزایش بهره وری نیروی کار و کاهش هزینه آلومینیوم کمک کرد. با این حال، در این راستا خیلی بیشتر می توان انجام داد. بدون چشم پوشی از جستجوهای بیشتر برای بوکسیت های با عیار بالا، که گذار به آن هزینه آلومینا را به شدت کاهش می دهد، باید به دنبال راه هایی برای استفاده همه جانبه از بوکسیت های آهن دار و گل قرمز در متالورژی آهنی باشیم. به عنوان مثال استفاده پیچیده از سنگ های آپاتیت-نفلین است.

هزینه نمک فلوراید 8 درصد است. آنها را می توان با حذف دقیق گازهای حمام الکترولیت و به دام انداختن ترکیبات فلوراید از آنها کاهش داد. گازهای آندی مکیده شده از حمام حاوی 40 میلی گرم بر متر مکعب فلوئور، حدود 100 میلی گرم بر متر مکعب رزین و 90 میلی گرم بر متر مکعب گرد و غبار (AlF 3) است. , Al 2 O 3، Na 3 AlF 6). این گازها نباید در جو منتشر شوند،از آنجایی که آنها حاوی ارزش هستند، علاوه بر این، آنها سمی هستند. آنها باید از گرد و غبار با ارزش تمیز شوند و همچنین برای جلوگیری از مسمومیت فضای کارگاه و مناطق مجاور گیاه، بی ضرر شوند. برای اهداف تصفیه، گازها با محلول های سودا ضعیف در دستگاه های تصفیه گاز برج (اسکرابر) شسته می شوند.

با سازماندهی کامل فرآیندهای تصفیه و خنثی سازی، امکان بازگشت بخشی از نمک های فلوراید (تا 50٪) به تولید و در نتیجه کاهش 3-5٪ هزینه آلومینیوم وجود دارد.

کاهش قابل توجهی در هزینه آلومینیوم از طریق استفاده از منابع ارزان‌تر برق و معرفی سریع مبدل‌های جریان نیمه‌رسانای اقتصادی‌تر (به ویژه مبدل‌های سیلیکونی) و همچنین با کاهش مستقیم مصرف انرژی حاصل می‌شود. دومی را می توان با طراحی حمام های پیشرفته تر با تلفات ولتاژ کمتر در همه یا تک تک عناصر آنها و همچنین با انتخاب الکترولیت های رسانای الکتریکی بیشتر (مقاومت کرایولیت بسیار زیاد است و مقدار زیادی الکتریسیته به گرمای اضافی تبدیل می شود) به دست آمد. که هنوز نمی توان به طور منطقی از آن استفاده کرد). و تصادفی نیست که حمام هایی با آند پخته شده شروع به استفاده بیشتر و بیشتر می کنند، زیرا مصرف انرژی در این حمام ها بسیار کمتر است.

پرسنل تعمیر و نگهداری کارگاه های الکترولیز نقش عمده ای در کاهش مصرف انرژی دارند. حفظ فاصله معمولی قطب تا قطب، تمیز نگه داشتن تماس های الکتریکی در مکان های مختلف حمام، کاهش تعداد و مدت اثرات آند، حفظ دمای معمولیالکترولیت، نظارت دقیق بر ترکیب الکترولیت باعث کاهش قابل توجه مصرف انرژی می شود.

تیم های پیشرفته فروشگاه های الکترولیز ذوب آلومینیوم، با مطالعه مبانی نظری فرآیند و ویژگی های حمام های مورد استفاده خود، با نظارت دقیق بر پیشرفت فرآیند، این فرصت را دارند که میزان فلز تولید شده در هر واحد برق مصرفی را افزایش دهند. کیفیت عالی و در نتیجه افزایش راندمان تولید آلومینیوم.

