فلز آلومینیوم
در این برگه قصد دریم فلز آلومینیوم و تاریخچه آلومینیوم را به صورت کلی توضیح دهیم . آلومینیوم یکی از پر کاربردترین فلزات در جهان است که بعد از آهن بیشترین مصرف را بین فلزات در دنیا از آن خود کرده است . لذا خود را موظف دانستیم تا اطلاعاتی را از این فلز برای مطالعه قراردهیم تا همه چیز درباره آلومینیوم اعم از ساختار شیمیایی ، ویژگیها ، ظاهر و کاربرد آلومینیوم را بدانیم .تاریخچه آلومینیوم
اولین نوشته های مربوط به آلومینیوم که د تاریخ ثبت شده است متعلق به حدود 2500 پیش توسط هرودوت نوشته شده است که در آن زمان به نام آلوم درج شده است عنوان آلوم ناشناخته باقی ماده است . طبق آثار به جامانده از تحقیقات نیز ، برخی از پزشکان در میانه های قرن 15 به نمکی از خاک آلوم اشاره داشته است . سپس در اوایل قرن 16 نیز نظیره این پزشک سویی که مدعی بر مجزا بودن خاک آلوم بود توسط یک شیمیدان آلمانی تایید شد . در اواسط قرن 17 یک شیمیدان آلمانی دیگر به نام آندریاس به تلخیض این خاک پرداخت . وی خاک را طی آزمایشی با اسید سولفوریک و پتاسیم ترکیب کرد تا فلز اصلی را به دست آورد و به مجزا بودن خاک آلوم سندی روشن و استوار را عنوان دهد . و بالاخره 10 سال پس از او فیزیکدانی به نام هانس کریستین ارستد اولین تلاش را به صورت جدی برای به دست آوردن فلز آلومینیوم برنامه ریزی کرد . او پس از گذشت چندین سال نتایج آزمایش را با نمونه ای از این فلز جدید را ارائه کرد که ترکیبی از کلرید آلومینیوم و آمالگام پتاسیم بود اولین فلزی که نتایج کشفیات و شبیه ترین فلز به آلومینیوم امروزی بود نتیجه همین همین آزمایش بود که در سال 1825 رخ داد . دو سال پس او یک فیزیکدان آلمانی به نام فردریش وهلر مجددا راه او را ادامه داد اما در آزمایشات خود موفق به فلز آلومینیوم نشد و بارها با شکست مواحه شد . اما طی فرمول خاصی فردریش توانست پودر آلومینیوم را استخراج کند . این آزمایش این بار با کم کردن آب پتاسیم صورت گرفتتولید اولین فلز آلومینیوم در تاریخ
پس از آزمایشات مکرر این فیزیکدان تکه های فلز نمونه اولیه آلومینیوم ساخته شد . و او را به عنوان کاشف آلومینیوم میشناسند . چرا که نمونه اصلی و اولیه این فلز توسط وی کشف شد . اما مشکلی که در آن زمان بود هزینه های بالا برای تولید آلومینیوم وهلر بود که طبق اسناد به جا مانده هزینه تولید آلومینیوم از طلا نیز بیشتر میشد . حال همه به دنبال روشی بهتر و کار آمد تر و در واثع برای تکامل آلومینیوم بودند ، تا اینکه هنری اتن شیمیدان فرانسوی روش دیگری برای تولید آن به عرصه تولید افزود . در واقع با ترکیب تری کلرید آلومینیوم با سدیم به جای پتاسیم طی آزمایشات مکرر و در نظر گرفتن کلیه آزمون و خطاها موفقیت در تولید آلومینیومی ارزان تر از روش وهلر حاصل شد تا مشکل تولید آن نیز برطرف گردد . او پس از راه اندازی شرکت رسمی تولید آلومینیوم توانست قیمت 500 دلاری آلومینیوم را طی 5 سال از سال 1855 به 40 دلار برساند . از قرن 18 نمونه های زیادی از ساخته های آلمینیومی به جا مانده است .میلگرد استیل 316L سایز 100 میلیمتر شاخه 6 متری
