ألومينيومهو المعدن الأكثر وفرة في العالم وهو ثالث أكثر العناصر شيوعًا ، ويشكل 8٪ من القشرة الأرضية.براعةألومينيوميجعلها المعدن الأكثر استخدامًا بعد الفولاذ.
رغمألومينيومتم استخدام المركبات منذ آلاف السنين ،ألومينيومتم إنتاج المعدن لأول مرة منذ حوالي 170 عامًا.
في المائة عام منذ أول كميات صناعية منألومينيومتم إنتاجها ، الطلب العالمي عليهاألومينيومنمت إلى حوالي 29 مليون طن في السنة.حوالي 22 مليون طن جديدألومينيومو 7 ملايين طن معاد تدويرهاألومينيومخردة.
استخدام المعاد تدويرهألومينيوممقنع اقتصاديًا وبيئيًا.يتطلب إنتاج طن واحد من الطاقة الجديدة 14000 كيلو وات في الساعةألومينيوم.على العكس من ذلك ، فإنه يأخذ 5 ٪ فقط من هذالإعادة صهر وإعادة تدوير طن واحد من ألومينيوم.ليس هناك فرقمن حيث الجودة بين البكر والمعاد تدويرهألومينيوسبائك م.
نقيألومينيوملينة ، مطيلة ، مقاومة للتآكل ولها موصلية كهربائية عالية.يتم استخدامه على نطاق واسع لكابلات الرقائق والموصلات ، لكن الخلط مع العناصر الأخرى ضروري لتوفير القوة الأعلى اللازمة للتطبيقات الأخرى.ألومينيومهي واحدة من أخف المعادن الهندسية ، حيث تفوق نسبة القوة إلى الوزن على الفولاذ.
من خلال استخدام مجموعات مختلفة من خصائصه المفيدة مثل القوة والخفة ومقاومة التآكل وقابلية إعادة التدوير والقابلية للتشكيل ،ألومينيوميتم توظيفه في عدد متزايد من التطبيقات.تتراوح مجموعة المنتجات هذه من المواد الهيكلية إلى رقائق التغليف الرقيقة.
المزايا الرئيسية لاستخدامألومينيومترتبط مباشرة بخصائصها الرائعة.تم توضيح بعض هذه الخصائص في الأقسام التالية.
ألومينيوملديها كثافة تبلغ حوالي ثلث كثافة الفولاذ وتستخدم بشكل مفيد في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية ووزنًا منخفضًا.وهذا يشمل المركبات التي تؤدي الكتلة المنخفضة فيها إلى زيادة سعة الحمولة وتقليل استهلاك الوقود.
عندما يكون سطحألومينيوميتعرض المعدن للهواء ، وتتشكل طبقة أكسيد واقية على الفور تقريبًا.طبقة الأكسيد هذه مقاومة للتآكل ويمكن تحسينها بشكل أكبر بمعالجات السطح مثل المعالجة الأنودية.
ألومينيومهو موصل ممتاز للحرارة والكهرباء.الميزة العظيمة لـألومينيومهو أنه بالوزن ، الموصليةألومينيومحوالي ضعف النحاس.هذا يعني ذاكألومينيومهي الآن المادة الأكثر استخدامًا في خطوط نقل الطاقة الكبيرة.
أفضل بدائل النحاسألومينيومالسبائك في سلسلة 1000 أو 6000.يمكن استخدامها لجميع تطبيقات التوصيل الكهربائي بما في ذلك الأسلاك المنزلية.
اعتبارات الوزن تعني أن نسبة كبيرة من خطوط الطاقة الكهربائية عالية الجهد تستخدم الآنألومينيومبدلا من النحاس.ومع ذلك ، فهي تتمتع بقوة منخفضة وتحتاج إلى التعزيز باستخدام المجلفن أوألومينيومأسلاك فولاذية مغلفة عالية الشد في كل حبلا.
ألومينيومهو عاكس جيد لكل من الضوء المرئي والحرارة مما يجعله مادة مثالية لتركيبات الإضاءة وبطانيات الإنقاذ الحراري والعزل المعماري.
ألومينيومليست فقط غير سامة ولكنها أيضًا لا تطلق أي روائح أو منتجات ملوثة تتلامس معها.هذا يجعلألومينيوممناسبة للاستخدام في تغليف المنتجات الحساسة مثل المواد الغذائية أو الأدوية حيثألومينيوماحباط يستخدم.