مهم ترین عامل در کاهش هزینه ها و افزایش بهره وری نیروی کار، مکانیزه شدن فرآیندهای پر زحمت در کارگاه های الکترولیز کارخانه های ذوب آلومینیوم است. در این زمینه، پیشرفت قابل توجهی در کارخانه های ذوب آلومینیوم داخلی طی دهه های گذشته حاصل شده است: استخراج آلومینیوم از حمام ها به صورت مکانیزه انجام شده است. مکانیسم های کارآمد و مناسبی برای پانچ کردن پوسته الکترولیت و برداشتن و راندن در پین ها معرفی شده است. با این حال، لازم و ممکن استتا حد زیادی فرآیندها را در کارخانه های ذوب آلومینیوم مکانیزه و خودکار می کند. این با افزایش بیشتر قدرت الکترولیزها و انتقال از فرآیندهای دوره ای به فرآیندهای پیوسته تسهیل می شود.

که در سال های گذشتهاستفاده یکپارچه از سنگ معدن آلومینیوم بهبود یافته است زیرا برخی از کارخانه های ذوب آلومینیوم شروع به استخراج اکسیدهای وانادیوم و فلز گالیوم از زباله کرده اند.

در سال 1875 با روش طیفی کشف شد. چهار سال قبل از آن، D.I. مندلیف خواص اساسی آن را با دقت زیادی پیش بینی کرد (آن را eka-aluminium نامید). دارای رنگ سفید نقره ای و دمای پایینذوب (+30 درجه سانتیگراد). یک تکه کوچک گالیوم را می توان در کف دست ذوب کرد. علاوه بر این، نقطه جوش گالیم بسیار بالا است (2230 درجه سانتیگراد)، بنابراین برای دماسنج های با دمای بالا استفاده می شود. چنین دماسنج هایی با لوله های کوارتز تا 1300 درجه سانتیگراد قابل استفاده هستند. گالیم از نظر سختی نزدیک به سرب است. چگالی گالیم جامد 5.9 گرم بر سانتی متر مکعب و گالیم مایع 6.09 گرم بر سانتی متر مکعب است.

گالیوم در طبیعت پراکنده است، آنهایی که غنی هستند ناشناخته هستند. این در صدم و هزارم درصد در سنگ معدن آلومینیوم، مخلوط روی و خاکستر برخی زغال سنگ یافت می شود. رزین های گیاهی گاز گاهی تا 0.75 درصد گالیوم دارند.

گالیم به طور قابل توجهی سمی تر از آن است و بنابراین تمام کارهای استخراج آن باید با رعایت بهداشت دقیق انجام شود.

در هوای خشک در دمای معمولی، گالیم تقریباً اکسید نمی شود: هنگامی که گرم می شود، به شدت با اکسیژن ترکیب می شود و اکسید سفید Ga 2 O 3 را تشکیل می دهد. همراه با این اکسید گالیوم، تحت شرایط خاصی، اکسیدهای گالیم دیگری (GaO و Ga 2 O) نیز تشکیل می شود. گالیوم هیدروکسید Ga(OH) 3 آمفوتریک است و بنابراین به راحتی در اسیدها و قلیاها حل می شود و با آنها گالات هایی تشکیل می دهد که از نظر خواص مشابه آلومینات ها هستند. در این راستا، هنگام تولید آلومینا از سنگ معدن آلومینیوم، گالیم همراه با آلومینیوم وارد محلول‌ها می‌شود و سپس در تمامی عملیات‌های بعدی آن را همراهی می‌کند. مقداری افزایش غلظت گالیم در آلیاژ آند در طی پالایش الکترولیتی آلومینیوم، در محلول‌های آلومینات در گردش در طول تولید آلومینا با استفاده از روش بایر و در مایعات مادر باقی مانده پس از کربن‌سازی ناقص محلول‌های آلومینات مشاهده می‌شود.

بنابراین، بدون ایجاد اختلال در طرح توزیع مجدد، می توان استخراج گالیوم را در کارگاه های آلومینا و پالایشگاه های ذوب آلومینیوم سازماندهی کرد. محلول های آلومینات بازیافتی برای استخراج گالیوم را می توان به صورت دوره ای در دو مرحله کربنیزه کرد. ابتدا در حین کربن‌سازی آهسته، تقریباً 90 درصد آلومینیوم رسوب می‌کند و محلول فیلتر می‌شود و سپس مجدداً کربنیزه می‌شود تا گالیم رسوب کند و به شکل هیدروکسید در محلول باقی بماند. رسوب به دست آمده از این طریق می تواند تا 1.0% Ga 2 O 3 داشته باشد.

