دانلود مقاله تاریخچه و روش استخراج آلومینیوم

دانلود مقاله تاریخچه و روش استخراج آلومینیوم

 

دانلود مقاله تاریخچه و روش استخراج آلومینیوم با فرمت ورد ودر26 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله

 

آلومینیوم موجود در پوسته زمین تماماً بصورت ترکیبی است. 7.5 درصد کل پوسته زمین را تشکیل می دهد که پس از اکسیژن (49.2 درصد) و سیلیسیم (25.8 درصد) سومین عنصر فراوان از نظر کمیت بوده است. این در حالیست که آهن پر مصرف و قدیمی صرفا 4.3 درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد.

باوجود آنکه امروزه آلومینیوم پس از فولاد پر مصرف ترین فلز جهان محسوب می شود ،اما پیشینه وسابقه تولید این فلز حتی به دو قرن هم نمی رسد ودر مقایسه با فولاد ومس که از فلزات دیر آشنای صنعت هستند فلزی جوان محسوب می شود که توانسته است با عمری کوتاه ،جایگاه مصرفی وارزش بالایی را در صنایع مختلف به خود اختصاص دهد. دلیل عمرکوتاه وعدم استفاده از این فلز در سالهای پیشین، نوع سنگ معدن و نحوه استخراج آلومینیوم از آن می باشد. مشکل وهزینه بر بودن استخراج آلومینیوم از سنگ معدن اکسیدی آن (روش الکترولیز)باعث تاخیر حضور این فلز در توسعه صنعتی تا سالهای پس از آغاز قرن نوزدهم شد.

افتخار تولید اولین قطعات آلومینیوم خالص فلزی به شیمیست دانمارکی بنام اورستد(H.C.Oersted) تعلق دارد. هر چند که او نتوانست برای بار دوم آزمایش خود را با موفقیت تکرار کند اما همکار جوان او وهلر(F.Wohler) در سال 1827، از واکنش AlCl₃ با پتاسیم فلزی، توانست بقدر کافی آلومینیوم خالص تولید نماید.

 

AlCl₃ +3K = Al + 3KCl

قیمت یک کیلوگرم از این آلومینیوم تولیدی در حدود 1200 دلار بود، به گونه ای که گفته می شود در قصر ناپلئون سوم از ظروف آلومینیومی به جای ظروف طلا جهت پذیرایی میهمانان ویژه استفاده می شد .

تهیه آلومینیوم در مقیاس تجاری برای اولین بار در سال 1855 توسط سن کلردویل(H.S.C.Deville) انجام شد. او توانست قیمت یک کیلو گرم آلومینیوم را به حدود 37 دلار برساند. با این حال، آلومینیوم نتوانست درآن زمان جایگاه اصلی خود را بیابد.

بالاخره در سال 1886 دانشمند آمريكائي C.M.Hall و دانشمند فرانسوي P.L.Heroult بطور همزمان و جداگانه موفق شدند كه با حل كردن آلومينا در كريوليت مذاب و عبور دادن جريان برق، از محلول الكتروليتي بدست آمده فلز آلومينيوم را جدا نمايند. این دو دانشمند هر دو متولد 1863 (اولی در تاریخ 6 دسامبر و دومی در تاریخ 10 آوریل) C.M.Hall در امریكا و P.L.Heroult در فرانسه بودند .

هردو جداگانه در یک زمان (1886) اساس توليد آلومينيوم بطريق الكتروليز مذاب اكسيد آلومينيوم حل شده در كريوليت را آنچنانكه امروزه متداول است بنام خود ثبت و راه نويني را در جهت توليد يكي از مهمترين فلزات گشودند.

جالبترین مطلب در مورد این دو دانشمندآن بود كه گر چه هر یك مستقل و بلافاصله هزاران كیلو متر دور از هم در كشور خود به تحقیق مشغول بودند ولی به فاصله دو ماه تقاضای ثبت كار خود را از كشورهای خود نمودند. تاریخ تقاضای Heroult در 23 آوریل 1886 وHall در 9 ژوئیه همان سال بود . این كشف به اسم،هال و هرولت ثبت گردید .

موضوع دیگر آنكه تاریخ فوت دو دانشمند، كه هر دو در سال 1914،هالدر تاریخ 27 دسامبر وهرولتدر تاریخ 9 مه اتفاق افتاد نیز طول عمری مساوی را برای آنها بر جای گذاشت.

متعاقب اين اكتشاف در سال 1888، بایر(K.G.Bayer) آلماني توانست با حل كردن بوكسيت ناخالص در سود سوزآور و بدست آوردن آلومينات سديم و حل كردن آن در آب و در نتيجه ته نشين شدن هيدرات آلومينيوم كه پس از تبخير آب هيدرات،آلوميناي خالص(AL2O3)و سفيد رنگي بدست مي‌دهد، تحولي بزرگ در تهيه آلومينا بوجود آورد در نتيجه پروسس Hall-Heroult بهمراه پروسس Bayer پايه هاي صنعت توليد آلومينيوم را تشكيل دادندكه پس از گذشت حدود 130 سال هنوز هم اساس توليد آلومينيوم در دنيا به همان روال ادامه دارد البته در طي اين زمان تكنولوژي توليد، پيشرفت‌هاي چشمگيري داشته است.

 

اصول تهيه و روش توليد از ابتدا تا به امروز فرق چنداني نكرده و در طول مدت با پيشرفت تكنولوژي بتدريج ظرفیت واحدها و راندمان توليد بالا رفته و نيز مصرف انرژي كاهش يافته است و بطور خلاصه تكنولوژي تهيه اين فلز به لحاظ كمي و كيفي پيشرفت يافته است بعنوان مثال ديگهاي ‌اوليه با ابعاد كوچك با 8 كيلو آمپر و 38 كيلو وات ساعت مصرف انرژي الكتريكي براي هر كيلو گرم آلومينيوم كار مي كردند ؛ در حاليكه آخرین تکنولوژی ديگهاي جديد با ابعاد بزرگ و با 600 كيلو آمپر شدت جريان و مصرف 12 كيلو وات ساعت به ازای هر كيلوگرم آلومينيوم كار مي كنند .

هال- هرولت و بایر مسئول تولیدعملی آلومینیوم تجارتی محسوب می گردند. در طول مدت فقط، قیمت یك كیلو آلومینیم خالص تولیدی از 1200 دلار به حدود 1.8 دلار رسید.