• info@tehranacid.com

به کیمیا تهران اسید خوش آمدید !

shemsh1.jpg

1

گالری  کیمیا تهران اسید
گالری  کیمیا تهران اسید
گالری  کیمیا تهران اسید
گالری  کیمیا تهران اسید

شمش آلومینیوم

توضیحات

شمش آلومینیوم چیست ؟

مشخصات محصول شمش آلومینیوم

• نام شیمیایی : شمش آلومینیوم.

• اسامی مترادف با شمش آلومینیوم : aluminium،

• فرمول شیمیایی : Al.

معرفی شمش آلومینیوم

آلومینیوم عنصری شیمیایی در گروه بورون با عدد اتمی 13 و نماد Al است. این عنصر یک فلز نرم، سفید و چکش پذیر با چگالی پایین است که سومین عنصر فراوان و فراوان ترین فلزات در پوسته کره زمین است. آلومینیوم خالص به دلیل واکنش پذیری بسیار بالای خود بسیار به ندرت به طور طبیعی یافت می شود و به جای آن در سنگ های معدنی مختلفی وجود دارد. بیشتر آلومینیوم دنیا از سنگ بوکسیت به دست می آید.

نامگذاری :

واژه آلومینیوم (Aluminium) که گاهی Aluminium به ویژه در آمریکای شمالی هم نوشته می شود از واژه لاتین Lumen به معنی نور گرفته شده است. پیش از جداسازی فلز آلومینیوم، اکسید آن آلومین نامیده می شد. هامفری دیوی که موفق نشده بود از آلومین، آلومینیوم تهیه کند، گفت که می خواهد نام این فلز را آلومیم بگذارد، ولی بعدا آن را به آلومینم تغییر داد تا با آلومین مطابقت داشته باشد. با این حال واژه آلومینیوم کاربرد عمومی پیدا کرد، زیرا نام بسیاری از عنصرهای فلزی به یم ختم می شود. آلومینیوم با علامت شیمیایی AL و شبکه کریستالی FCC می تواند اتم های عناصری مثل کربن، نیتروژن، بر، هیدروژن و اکسیژن را به دلیل شعاع اتمی کوچک دارددر خود به شکل محلول جامد بین نشین حل نماید. نقطه ذوب 660 درجه سانتیگراد و نقطه جوش آن 2470 درجه است. آلومینیوم را در دماهای 1000 درجه و بالاتر از آن استفاده نمی کنند به دلیل اینکه به شدت اکسید شده و ضایعات آن زیاد است. ولی منیزیم و روی مقدار بیشتری از آلومینیوم ضایعات دارند. وزن مخصوص 2/7 می باشد و در حالت مذاب 2/3 بنابراین می توان نتیجه گرفت در حالت مذاب انبساط آن بیشتر می باشد.درصد انقباض آن در فاز مایع 10 % و در حین انجماد 6/8 % است و به دلیل انقباض های زیاد به تغذیه در قطعات آلومینیوم ضرورت دارد. مهمترین آلیاژهای آلومینیوم عبارتند از: آلیاژ آلومینیوم با منیزیم- مس و سیلیسیم و یا آلیاژهای با ترکیب این سه عنصر لذا در اثر آلیاژ نمودن خواص مکانیکی مقاومت به خوردگی و ماشین کاری آلومینیوم افزایش می یابد. به هر حال آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل نقطه ذوب پایین، سیالیت زیادی که دارد افزایش خواص مکانیکی در اثر آلیاژسازی و همچنین قابلیت عملیات حرارتی را دارد. منحنی سرد شدن تعادلی مواد فلزی با یکدیگر متفاوت است مثلا یک آلومینیوم خاص را با یک آلیاژ دیگر در نظر بگیرید در فلز خاص در یک دمای خاص انجماد صورت میگیرد. در صورتی که در یک آلیاژ انجماد در یک فاصله درجه حرارتی صورتمی گیرد. عملیات گاززدایی با استفاده از گاز های فعال مثل کلر: اگر درجه حرارت 180 درجه برسد ترکیب فوق به شکل حباب در آمده و هیدروژن به داخل آن نفوذ می کند هر چه عمق مذاب بیشتر باشد گاززدایی یا بازده آن بیشتر می شود. عملا باید 6% گاز کلر مصرف شود که بستگی به نوع آلیاژ نوع کوره و شرایط وارد کردن گاز و روش تهیه قالب و رطوبت هوا دارد. گاز زدایی با کلر نسبت به ازت برتری دارد چون گاز کلر حباب کلرید آلومینیوم ریز و بیشتری تولید می کند.