بخش قابل توجهی از آلومینیوم را می توان از مشروب مادر آلومینات به شکل نمک های فلوراید رسوب داد. برای انجام این کار، اسید هیدروفلوئوریک را با محلول آلومینات حاوی گالیوم مخلوط می کنند. در pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.

هنگامی که یک محلول اسیدی با سودا به pH = 6 خنثی می شود، گالیم و .

می توان به جداسازی بیشتر آلومینیوم از گالیم دست یافتگرما با پردازش رسوبات هیدرات آلومینیوم-گالیوم در اتوکلاو با شیر آهک حاوی مقدار کمی هیدروکسید سدیم. در این مورد، گالیم به محلول می رود،و بخش عمده ای از آلومینیوم در رسوب باقی می ماند. سپس گالیم از محلول با دی اکسید کربن رسوب می کند. رسوب حاصل تا 25% Ga 2 O 3 دارد. این رسوب در سود سوز آور با نسبت سوز آور 1.7 حل می شود و با Na 2 S برای حذف فلزات سنگین به ویژه سرب تصفیه می شود. محلول خالص شده و شفاف شده تحت الکترولیز در دمای 60-75 درجه سانتیگراد، ولتاژ 3-5 ولت و هم زدن دائمی الکترولیت قرار می گیرد. کاتدها و آندها باید از فولاد ضد زنگ ساخته شوند.

روش های دیگری برای تغلیظ اکسید گالیوم از محلول های آلومینات نیز شناخته شده است. بنابراین، از آلیاژ آندی حاوی 0.1-0.3٪ گالیم باقیمانده پس از پالایش الکترولیتی آلومینیوم با استفاده از روش سه لایه، می توان آلیاژ دوم را با درمان آلیاژ با محلول قلیایی داغ جدا کرد. در این حالت گالیم به محلول می رود و در رسوب باقی می ماند.

برای بدست آوردن ترکیبات گالیم خالص از قابلیت حل شدن کلرید گالیم در اتر استفاده می شود.

اگر در سنگ معدن آلومینیوم وجود داشته باشد، به طور مداوم در محلول های آلومینات تجمع می یابد و با محتوای بیش از 0.5 گرم در لیتر V 2 O 5، با هیدرات آلومینیوم در هنگام کربن سازی رسوب می کند و آلومینیوم را آلوده می کند. برای حذف وانادیوم، مایعات مادر تا دانسیته 1.33 گرم بر سانتی‌متر مکعب تبخیر می‌شوند و تا دمای 30 درجه سانتی‌گراد سرد می‌شوند و لجن حاوی بیش از 5 درصد V 2 O 5 به همراه سودا و سایر ترکیبات قلیایی فسفر و فسفر می‌ریزد. آرسنیک، که می توان آن را ابتدا با پردازش هیدروشیمیایی پیچیده و سپس با الکترولیز یک محلول آبی از آن جدا کرد.

ذوب آلومینیوم به دلیل ظرفیت حرارتی بالا و گرمای نهان همجوشی (392 J/g) نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد. بنابراین، تجربه کارخانه‌های الکترولیز که شروع به تولید نوار و میله سیمی مستقیماً از آلومینیوم مایع (بدون ریخته‌گری در شمش) کردند، شایسته انتشار است. علاوه بر این، از تولید آلیاژهای مختلف برای مصرف انبوه از آلومینیوم مایع در ریخته‌گری کارخانه‌های الکترولیز، می‌توان تأثیر اقتصادی زیادی داشت.

تاریخچه کشف عنصر گالیوم درباره عنصر با عدد اتمی 31، اکثر خوانندگان فقط به یاد دارند که یکی از سه عنصر ...