إعادة التدويرألومينيوملا مثيل له.عند إعادة التدوير لا يوجد تدهور في الخصائص عند إعادة التدويرألومينيوممقارنة بالعذراءألومينيوم.علاوة على ذلك ، إعادة تدويرألومينيوميتطلب فقط حوالي 5 في المائة من الطاقة المدخلة اللازمة لإنتاج عذراءألومينيومفلز.
ألومينيوميستخرج من خام البوكسيت الرئيسي.توجد رواسب كبيرة من البوكسيت في جميع أنحاء أستراليا ومنطقة البحر الكاريبي وأفريقيا والصين وأمريكا الجنوبية.تستخدم تقنيات القطع المفتوح بشكل شائع لتعدين البوكسيت.
يتم تنقية البوكسيت باستخدام عملية باير.تتضمن هذه العملية الذوبانألومينيومثلاثي هيدرات لترك الألومينا بالإضافة إلى أكاسيد الحديد والتيتانيوم.أكاسيد الحديد والتيتانيوم هي منتجات ثانوية للعملية وغالبًا ما يشار إليها باسم "الطين الأحمر".يجب التخلص من الطين الأحمر مع إيلاء اعتبار قوي للمخاوف البيئية.
يلزم ما يقرب من طنين من البوكسيت لإنتاج طن واحد من الألومينا.
استخراجألومينيوممن الألومينا يتم الحصول عليها باستخدام عملية التحليل الكهربائي.يتم استخدام خلية أو وعاء يتكون من غلاف فولاذي مبطن بالكربون.تشكل هذه القذيفة كاثودًا.يتم تعليق أنود الكربون المستهلك في الكريوليت السائل (فلوريد ألومنيوم الصوديوم) داخل الوعاء عند درجة حرارة 950 درجة مئوية.يتم إذابة الألومينا في الكريوليت عن طريق تمرير الفولتية المنخفضة عند شدة التيار الكهربائي عبر الوعاء.ينتج عن هذا نقيألومينيوميتم إيداعها في الكاثود.
الألومينيومتدرك الصناعة التأثير البيئي لأنشطتها.التعدين والصهرألومينيوم، بالإضافة إلى التخلص من الطين الأحمر يمكن أن يكون له تأثير بيئي كبير إذا لم يتم بشكل صحيح.
تفخر الصناعة بجهودها وإنجازاتها في إعادة تأهيل مواقع المناجم المفتوحة واستعادة النباتات والحيوانات إلى هذه المواقع.وقد كوفئت هذه الجهود بجوائز من برنامج الأمم المتحدة للبيئة ويتم الآن إعادة تغطية مناطق التخلص من الطين الأحمر بنجاح.
يتم استيفاء المتطلبات البيئية على انبعاثات خط وعاء من خلال استخدام نظام تنقية متخصص.
مزيج من اثنين من الخصائص الرائعةألومينيوميجعل الحاجة إلى إعادة تدوير المعدن واضحة.أول هذه العوامل هو أنه لا يوجد فرق بين البكر والمعاد تدويرهألومينيوم.العامل الثاني هو أن المعاد تدويرهألومينيوم يستخدم فقط 5٪ من الطاقة اللازمة لإنتاج مادة عذراء.
حاليا حوالي 60٪ منألومينيوميتم إعادة تدوير المعدن في نهاية دورة حياته ولكن لا يزال من الممكن تحسين هذه النسبة بشكل كبير.
خصائص متنوعةألومينيوموقد نتج عن السبائكألومينيومتُستخدم في صناعات متنوعة مثل النقل وإعداد الطعام وتوليد الطاقة والتعبئة والهندسة المعمارية وتطبيقات نقل الكهرباء.
اعتمادًا على التطبيق ،ألومينيوميمكن استخدامها لتحل محل مواد أخرى مثلكوبروالصلب والزنك وألواح القصدير والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والخشب والورق والخرسانة والمركبات.
بعض الأمثلة من المجالات حيثألومينيوميتم استخدامه في الأقسام التالية
مقاومة التآكل والحماية من الأشعة فوق البنفسجية جنبًا إلى جنب مع الرطوبة واحتواء الرائحة بالإضافة إلى حقيقة ذلكألومينيومغير سامة ولن تتسرب أو تلوث المنتجات مما أدى إلى استخدامها على نطاق واسعألومينيومرقائق وصفائح في تغليف المواد الغذائية والحماية.