تاریخچه آلومینیوم

فردریک وهلر به طور کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت. اما این فلز دو سال بیشتر به وسیله هانس کریستین ارستد شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی بدست آمد. در روم و یونان باستان این فلز را به عنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز به عنوان بند آورنده خون در زخم ها بکار می بردند و هنوز هم به عنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده است. در سال 1761، گویتون دموروو پیشنهاد کرد تا alum را آلومین alumin بنامند.

پیدایش و منابع :

اگرچه Al یک عنصر فراوان در پوسته زمین است 18 % این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از طلا به حساب می آمد، بنابراین به عنوان فلزی صنعتی اخیرا مورد توجه قرار گرفته و در مقیاس های تجاری تنها بیش از 100 سال است که مورد استفاده است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگ ها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم زمین به صورت ترکیب بود، مشکل ترین فلز از تهیه به شمار می آمد.

آلومینیوم برای مدتی از طلا با ارزش تر بود، اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال 1889، قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه ای نیست، بلکه از قرن نوزدهم یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با اینهمه تا اواخر دهه 60 این یک کار کم منفعت بود تا زمانیکه بازیافت قوطی های آلومینیومی آشامیدنی ها بالاخره بازیافت این فلز را مورد توجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارتند از : اتومبیل ها، پنجره ها، درها، لوازم منزل، کانتینرها و سایر محصولات. یکی از ویژگی های مهم آلومینیوم که بازیافت آن را مورد توجه قرار می دهد آن است که هیچ تفاوتی بین کیفیت آلومینیوم بازیافتی و آلومینیوم تازه تولید شده وجود ندارد.

معرفی آلومینیوم

آلومینیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی 13 می باشد. آلومینیوم که عنصری نقره ای و انعطاف پذیری است، عمدتا به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت می شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن، قابل توجه است. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیون ها محصول مختلف بکار می رود و در جهان اقتصاد، عنصر بسیار مهمی است.

اجزای سازه هایی که از آلومینیوم ساخته می شوند، در صنعت هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه هایی که در انها وزن پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد.

ویژگی های قابل توجه :

آلومینیوم ، فلزی نرم و سبک، اما قوی است، با ظاهری نقره ای – خاکستری مات و لایه نازک اکسایش که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می شود، از زنگ خوردگی بی چکش خوار، انعطاف پذیر و به راحتی خم می شود. همچنین بسیار با دوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. به علاوه، این عنصر غیر مغناطیسی، بدون جرقه، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف پذیر است.

موارد مصرف و کاربرد آلومینیوم

چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش، آلومینیوم کاربردی ترین فلز بعد از آهن است و تقریبا در تمامی بخش های صنعت دارای اهمیت می باشد. آلومینیوم خالص ، نرم و ضعیف است، اما می تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس، منیزیم، منگنز، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکت ها را می سازند. وقتی آلومینیوم را در خلاء تبخیر کنند، پوششی تشکیل می دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می کند. این پوشش ها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را به وجود می آورند که همانند پوشش های نقره خاصیت خود را از دست نمیدهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه های تلسکوپ های نجومی است.

فهرست کاربردها :

برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم عبارتند از :

حمل و نقل (اتومبیل ها، هواپیماها، کامیون ها، کشتی ها، ناوگان های دریایی، راه آهن و ...)

بسته بندی (قوطی ها، فویل و ...)

ساختمان (درب، پنجره، دیوار پوش ها و ...)

کالاهای با دوام مصرف کننده (وسایل برقی خانگی، وسایل آشپزخانه و ...)