بوکسیت سنگ معدن اصلی برای تولید آلومینیوم است. تشکیل رسوبات با فرآیند هوازدگی و انتقال مواد همراه است که علاوه بر هیدروکسیدهای آلومینیوم حاوی عناصر شیمیایی دیگری نیز می باشد. فناوری استخراج فلزات یک فرآیند تولید صنعتی مقرون به صرفه را بدون تولید زباله فراهم می کند.

ویژگی های کانی معدنی

از نظر ظاهری، بوکسیت سنگی است و کمتر رسی مانند، سنگ همگن یا لایه لایه است. بسته به شکل وقوع در پوسته زمین، می تواند متراکم یا متخلخل باشد. مواد معدنی بر اساس ساختارشان به صورت زیر طبقه بندی می شوند:

آواری - کنگلومرا، شن، ماسه سنگ، پلیتیک؛
concretionary - حبوبات، oolitic.

مواد معدنی اصلی برای تشکیل سنگ معدن عبارتند از:

دیاسپورا
هیدروگوتیت؛
گوتیت؛
بوهمیت
gibbsite;
کائولینیت؛
ایلمنیت؛
آلومینوماتیت؛
کلسیت؛
سیدریت
میکا

بوکسیت های پلت فرم، ژئوسنکلینال و جزایر اقیانوسی وجود دارد. ذخایر سنگ آلومینیوم در نتیجه انتقال محصولات هوازدگی سنگ ها و به دنبال آن رسوب گذاری آنها و تشکیل رسوب به وجود آمد.

بوکسیت صنعتی حاوی 60-28 درصد آلومینا است. هنگام استفاده از سنگ معدن، نسبت دومی به سیلیکون نباید کمتر از 2-2.5 باشد.

کانسارها و استخراج مواد اولیه

بوکسیت به روش های باز و زیرزمینی استخراج می شود. فرآیند تکنولوژیکی پردازش مواد خام به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد و شامل اجرای مرحله به مرحله کار است.

چندین روش برای تشکیل آلومینا استفاده می شود:

تف جوشی؛
هیدروشیمیایی;
ترکیب شده.

کاربرد منابع معدنی

استفاده از بوکسیت در متالورژی آهنی به عنوان یک شار در ذوب فولاد فضای باز باعث بهبود ویژگی های فنی محصول می شود.

آلومینیوم یکی از محبوب ترین و پرطرفدارترین فلزات است. در هر صنعتی به ترکیب اقلام خاصی اضافه نمی شود. از ساز سازی تا هوانوردی. خواص این فلز سبک وزن، انعطاف پذیر و مقاوم در برابر خوردگی برای بسیاری از صنایع جذاب بوده است.

خود آلومینیوم (یک فلز نسبتا فعال) عملاً هرگز به شکل خالص در طبیعت یافت نمی شود و از آلومینا استخراج می شود که فرمول شیمیایی آن Al 2 O 3 است. اما مسیر مستقیم به دست آوردن آلومینا به نوبه خود سنگ معدن آلومینیوم است.

تفاوت در اشباع

اساساً، تنها سه نوع سنگ معدنی وجود دارد که قابل ذکر است اگر در حال استخراج آلومینیوم هستید، باید با آنها کار کنید. بله، این عنصر شیمیایی بسیار بسیار رایج است و در ترکیبات دیگر نیز یافت می شود (تقریباً دوصد و نیم از آنها وجود دارد). اما به دلیل غلظت بسیار زیاد، سودآورترین استخراج از بوکسیت، آلونیت و نفلین خواهد بود.

نفلین ها یک تشکیل قلیایی هستند که به دلیل دمای بالای ماگما ظاهر می شوند. یک واحد از این سنگ معدن تا 25 درصد آلومینا به عنوان ماده اولیه اصلی تولید می کند. با این حال، این سنگ معدن آلومینیوم فقیرترین سنگ معدن برای معدنچیان در نظر گرفته می شود. همه ترکیبات حاوی آلومینا در مقادیر کمتر از نفلین به وضوح به عنوان زیان آور شناخته می شوند.

آلونیت ها در طول فعالیت های آتشفشانی و همچنین هیدروترمال تشکیل شدند. آنها حاوی 40 درصد از آلومینا ضروری هستند که "میانگین طلایی" در سه سنگ معدن ما است.