آثار به جا مانده از آلومینیوم
یکی از این اثار مجسمه آنتروس است که درسال 1893 با ریخته گری آلومینیوم ساخته شد . آلومینیوم به تنهایی انقلابی در صنعت فلز ایجاد کرد . اما از آنجایی که آمریکایی ها تلاش میکنند همه چیز را به نام خود ثبت کنند این فرآیند تولید آلومینیوم را به نام هال هرولت ثبت کرده اند اما در واقع آنها هیچ گونه کشفی در این زمینه نداشته اند ( درمورد این موضوع بیشتر مطالعه کنید ) در سال 1889 یک شیمیدان اتریشی به نام کارل جوزف بایر بوکسیت را خالص سازی کرده و فرآیند دیگری را برای آلومینیوم کشف کرد . در اواسط قرن 19 آلومینیوم وارد عرصه دارویی شد و قرص های آلومینیوم روانه سازمات بهداشت شد که این امر کم کم واژه آلومینیوم را برای مردم آشنا تر ساخت . به مرور متریال آلومینیوم وارد زندگی روزمره انسانها شد . کم کم در تولید لوازم خانگی گرفته تا هزاران دیگر از وجود آلومینیوم بی بهره نبود . در ادامه به کاربرد آلومینیوم نیز خواهیم پرداخت . فلز آلومینیوم در قرن 19- تولید جهانی آلومینیوم در سال ۱۹۰۰ میلادی ۶٬۸۰۰ تن بود
- تولید سالیانه در سال ۱۹۱۶میلادی از ۱۰۰۰۰۰ تن در سال نیز افزایش پیدا کرد .
- در سال 1941 تولید جهانی آلومینیوم به 1 میلیون تن رسید
- افزایش روز افزون تولید آلومینیوم رکود تعجب برانگیزی را در سال 1971 به جان گذاشت که عددی در حدود 10 میلیون تن تولید سال آلومینیوم بود .
- تا سال 3010 تولید سالانه آلومینیوم به بیش از ۵۰٬۰۰۰٬۰۰۰ تن رسید
- در قرن 20 همچنان تولید آلومینیوم به رکوردی قریب به 50 میلیون تن در سال رسید و افزایش تولید تا امروز همچنان ادامه دارد .
بورس جهانی لندن آلومینیوم را به مبادلات جهانی تبدیل کرده و این فلز ارزشمند و پر کاربرد را همچون ارز کشوری جابجا میکنند . آلومینیوم یکی از پر متقاضی ترین فلز دنیا به شمار میرفت و این امر کارخانجات تولیدی را بر آن میداشت تا قدرت تولید خود را بالا ببرد .
.
سهم چینی ها از بازار آلومینیوم
کشور چین یکی از بزرگترین تولید کنده های آلومینیوم میباشد که تولید آلومینیوم در این کشور حدود 40 درصد تولیدات جهانی را از آن خود کرده است . این درصد زیادی برای این کشور است چرا که تا سال 1971 این تولیدات به 2 درصد تولید جهانی میرسید . اما امروز رشد و نمو و افزایش روز افزون چین قریب به نیمی از تولیدات جهانی آلومینیوم میباشد .
عنصر Al حدود 18 درصد پوسته زمینه را تشکیل میدهد . در اویل تولید با روش وهلر ارزشی بالاتری ار ارزش استخراج طلا داشت . استخراج آن از سنگ و ترکیب با پتاسیم بسیار هزینه بردار بود که بعد ها همانطور که در مطالب بالا عنوان کردیم شکل امروزی را به خود گرفت این فلز پر کاربرد همانند استنلس استیل در وضعیت آزاد خود بسیار کمیاب است . این فلز به عنوان یکی از اصلی ترین فلزهای صنعتی به شمار میرود که در بازار فلز بیش از 1 قرن قدمت دارد .