خطوط انتقال الکتریکی (هدایت الکتریکی آلومینیوم از مس بیشتر و از طلا کمتر می باشد اما استحکام مکانیکی آن در برابر کشش از مس کمتر می باشد و لذا برای ساخت هادی های آلومینیوم به منظور استفاده در خطوط انتقال از هسته ای فولادی برای تقویت استحکام آن در برابر کشش استفاده می کنند معروف ترین هادی آلومینیومی با ویژگی های بالا که در 90 درصد خطوط انتقال استفاده می شود هادی ACSR می باشد.

ماشین آلات اکسید آلومینیوم (آلومینا) به طور طبیعی و به صورت کوراندوم، سنگ سنباده، یاقوت و یاقوت کبود یافت می شود که در صنعت شیشه سازی کاربرد دارد. یاقوت و یاقوت کبود مصنوعی در لیزر برای تولید نور هم نوسان به کار می روند. آلومینیوم با انرژی زیادی اکسیده می شود و در نتیجه در سوخت موشک های با سوخت و دمازاها مورد استفاده واقع می شود.

استخراج آلومینیوم

آلومینیوم یک فلز واکنشگر است و نمیتواند از سنگ معدن خود بوکسیت (Al2O3) به وسیله کاهش با کربن جدا شود. در عوض روش جداسازی این فلز از طریق برق کافت است. ( این فلز در محلول اکسیده شده، سپس به صورت فلز خالص جدا می شود) لذا جهت این کار، سنگ معدن باید درون یک مایع قرار بگیرد. اما بوکسیت دارای نقطه ذوب بالایی است (2000 درجه سانتی گراد) که تامین این مقدار انرژی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

برای سال های زیادی بوکسیت را در فلورید سدیم و آلومینیوم مذاب قرار می دادند و نقطه ذوب آن تا 900 درجه سانتی گراد کاهش می یافت. اما امروزه مخلوط مصنوعی از آلومینیوم، سدیم و فلوئورید کلسیم، جایگزین فلورید سدیم و آلومینیوم شده است. این فرآیند هنوز مستلزم انرژی بسیار زیاد است و کارخانجات آلومینیوم دارای ایستگاه های برق مخصوص خود در اطراف این کارخانه ها هستند.

الکترودهایی که در الکترولیز بوکسیت بکار میروند، هر دو کربن هستند. وقتی سنگ معدن در حالت مذاب است، یون های آن آزادانه حرکت می کنند. واکنش در کاتد منفی اینگونه است :

Al < sub > 3 + 3e  Al

در اینجا یون آلومینیوم در حالت کاهش است ( الکترون ها اضافه می شوند). سپس فلز آلومینیوم به سمت پایین فرو می رود و خارج می شود.

آند مثبت، اکسیژن بوکسیت را اکسیده می کند که بعد از آن با الکترود کربنی واکنش کرده تا تولید دی اکسید کربن نماید.

این کاتد باید عوض شود، چون اغلب تبدیل به دی اکسید کربن می شود. برخلاف هزینه الکترولیز، آلومینیوم فلزی، ارزان با کاربرد وسیع است. امروزه آلومینیوم را میتوان از خاکه معدنی استخراج کرد، اما این فرآیند، اقتصادی نیست.

ایزوتوپ ها :

آلومینیوم دارای 9 ایزوتوپ است که عمده ترین آنها بین 23 تا 30 مرتب شده اند. تنها Al-27 (ایزوتوپ پایدار) و Al-26 (ایزوتوپ رادیواکتیو) به طور طبیعی وجود دارند. Al-26 از پراشیدن ذرات اتم آرگون در اتمسفر که در نتیجه پروتون های اشعه کیهانی رخ می دهد، تولید می شود. ایزوتوپ های آلومینیوم، کاربردهای عملی در تعیین قدمت رسوبات دریایی، خاستگاه منگنز، یخ های دوران یخبندان، کوارتز در صخره ها و شهاب سنگ ها دارد.

Al-26 اولین بار در مطالعات ماه و شهاب سنگ ها بکار رفت. اجزاء شهاب سنگ ها بعد از جدا شدن از پیکره مادر در مدت سفر خود در فضا در معرض شدید بمباران اشعه کیهانی هستند که باعث تولید آلومینیوم 27 پایدار می شود. بعد از سقوط روی زمین، حفاظ اتمسفر مانع از تولید Al-26، ذوب شدن مجدد و جدایی سیارک ها بعد از شکل گیری آنها را 2-4 میلیارد سال پیش در پی داشته است.