و رتبه اول با رکورد اکسید آلومینیوم پنجاه درصد یا بیشتر به بوکسیت می رسد! آنها به درستی منبع اصلی آلومینا در نظر گرفته می شوند. با این حال، در مورد منشأ آنها، دانشمندان هنوز نمی توانند به تنها تصمیم صحیح برسند.

یا از محل اصلی خود مهاجرت کرده و پس از هوازدگی سنگ‌های باستانی ته نشین شده‌اند، یا پس از حل شدن برخی از سنگ‌های آهکی به صورت رسوب در آمده‌اند، یا عموماً در نتیجه تجزیه نمک‌های آهن، آلومینیوم و تیتانیوم بوده و به صورت ریزش در می‌آیند. رسوب به طور کلی، منشاء هنوز ناشناخته است. اما این واقعیت که بوکسیت بیشترین سود را دارد از قبل مشخص است.

روش های استخراج آلومینیوم

سنگ معدن لازم به دو صورت استخراج می شود.

از نظر روش باز استخراج Al 2 O 3 با ارزش در کانسارهای آلومینیوم، سه کانه اصلی به دو گروه تقسیم می شوند.

بوکسیت و نفلین، به عنوان ساختارهای با چگالی بالاتر، با آسیاب با استفاده از ماینر سطحی برش داده می شوند. البته، همه چیز به سازنده و مدل دستگاه بستگی دارد، اما به طور متوسط، قادر است تا 60 سانتی متر سنگ را در یک زمان حذف کند. پس از عبور کامل از یک لایه، به اصطلاح قفسه ایجاد می شود. این روش تضمین می کند که اپراتور کمباین در موقعیت خود ایمن باقی می ماند. در صورت سقوط، هم شاسی و هم کابین اپراتور ایمن خواهند بود.

گروه دوم شامل آلونیت هایی است که به دلیل شکنندگی آنها توسط بیل های معدنی استخراج می شوند و سپس در کامیون های کمپرسی تخلیه می شوند.

یک روش کاملاً متفاوت، پانچ کردن یک شفت است. در اینجا اصل استخراج مانند معدن زغال سنگ است. به هر حال، عمیق ترین معدن آلومینیوم در روسیه معدنی است که در اورال قرار دارد. عمق معدن 1550 متر است!

فرآوری سنگ معدن حاصل

در مرحله بعد، صرف نظر از روش استخراج انتخاب شده، مواد معدنی به دست آمده به کارگاه های فرآوری فرستاده می شوند، جایی که دستگاه های خرد کن مخصوص مواد معدنی را به قطعاتی به اندازه تقریباً 110 میلی متر می شکنند.

مرحله بعدی به دست آوردن مواد شیمیایی اضافی است. افزودنی ها و انتقال به مرحله بعدی، یعنی تف جوشی سنگ در کوره ها.

پس از طی مراحل تجزیه و دریافت خمیر آلومینات در خروجی، خمیر را می فرستیم تا از مایع جدا و تخلیه شود.

در مرحله آخر، آنچه به دست می آید از مواد قلیایی تمیز می شود و دوباره به فر فرستاده می شود. این بار - برای کلسینه کردن. پایان تمام اقدامات همان آلومینا خشکی خواهد بود که برای بدست آوردن آلومینیوم از طریق هیدرولیز لازم است.

با وجود اینکه باز کردن شفت روش سخت تری در نظر گرفته می شود، اما ضرر کمتری نسبت به روش باز برای محیط زیست دارد. اگر طرفدار محیط زیست هستید، می دانید چه چیزی را انتخاب کنید.

استخراج آلومینیوم در جهان

در این مرحله می توان گفت که شاخص های تعامل با آلومینیوم در سراسر جهان به دو لیست تقسیم می شوند. فهرست اول شامل کشورهایی می شود که بزرگترین ذخایر طبیعی آلومینیوم را در اختیار دارند، اما شاید همه این ثروت ها زمان لازم برای پردازش نداشته باشند. و فهرست دوم شامل رهبران جهان در استخراج مستقیم سنگ معدن آلومینیوم است.

