بوکسیت تا آلومینیوم

تبدیل بوکسیت به آلومینیوم:

فرایند بایر، تولید صنعتی آلومینیوم اکسید از سنگ معدن بوکسیت است. این فرایند را کارل بایر اختراع شد. امروزه روش بایر مهمترین روش صنعتی تولید آلومینا است.

بوکسیت مهمترین سنگ معدن آلومینیوم است که شامل درصد زیادی آلومینا و مابقی شامل سیلیس، اکسیدهای آهن و تیتانیوم دی اکسید است. به منظور خالص سازی آلومینا در این روش از محلول سدیم هیدروکسید برای شستن سنگ بوکسیت استفاده می‌شود. این عمل آلومینا را به آلومینیوم هیدروکسید تبدیل می‌کند که در سدیم هیدروکسید محلول است.

بازیافت آلومینیوم  روشی بسیار عالی برای کاهش برخی مشکلات ناشی از تولید آلومینیوم است.

فرآورده­ های آلومینیومی که از راه بازیافت حاصل نمی­شوند در دو مرحله تولید می­شوند

 تصفیه: بوکسیت از تصفیه سنگ قرمز به دست می­آید و پودر سفیدی به نام آلومین حاصل می­شود

    تولید: با ذوب آلومین آلومینیوم تولید می­شود

بازیافت آلومینیوم بصرفه تر از تولید جدید آن است زیرا ماده خام کمتری مصرف و آلودگی کمتری ایجاد می­شود.

آلومینیوم نخستین بار از کاهش ALCL3 به وسیله ی سدیم در قرن 19 به دست آمد.

 مراحل فرایند هال در تولید آلومینیوم:

بعد از استخراج سنگ معدن بوکسیت آن را به کمک سود سوزآور (NaOH) خالص سازی می کنند. Fe2O3 و SiO2 که ناخالصی های بوکسیت هستند، در NaOH حل می شوند. سپس در سلول ویژه ای آلومینای خالص را در کریولیت مذاب حل کرده و در دمای 960°c به حالت مذاب در می آورند.

در دستگاه تهیه آلومینیوم، جنس دیواره و کف دستگاه از جنس گرافیت بوده و از آنجا که به قطب منفی باتری وصل است کاتد می باشد. هم چنین تیغه های گرافیتی در بالای دستگاه نقش آند را داشته و به قطب مثبت باتری متصل اند.

اثر تصفیه بوکسیت بر محیط زیست:

برای تصفیه بوکسیت آن را آسیاب و در مخزنی با آب داغ و ماده­ای شیمیایی به نام سود سوزآور مخلوط می­کنند. سود سوزآور آلومین موجود در بوکسیت را حل می­کند و مواد دیگر یعنی آهن، خاک رس و شن را در ته مخزن به صورت گل قرمزرنگی باقی می­گذارد. آب محتوی سود سوزآور و آلومین از بالای مخزن از طریق لوله خارج می­شود.

در کارخانه­ های آلومینیوم پیشرفته سود سوزآور بازیافتی دوباره مصرف می­شود، گل­های قرمز در پشت سدهای مخصوصی انبار می­شوند تا خشک شوند بعدها از آنها برای پر کردن زمین­های معادن قدیمی استفاده می­کنند. اما در کارخانه­ های قدیمی ­تر آلومینیوم ­سازی گل­های قرمز هنوز هم حاوی سود سوزآورند و باید در پشت این سدها که دارای جدار ضخیمی از خاک رس هستند  انبار شوند در غیر این صورت ممکن است به آب­های زیرزمینی  نشت و رودخانه ­ها را آلوده کنند.

باید توجه داشت که آلومینیوم بازیافتی، قبلا تصفیه شده پس هیچ سود سوزآور خطرناکی استفاده نشده و هیچ گل قرمزی هم تولید نمی شود.

تاثیر ذوب آلومینیوم بر محیط زیست:

در گذشته بیشترین تلاشها در زمینه کنترل زیست محیطی صنعت آلومینیوم، مربوط به کنترل فلوئورید خروجی بوده است. امروزه تکنولوژی سابق به خوبی شناخته شده است و اکنون بیشتر تلاشها مربوط به کنترل سایر مواد خروجی می‌باشد. لجن‌های باقیمانده از سلول‌ها و باقیمانده بوکیست (گل قرمز) مهمترین و بزرگترین حجم باطله‌های جامد را تشکیل می‌دهند.

تحقیقات بسیاری برای استخراج آهن، تیتانیوم، کروم، وانادیوم و آلومینیوم از گل انجام گرفته است، که هیچ یک به مرحله عملیاتی و اجرایی نرسیده اند. فرآیند تولید آلومینیوم در مراحل مختلف، جدا از تخریب محیط زیست، خطر ابتلا به بیماریهای خطرناک را برای کارکنان این صنعت به همراه دارد. استفاده باطله های فرآیند تولید آلومینیوم در صنایع مختلف و بازیافت آلومینیم که خود سبب حذف باطله ها،کاهش انرژی مصرفی، حفظ منابع اولیه، کاهش استفاده از زمینها، کاهش آلودگی ها و… می شود.

در کارخانه ذوب آلومینیوم پودر سفید آلومین را در سدیم آلومینیوم فلوراید داغ حل می­کنند و یک جریان قوی برق از آن عبور می­دهند. این جریان برق باعث می­شود آلومینیوم از اکسیژن و مواد دیگر جدا و به صورت آلومینیوم خالص ته نشین شود سپس آنها را به صورت شمش در می­آورند در طی مرحله ذوب مقداری فلوئور به صورت گاز در هوا پراکنده می­شود گازهای فلوئور موادی بسیار سمی هستند.

وقتی آلومینیوم بازیابی می شود هیچ گاز فلوئور خطرناکی متصاعد نمی شود.

 

 نکات و برتری بازیافت آلومینیوم:

•   وقتی آلومینیوم بازیافت می­شود بوکسیت کمتری استخراج می­شود و نیاز کمتری به برق مصرفی داریم و در این صورت مناطق بزرگی از زیستگاه گیاهان و جانوران بکر باقی می­ماند.
• بازیافت آلومینیوم استفاده از سود سوزآور و تولید گاز فلوئور را که بسیار خطرناکند را کاهش می­دهد
•  سبکی آلومینیوم هزینه حمل و نقل آن را کاهش می­دهد و نیاز به صرف مقدار زیادی سوخت ندارد
•   برخی محصولات آلومینیومی بازیافت نمی­شوند زیرا آنها از مخلوط موادی ساخته شده­اند که جداسازی آنها بسیار پرهزینه است مانند قوطی های فولادی با سر و ته آلومینیومی
• فویل­های آلومینیومی خیلی سخت بازیابی می­شوند چون به سادگی قابل جمع آوری نیستند و اغلب آلوده به مواد غذایی اند
• برای محیط زیست بهتر است که فویل­های آشپزی خیلی چرب را به جای شستن با مقدار زیادی آب داغ و مواد شوینده، دور بریزیم
• محصولات متفاوت آلومینیومی را نمی­توان با هم بازیافت کرد. آنها باید جمع آوری و جداگانه بازیافت شوند چون دارای آلیاژهای متفاوتی هستند
• وقتی قوطی آلومینیومی را گرم می­کنند تا رنگ و پوشش های بیرونی آن را پاک کنند مواد زیان آوری در هوا پخش می­شود