خواص، تولید و کاربردهای آلومینیوم

خواص، تولید و کاربردهای آلومینیومآلومینیوم فراوان ترین فلز جهان و سومین عنصر رایج است که 8 درصد از پوسته زمین را تشکیل می دهد. تطبیق پذیری آلومینیوم آن را به پرکاربردترین فلز بعد از فولاد تبدیل کرده است.اگرچه ترکیبات آلومینیوم برای هزاران سال مورد استفاده قرار گرفته است، فلز آلومینیوم برای اولین بار حدود 170 سال پیش تولید شد. در 100 سال از تولید اولین مقادیر صنعتی آلومینیوم، تقاضای جهانی برای آلومینیوم به حدود 29 میلیون تن در سال افزایش یافته است. حدود 22 میلیون تن آلومینیوم جدید و 7 میلیون تن ضایعات آلومینیوم بازیافتی است. استفاده از آلومینیوم بازیافتی از نظر اقتصادی و زیست محیطی قانع کننده است. برای تولید 1 تن آلومینیوم جدید به 14000 کیلووات ساعت نیاز است. برعکس، تنها 5 درصد از این مقدار برای ذوب مجدد و بازیافت یک تن آلومینیوم لازم است. هیچ تفاوتی در کیفیت بین آلیاژهای آلومینیوم بکر و بازیافتی وجود ندارد.آلومینیوم خالص نرم، انعطاف پذیر، مقاوم در برابر خوردگی و رسانایی الکتریکی بالایی است. به طور گسترده ای برای کابل های فویل و هادی استفاده می شود، اما آلیاژ کردن با عناصر دیگر برای تامین استحکام بالاتر مورد نیاز برای سایر کاربردها ضروری است. آلومینیوم یکی از سبک ترین فلزات مهندسی است که نسبت استحکام به وزن آن نسبت به فولاد برتری دارد. آلومینیوم با استفاده از ترکیبات مختلف از خواص مفید خود مانند استحکام، سبکی، مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت بازیافت و شکل‌پذیری، در تعداد روزافزونی از کاربردها استفاده می‌شود. این مجموعه از محصولات از مواد ساختاری گرفته تا فویل های بسته بندی نازک را شامل می شود.خواص آلومینیوم مزایای عمده استفاده از آلومینیوم به طور مستقیم به خواص قابل توجه آن گره خورده است. برخی از این ویژگی ها در بخش های زیر توضیح داده شده است.نسبت قدرت به وزن آلومینیوم دارای چگالی در حدود یک سوم فولاد است و در کاربردهایی که به استحکام بالا و وزن کم نیاز است به نحو مطلوبی استفاده می شود. این شامل وسایل نقلیه ای می شود که جرم کم باعث ظرفیت بار بیشتر و کاهش مصرف سوخت می شود.مقاومت در برابر خوردگی آلومینیوم هنگامی که سطح فلز آلومینیوم در معرض هوا قرار می گیرد، یک پوشش اکسید محافظ تقریباً بلافاصله تشکیل می شود. این لایه اکسیدی در برابر خوردگی مقاوم است و می توان آن را با درمان های سطحی مانند آنودایز بیشتر کرد.رسانایی الکتریکی و حرارتی آلومینیوم آلومینیوم رسانای عالی گرما و الکتریسیته است. مزیت بزرگ آلومینیوم این است که بر حسب وزن، رسانایی آلومینیوم حدود دو برابر مس است. این بدان معنی است که آلومینیوم در حال حاضر متداول ترین ماده مورد استفاده در خطوط انتقال برق بزرگ است. بهترین جایگزین برای مس آلیاژهای آلومینیوم در سری 1000 یا 6000 هستند. اینها را می توان برای تمام کاربردهای هدایت الکتریکی از جمله سیم کشی خانگی استفاده کرد. ملاحظات وزن به این معنی است که بخش بزرگی از خطوط برق با ولتاژ بالا در حال حاضر به جای مس از آلومینیوم استفاده می کنند. با این حال، استحکام کمی دارند و باید با سیم فولادی با کشش بالا گالوانیزه یا آلومینیومی در هر رشته تقویت شوند.بازتاب نور و حرارت آلومینیوم آلومینیوم منعکس کننده خوبی برای نور مرئی و گرما است و آن را به یک ماده ایده آل برای اتصالات نور، پتوهای نجات حرارتی و عایق های معماری تبدیل می کند.سمیت آلومینیوم آلومینیوم نه تنها سمی نیست، بلکه هیچ گونه بو یا محصولی را که با آن در تماس است آزاد نمی کند. این امر آلومینیوم را برای استفاده در بسته بندی محصولات حساس مانند مواد غذایی یا دارویی که در آن فویل آلومینیومی استفاده می شود، مناسب می کند.قابلیت بازیافت آلومینیوم قابلیت بازیافت آلومینیوم بی نظیر است. هنگامی که بازیافت می شود، هنگامی که آلومینیوم بازیافتی با آلومینیوم بکر مقایسه می شود، ویژگی های آن تخریب نمی شود. علاوه بر این، بازیافت آلومینیوم تنها به حدود 5 درصد از انرژی ورودی مورد نیاز برای تولید فلز آلومینیوم بکر نیاز دارد.تولید آلومینیوم آلومینیوم از سنگ معدن اصلی یعنی بوکسیت استخراج می شود. ذخایر قابل توجه بوکسیت در سراسر استرالیا، کارائیب، آفریقا، چین و آمریکای جنوبی یافت می شود. تکنیک های برش باز معمولاً برای استخراج بوکسیت استفاده می شود. بوکسیت با استفاده از فرآیند بایر خالص سازی می شود. این فرآیند شامل حل کردن تری هیدرات آلومینیوم برای باقی ماندن آلومینا به علاوه اکسیدهای آهن و تیتانیوم است. اکسیدهای آهن و تیتانیوم محصولات فرعی این فرآیند هستند و اغلب به عنوان گل قرمز شناخته می شوند. گل قرمز باید با توجه جدی به نگرانی های زیست محیطی دفع شود. برای تولید یک تن آلومینا، تقریباً دو تن بوکسیت مورد نیاز است.آلوم دلتا