الاستخدام الأكثر شيوعًا لـألومينيومللتغليف كان في علب المشروبات الألومنيوم.ألومينيومتمثل العلب الآن حوالي 15 ٪ من الاستهلاك العالمي منألومينيوم.
بعد الأيام الأولى من الرحلة المأهولة ، كانت نسبة القوة إلى الوزن الممتازةألومينيومجعلتها المادة الأساسية لبناء الطائرات.
هذه نفس خصائصألومينيوميعني أن السبائك المختلفة تستخدم الآن أيضًا في عربات السكك الحديدية للركاب والشحن والمركبات التجارية والمركبات العسكرية والسفن والقوارب والحافلات والمدربين والدراجات وبشكل متزايد في السيارات.
الطبيعة المستدامة لـألومينيومفيما يتعلق بمقاومة التآكل وإمكانية إعادة التدوير ، فقد ساعد في دفع الزيادات الأخيرة في الطلب على مكونات السيارة المصنوعة من الألومنيوم.
ألومينيوميتم استخدام الألواح والقذف على نطاق واسع في الهياكل الفوقية للسفن.يسمح استخدام هذه المواد للمصممين بزيادة حجم خط الماء أعلاه للوعاء دون خلق مشاكل في الاستقرار.ميزة الوزنألومينيومسمح للمعماريين البحريين بالحصول على أداء أفضل من الطاقة المتاحة باستخدامألومينيومفي أجسام الحوامات ، والقوارب السريعة متعددة الهياكل وسفن التخطيط السطحي.
شهدت انخفاض الوزن ودورات حياة أطولألومينيومأصبحت المادة المعمول بها لطائرات الهليكوبتر وهياكل دعم طائرات الهليكوبتر على منصات النفط والغاز البحرية.أدت نفس الأسباب إلى انتشار استخدامألومينيومفي أبراج السلالم النفطية وجسور الأفراد التلسكوبية.
ألومينيومالاستخدام في المباني يغطي مجموعة واسعة من التطبيقات.وتشمل التطبيقات الأسقف ، والعزل بالرقائق ، والنوافذ ، والكسوة ، والأبواب ، وواجهات المحلات ، والدرابزين ، والأجهزة المعمارية ، والمزاريب.
ألومينيوميستخدم أيضًا بشكل شائع في شكل لوحة العتبات والأرضيات الصناعية.
ألومينيومهو المعدن الأكثر وفرة في العالم وهو ثالث أكثر العناصر شيوعًا ، ويشكل 8٪ من القشرة الأرضية.براعةألومينيوميجعلها المعدن الأكثر استخدامًا بعد الفولاذ.
رغمألومينيومتم استخدام المركبات منذ آلاف السنين ،ألومينيومتم إنتاج المعدن لأول مرة منذ حوالي 170 عامًا.
في المائة عام منذ أول كميات صناعية منألومينيومتم إنتاجها ، الطلب العالمي عليهاألومينيومنمت إلى حوالي 29 مليون طن في السنة.حوالي 22 مليون طن جديدألومينيومو 7 ملايين طن معاد تدويرهاألومينيومخردة.
استخدام المعاد تدويرهألومينيوممقنع اقتصاديًا وبيئيًا.يتطلب إنتاج طن واحد من الطاقة الجديدة 14000 كيلو وات في الساعةألومينيوم.على العكس من ذلك ، فإنه يأخذ 5 ٪ فقط من هذالإعادة صهر وإعادة تدوير طن واحد من ألومينيوم.ليس هناك فرقمن حيث الجودة بين البكر والمعاد تدويرهألومينيوسبائك م.
نقيألومينيوملينة ، مطيلة ، مقاومة للتآكل ولها موصلية كهربائية عالية.يتم استخدامه على نطاق واسع لكابلات الرقائق والموصلات ، لكن الخلط مع العناصر الأخرى ضروري لتوفير القوة الأعلى اللازمة للتطبيقات الأخرى.ألومينيومهي واحدة من أخف المعادن الهندسية ، حيث تفوق نسبة القوة إلى الوزن على الفولاذ.
من خلال استخدام مجموعات مختلفة من خصائصه المفيدة مثل القوة والخفة ومقاومة التآكل وقابلية إعادة التدوير والقابلية للتشكيل ،ألومينيوميتم توظيفه في عدد متزايد من التطبيقات.تتراوح مجموعة المنتجات هذه من المواد الهيكلية إلى رقائق التغليف الرقيقة.
المزايا الرئيسية لاستخدامألومينيومترتبط مباشرة بخصائصها الرائعة.تم توضيح بعض هذه الخصائص في الأقسام التالية.