هشدارها :

آلومینیوم یکی از معدود عناصر فراوانی است که ظاهرا هیچ فعالیت موثری در سلول های زنده ندارد. اما درصد کمی از مردم به آن حساسیت دارند. آنها تجزیه کرده اند تماس هر نوع از آن موجب التهاب پوستی می شود. مصرف داروهای بند آورنده خون و مواد ضد عرق باعث ایجاد جوش های خارش آور و سوء هاضمه می گردد. عدم جذب مواد غذایی مفید از غذاهای پخته شده در ظروف آلومینیومی همچنین تهوع و سایر علائم مسمومیت در نتیجه خوردن اینگونه محصولات مانند Maalox، Kaopectate، Amphojel .

در سایر افراد آلومینیوم مانند فلزات سنگین، سمی نیست، اما در صورت زیاد علائمی از مسمومیت دیده شده است. اگرچه استفاده از ظروف غذای آلومینیومی به خاطرمقاومت در برابر زنگ زدگی و خاصیت هدایت گرمایی بالای آنها بسیار رایج است، در کل، هیچگونه علامتی در مورد ایجاد مسمومیت آنها دیده نشده است. مصرف زیاد داروهای ضد اسید و مواد ضد عرق که حاوی ترکیبات آلومینیومی هستند، احتمال مسمومیت بیشتری دارند. بعلاوه احتمال ارتباط آلومینیوم با بیماری آلزایمر مطرح شده است، گرچه اخیرا این فرضیه رد شده است. مصرف زیاد این عنصر باعث کم خونی نیز می گردد.

املای انگلیسی :

املاء رسمی این عنصر در زبان انگلیسی، Aluminiumاست، گرچه عموما آمریکایی ها و کانادایی ها آن را به صورت Aluminum نوشته و تلفظ می کنند. همفری دیوی در سال 1807 Alumim را برای عنصر کشف شده در آن زمان ارائه کرد، اما بعدا تصمیم گرفت تا این نام را به Aluminium تغییر دهد که با وجود Ium در نام بیشتر عناصر تطبیق کند. بعدها املاء Aluminium در بریتانیا و آمریکا متداول شد، اما بعد به تدریج آمریکایی ها برای اهداف غیر تخصصی این نام را به Aluminium برگرداندند. نام رسمی این عنصر در آمریکا و در رشته شیمی تا سال 1926 به صورت Aluminium به کار رفت. از این تاریخ به بعد انجمن شیمی آمریکا تصمیم به استفاده از املاء Aluminum در نشریات خود گرفت.

مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی در آلومینیوم :

مکانیزم تشکیل لایه اکسیدی در آلومینیوم حمام اسید سولفوریک به غلظت 10 % حجمی را مدنظر داشته و در آن یک قطعه آلومینیومی را به قطب مثبت منبع الکتریسیته متصل کنید و فلز مناسب دیگری مانند قلع را به عنوان کاتد به قطب منفی منبع الکتریسیته وصل کنید دانسیته جریان مستقیم مورد نیاز در این پروسه حدود 1 تا 6/1 آمپر بر دسی متر مربع که از پتانسیلی حدود 13 تا 17 ولت به وجود می اید. در دای معمولی اتاق وقتی که جریان برق برقرار می شود اسید سولفوریک آغاز به تجزیه می کند و در اثر این فعل و انفعالات در قطب منفی هیدروژن به وجود می آید و به موازات یون های اکسیژن و سولفات توسط قطب مثبت که آلومینیوم به آن وصل است جذب می گردند.

شارژ الکتریکی در داخل سیستم فوق باعث می شود که یون های مثبت آلومینیوم به سمت کاتد هدایت می شود و در همان حال در سطح آند کاتیون ها یا آلومینیوم با آنیون های اکسیژن ترکیب می شود و تشکیل اکسید آلومینیوم را می دهند. مقداری از یون های آلومینیوم نیز قادر به ترکیب با اکسیژن نیست و به صورت نامحلول در الکترولیت باقی می مانند.