بازیافت فلز آلومینیوم
در قرن نوزده پس از طی کردن یک بازه زمانی مردم به وفور شاهد پسماندهای آلومینیومی بودند . گاه این پسماندها به صورت یکپارچه و گاه در ترکیبات ساخت کالایی بود . پس از مدتی تصمیم به بازیافت فلز آلومینیوم شد . این امر در
پیشرفت کارخانجات و کمک به محیط زیست و همینطور روندی مفید برای تولیدات بیشتر شد .
محصولاتی که در ابتدا در چرخه بازیافت آلومینیوم قرار میگرفتند .
- تاسیسات کارخانجات
- درب و پنجره ها
- لوازم منزل
- کانتینرها
- کانگسهای اولیه که در جنگ استفاده میشد
- برخی جنگ افزارها
مزایای بازیافت آلومینیوم
- بازگشت فلز آلومینیوم به چرخه تولید با همان کیفیت اولیه
- کاهش آلایندگی ها
- کاهش هزینها در تهیه مواد اولیه
فلز آلومینیوم در ایران
اولین تولید کننده آلومینیوم در ایران متعلق به شرکت ایرالکو میباشد که در سال 1353 تاسیس گردید .
در سال 1369 شرکت تولید آلومینیوم المهدی راه اندازی شده و این تولید را تا سال 80 به 55 هزار تن در سال افزایش داد .
و تا سال 1384 تولید فلز آلومینیوم به 110 تن در سال
در سال 85 افزایش تولید با اضافه کردن 228 دیگ به تولید ادامه داد .
و این تولید تا سال 90 به حدود 170 هزار تن در سال رسید
ساختار شیمیایی آلومینیوم
- جدول تناوبی دارای علامت Al
- عدد اتمی ۱۳ میباشد
- به رنگ نقره ای . به راحتی منعطف میشود
- عمدتاً به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت میشود
- در برابر اکسیداسیون کاملا مقاوم است
- برای رسیدن به خاصیت مکانیکی باید از گزینه افزودن مس و سیلسیم و روی استفاده کنیم
- آلیاژهای آلومینیوم حساسیت بالایی به حفره ها دارند چرا که موجب ترک خوردن و پوسته شدن فلز آلومینیوم میشود
- در صورت نیاز عملیات ترمومکانیکی روی آلومینیوم صورت میگیرد
موارد موثر در ترکیب شیمیایی با استحکام بالا
- عملیات حرارتی محلول جامد
- عملیات حرارتی کوئنچ و رسوبسختی
ویژگیهای آلومینیوم
- مقاومت عالی
- قابلیت جوشکاری روی آلومینیوم با کیفیت بالا
- مقاومت کامل در برابر خوردگی
- چکش خوری عالی در فلز آلومینیوم
- شکل پذیری بینظیر در عملبات حرارتی و ماشین کاری
- دارای سطح براق و وزن سبک
- یکی از بهترین فلز های نرم به شما میرود . ( یکی از 6 فلز انعطاف پذیر در دنیا )
- به راحتی خم میشود ( شکل پذیری خوب )
- کاملا مقاوم در برابر زنگ زدگی
- خاصیت غیر مغناطیسی
حاوی لایه اکسایش که در اثر تماس با هوا در سطح آن تشکیل میشود
کاربرد فلز آلومینیوم در گذشته
تثبیت کننده رنگ و دفاع از شهر
صنعت نساجی اروپایی
راه آهنجواهرات
جهت ساخت راکت هاوسایل روزمره
صنعت هوانوردیقاب عینک
ابزارهای نوری
کارد و چنگال
فویل
برای ساخت هواپیماهای سبک
کاربردهای ساختمانی کشتی‌ها ساخت و ساز پایه ای و کار داخلی آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی موتورهای وسایل نقلیه زره پوش خطوط انتقال برق خدمات مهندسیبه عنوان ذخیره‌سازی برای نوشیدنی‌ها
استفاده بالا از فلز آلومینیوم در حمل و نقل
صنایع هوایی و دریایی ( ناوگانهای دریایی )