ألومينيوملديها كثافة تبلغ حوالي ثلث كثافة الفولاذ وتستخدم بشكل مفيد في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية ووزنًا منخفضًا.وهذا يشمل المركبات التي تؤدي الكتلة المنخفضة فيها إلى زيادة سعة الحمولة وتقليل استهلاك الوقود.
عندما يكون سطحألومينيوميتعرض المعدن للهواء ، وتتشكل طبقة أكسيد واقية على الفور تقريبًا.طبقة الأكسيد هذه مقاومة للتآكل ويمكن تحسينها بشكل أكبر بمعالجات السطح مثل المعالجة الأنودية.
ألومينيومهو موصل ممتاز للحرارة والكهرباء.الميزة العظيمة لـألومينيومهو أنه بالوزن ، الموصليةألومينيومحوالي ضعف النحاس.هذا يعني ذاكألومينيومهي الآن المادة الأكثر استخدامًا في خطوط نقل الطاقة الكبيرة.
أفضل بدائل النحاسألومينيومالسبائك في سلسلة 1000 أو 6000.يمكن استخدامها لجميع تطبيقات التوصيل الكهربائي بما في ذلك الأسلاك المنزلية.
اعتبارات الوزن تعني أن نسبة كبيرة من خطوط الطاقة الكهربائية عالية الجهد تستخدم الآنألومينيومبدلا من النحاس.ومع ذلك ، فهي تتمتع بقوة منخفضة وتحتاج إلى التعزيز باستخدام المجلفن أوألومينيومأسلاك فولاذية مغلفة عالية الشد في كل حبلا.
ألومينيومهو عاكس جيد لكل من الضوء المرئي والحرارة مما يجعله مادة مثالية لتركيبات الإضاءة وبطانيات الإنقاذ الحراري والعزل المعماري.
ألومينيومليست فقط غير سامة ولكنها أيضًا لا تطلق أي روائح أو منتجات ملوثة تتلامس معها.هذا يجعلألومينيوممناسبة للاستخدام في تغليف المنتجات الحساسة مثل المواد الغذائية أو الأدوية حيثألومينيوماحباط يستخدم.
إعادة التدويرألومينيوملا مثيل له.عند إعادة التدوير لا يوجد تدهور في الخصائص عند إعادة التدويرألومينيوممقارنة بالعذراءألومينيوم.علاوة على ذلك ، إعادة تدويرألومينيوميتطلب فقط حوالي 5 في المائة من الطاقة المدخلة اللازمة لإنتاج عذراءألومينيومفلز.
ألومينيوميستخرج من خام البوكسيت الرئيسي.توجد رواسب كبيرة من البوكسيت في جميع أنحاء أستراليا ومنطقة البحر الكاريبي وأفريقيا والصين وأمريكا الجنوبية.تستخدم تقنيات القطع المفتوح بشكل شائع لتعدين البوكسيت.
يتم تنقية البوكسيت باستخدام عملية باير.تتضمن هذه العملية الذوبانألومينيومثلاثي هيدرات لترك الألومينا بالإضافة إلى أكاسيد الحديد والتيتانيوم.أكاسيد الحديد والتيتانيوم هي منتجات ثانوية للعملية وغالبًا ما يشار إليها باسم "الطين الأحمر".يجب التخلص من الطين الأحمر مع إيلاء اعتبار قوي للمخاوف البيئية.
يلزم ما يقرب من طنين من البوكسيت لإنتاج طن واحد من الألومينا.
استخراجألومينيوممن الألومينا يتم الحصول عليها باستخدام عملية التحليل الكهربائي.يتم استخدام خلية أو وعاء يتكون من غلاف فولاذي مبطن بالكربون.تشكل هذه القذيفة كاثودًا.يتم تعليق أنود الكربون المستهلك في الكريوليت السائل (فلوريد ألومنيوم الصوديوم) داخل الوعاء عند درجة حرارة 950 درجة مئوية.يتم إذابة الألومينا في الكريوليت عن طريق تمرير الفولتية المنخفضة عند شدة التيار الكهربائي عبر الوعاء.ينتج عن هذا نقيألومينيوميتم إيداعها في الكاثود.
الألومينيومتدرك الصناعة التأثير البيئي لأنشطتها.التعدين والصهرألومينيوم، بالإضافة إلى التخلص من الطين الأحمر يمكن أن يكون له تأثير بيئي كبير إذا لم يتم بشكل صحيح.