آندایزینگ :

آندایزینگ آلومینیوم به روش الکترولیت اسید سولفوریک از اسید سولفوریک آلومینیوم با غلظت های مختلف 10 gr/lit تا 700gr/lit در صنایع و مراکز تحقیقاتی عملیات آندایزینگ استفاده می کنند. اما اکثر غلظتی که به طور معمول به کار 150 تا 250 گرم در لیتر می باشد. با تغییر غلظت میزان هدایت الکتریکی نیز تغییر می کند که منحنی شکل زیر بیانگر این ارتباط است. بیشترین قابلیت هدایت الکتریکی در غلظت 350 گرم در لیتر یا 35 % وزنی اسید سولفوریک بدست می آید.در چنین حالتی ولتاژ مورد نیاز جهت ایجاد دانسیته 2/1 آمپر بر دسیمتر مربع کمترین مقدار خود را خواهد داشت و انرژی مصرف شده الکتریکی نیز به همان نسبت در پایین ترین حد خود است. ارتباط بین دمای محلول الکترولیت غلظت اسید و ولتاژ مورد نیاز جهت اعمال دانسیته 2/1 آمپر بر دسی متر مربع است. آلومینیوم مورد آزمایش به صورت ورق بوده و درجه خلوص آن نیز 99/99 درصد است. تجزیه و آزمایش بیانگر این نکته می باشد که متناسب با افزایش غلظت محلول الکترولیت به نسبتی که زمان عملیات آندایزینگ افزایش ضخامت و وزن لایه اکسیدی حاصل کاهش می یابد به طوری که اگر قطعه ای آلومینیومی در محلول اسید سولفوریک با غلظت 30 % وزنی 330 گرم در لیتر در طول مدت یک ساعت آندایز شود وزن لایه اکسیدی آن معادل نصف حالتی خواهد بود که غلظت الکترولیت 15 % وزنی و یا 165 گرم بر لیتر بوده و در همان مدت زمان آندایز شده باشد.

تولیدکنندگان آلومینیوم در ایران :

در سال 1353 شرکت آلومینیوم ایران، ایرالکو، به عنوان اولین تولیدکننده آلومینیوم در خاورمیانه به بهره برداری رسید. پس از پایان جنگ تحمیلی شرکت آلومینیوم المهدی در تیر ماه 1369 با برآورد اولیه هزینه سرمایه ای 5/1 میلیارد دلار و با هدف تولید 110 هزار تن آلومینیوم در سال، قابل افزایش به 330 هزار تن در بندرعباس تاسیس گردید. تا پایان سال 81 تعداد 120 دیگ ساخته و راه اندازی گردید، به طوری که ظرفیت تولیدی مجتمع به 55 هزار تن در سال رسید. تعداد 120 دیگ دوم فاز یک طی سال های 82 تا 84 ساخته و در اردیبهشت ماه سال 84 مجتمع به ظرفیت اسمی پیش بینی شده فاز یک (110 هزار تن) دست یافت. در خرداد ماه سال 85 عملیات اجرایی فاز دوم (هرمزال) با سرمایه گذاری اولیه 8 هزار میلیارد ریال (متشکل از 400 میلیون یورو ارزی و 200 میلیارد تومان ریالی) و با هدف راه اندازی 228 دیگ آغاز شد. با تلاش متخصصان داخلی و همکاری پیمانکار خارجی، طی مدت 40 ماه در مهر ماه 88 فاز دوم راه اندازی شد. در حال حاضر هرمزال با 140 دیگ در مدار در حال فعالیت می باشد و تولید سالانه آن در حدود 175 هزار تن در حال حاضر می باشد.

فرایند تولید آلومینیوم در شرکت آلومینیوم المهدی :

روش تولید آلومینیوم در کارخانه المهدی الکترولیز صنعتی بوده که همان روش هال-هرولت می باشد.

این مطلب توسط شرکت کیمیا تهران اسید جمع آوری گردیده است.

  • نام :
    ایمیل :
    پیغام :

محصولات مرتبط