بنابراین، از نظر ثروت طبیعی (اگرچه در همه جا محقق نشده است)، وضعیت به این صورت است:

گینه
برزیل
جامائیکا
استرالیا
هند

می توان گفت که این کشورها دارای اکثریت قریب به اتفاق Al 2 O 3 در جهان هستند. آنها در مجموع 73 درصد را تشکیل می دهند. ذخایر باقیمانده در مقادیر کمتر سخاوتمندانه در سراسر جهان پراکنده شده است. گینه که در آفریقا واقع شده است، از نظر جهانی، بزرگترین ذخایر سنگ معدن آلومینیوم در جهان است. 28 درصد را "گرفت" که حتی بیش از یک چهارم ذخایر جهانی این ماده معدنی است.

و شرایط در مورد فرآیندهای استخراج سنگ معدن آلومینیوم به این صورت است:

چین در رتبه اول قرار دارد و 86.5 میلیون تن تولید می کند.
استرالیا با 81.7 میلیون نفر کشور حیوانات عجیب و غریب است. تن در رتبه دوم؛
برزیل - 30.7 میلیون تن؛
گینه که در ذخایر پیشرو است، از نظر تولید تنها در جایگاه چهارم قرار دارد - 19.7 میلیون تن.
هند - 14.9 میلیون تن.

همچنین می توانید جامائیکا با توان تولید 9.7 میلیون تن و روسیه با 6.6 میلیون تن را نیز به این فهرست اضافه کنید.

آلومینیوم در روسیه

با توجه به استخراج آلومینیوم در روسیه، تنها منطقه لنینگراد و البته اورال، به عنوان یک انبار واقعی منابع معدنی، می توانند از شاخص های خاصی ببالند. روش اصلی استخراج معدن است. آنها چهار پنجم کل سنگ معدن کشور را استخراج می کنند. در مجموع در قلمرو فدراسیون بیش از چهار ده ذخایر نفلین و بوکسیت وجود دارد که قطعاً منابع آنها حتی برای نوه های ما نیز کافی خواهد بود.

با این حال، روسیه از کشورهای دیگر نیز آلومینا وارد می کند. این به این دلیل است که مواد محلی (به عنوان مثال، ذخایر کلاهک قرمز در منطقه Sverdlovsk) تنها حاوی نیمی از آلومینا هستند. در حالی که سنگ های چینی یا ایتالیایی شصت درصد یا بیشتر با Al 2 O 3 اشباع شده اند.

با نگاهی به برخی از مشکلات استخراج آلومینیوم در روسیه، منطقی است که در مورد تولید آلومینیوم ثانویه فکر کنیم، همانطور که بریتانیا، آلمان، ایالات متحده آمریکا، فرانسه و ژاپن انجام داده اند.

کاربرد آلومینیوم

همانطور که قبلاً در ابتدای مقاله بیان کردیم، دامنه کاربردهای آلومینیوم و ترکیبات آن بسیار گسترده است. حتی در مراحل استخراج از سنگ نیز بسیار مفید است. برای مثال، خود سنگ معدن حاوی مقادیر کمی از فلزات دیگر مانند وانادیوم، تیتانیوم و کروم است که برای فرآیندهای آلیاژسازی فولاد مفید است. در مرحله آلومینا نیز یک مزیت وجود دارد، زیرا آلومینا در متالورژی آهنی به عنوان شار استفاده می شود.

خود این فلز در تولید تجهیزات حرارتی، فناوری برودتی استفاده می شود، در ایجاد تعدادی آلیاژ در متالورژی شرکت می کند و در صنایع شیشه، موشک، هوانوردی و حتی در صنایع غذایی به عنوان یک افزودنی E173 وجود دارد.

بنابراین، تنها یک چیز قطعی است. برای سال‌های بیشتر، نیاز بشر به آلومینیوم و همچنین ترکیبات آن از بین نخواهد رفت. که بر این اساس، منحصراً از افزایش حجم تولید آن صحبت می کند.