تفخر الصناعة بجهودها وإنجازاتها في إعادة تأهيل مواقع المناجم المفتوحة واستعادة النباتات والحيوانات إلى هذه المواقع.وقد كوفئت هذه الجهود بجوائز من برنامج الأمم المتحدة للبيئة ويتم الآن إعادة تغطية مناطق التخلص من الطين الأحمر بنجاح.
يتم استيفاء المتطلبات البيئية على انبعاثات خط وعاء من خلال استخدام نظام تنقية متخصص.
مزيج من اثنين من الخصائص الرائعةألومينيوميجعل الحاجة إلى إعادة تدوير المعدن واضحة.أول هذه العوامل هو أنه لا يوجد فرق بين البكر والمعاد تدويرهألومينيوم.العامل الثاني هو أن المعاد تدويرهألومينيوم يستخدم فقط 5٪ من الطاقة اللازمة لإنتاج مادة عذراء.
حاليا حوالي 60٪ منألومينيوميتم إعادة تدوير المعدن في نهاية دورة حياته ولكن لا يزال من الممكن تحسين هذه النسبة بشكل كبير.
خصائص متنوعةألومينيوموقد نتج عن السبائكألومينيومتُستخدم في صناعات متنوعة مثل النقل وإعداد الطعام وتوليد الطاقة والتعبئة والهندسة المعمارية وتطبيقات نقل الكهرباء.
اعتمادًا على التطبيق ،ألومينيوميمكن استخدامها لتحل محل مواد أخرى مثلكوبروالصلب والزنك وألواح القصدير والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والخشب والورق والخرسانة والمركبات.
بعض الأمثلة من المجالات حيثألومينيوميتم استخدامه في الأقسام التالية
مقاومة التآكل والحماية من الأشعة فوق البنفسجية جنبًا إلى جنب مع الرطوبة واحتواء الرائحة بالإضافة إلى حقيقة ذلكألومينيومغير سامة ولن تتسرب أو تلوث المنتجات مما أدى إلى استخدامها على نطاق واسعألومينيومرقائق وصفائح في تغليف المواد الغذائية والحماية.
الاستخدام الأكثر شيوعًا لـألومينيومللتغليف كان في علب المشروبات الألومنيوم.ألومينيومتمثل العلب الآن حوالي 15 ٪ من الاستهلاك العالمي منألومينيوم.
بعد الأيام الأولى من الرحلة المأهولة ، كانت نسبة القوة إلى الوزن الممتازةألومينيومجعلتها المادة الأساسية لبناء الطائرات.
هذه نفس خصائصألومينيوميعني أن السبائك المختلفة تستخدم الآن أيضًا في عربات السكك الحديدية للركاب والشحن والمركبات التجارية والمركبات العسكرية والسفن والقوارب والحافلات والمدربين والدراجات وبشكل متزايد في السيارات.
الطبيعة المستدامة لـألومينيومفيما يتعلق بمقاومة التآكل وإمكانية إعادة التدوير ، فقد ساعد في دفع الزيادات الأخيرة في الطلب على مكونات السيارة المصنوعة من الألومنيوم.
ألومينيوميتم استخدام الألواح والقذف على نطاق واسع في الهياكل الفوقية للسفن.يسمح استخدام هذه المواد للمصممين بزيادة حجم خط الماء أعلاه للوعاء دون خلق مشاكل في الاستقرار.ميزة الوزنألومينيومسمح للمعماريين البحريين بالحصول على أداء أفضل من الطاقة المتاحة باستخدامألومينيومفي أجسام الحوامات ، والقوارب السريعة متعددة الهياكل وسفن التخطيط السطحي.
شهدت انخفاض الوزن ودورات حياة أطولألومينيومأصبحت المادة المعمول بها لطائرات الهليكوبتر وهياكل دعم طائرات الهليكوبتر على منصات النفط والغاز البحرية.أدت نفس الأسباب إلى انتشار استخدامألومينيومفي أبراج السلالم النفطية وجسور الأفراد التلسكوبية.
ألومينيومالاستخدام في المباني يغطي مجموعة واسعة من التطبيقات.وتشمل التطبيقات الأسقف ، والعزل بالرقائق ، والنوافذ ، والكسوة ، والأبواب ، وواجهات المحلات ، والدرابزين ، والأجهزة المعمارية ، والمزاريب.
ألومينيوميستخدم أيضًا بشكل شائع في شكل لوحة العتبات والأرضيات الصناعية.
