آلومینیم (Al) چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

آلومینیم: فلزی سبک، مقاوم و همه‌جا حاضر

آلومینیم چیست و از کجا می‌آید؟

آلومینیم یک فلز نقرهای-سفید رنگ است که به‌طور خالص در طبیعت یافت نمی‌شود. این فلز معمولاً به صورت سنگ معدن بوکسیت وجود دارد. بوکسیت مانند یک سنگ قهوه‌ای مایل به قرمز است که باید طی یک فرآیند صنعتی پیچیده به نام الکترولیز تصفیه شود تا آلومینیم خالص از آن به دست آید. این فرآیند نیازمند انرژی بسیار زیادی است، به همین دلیل است که بازیافت آلومینیم بسیار اهمیت دارد، زیرا انرژی کمتری مصرف می‌کند.

جالب است بدانید که آلومینیم حدود 8% از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد و پس از اکسیژن و سیلیسیم، سومین عنصر فراوان است. با این حال، استخراج آن به شکل خالص، نسبتاً دیر و در قرن نوزدهم میلادی انجام شد.

مهم‌ترین ویژگی‌های آلومینیم

محبوبیت و کاربرد گسترده آلومینیم به دلیل ترکیب منحصر به فردی از ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن است.

آلومینیم چگونه جهان ما را می‌سازد؟

از زمانی که از خواب بیدار می‌شوید تا زمانی که به خواب می‌روید، با محصولات آلومینیمی در تعامل هستید. این فلز به بخشی جدا نشدنی از زندگی مدرن تبدیل شده است.

حمل‌ونقل: سبکی آلومینیم به معنای مصرف سوخت کمتر است. از بدنه و بال‌های هواپیما (80% یک هواپیما از آلیاژهای آلومینیم است) گرفته تا قطعات موتور خودرو، درب‌ها و حتی شاسی کامیون‌ها از این فلز استفاده می‌شود. یک خودروی معمولی حاوی حدود 150 کیلوگرم آلومینیم است!

بسته‌بندی: فویل آشپزی، درب‌های ماست، قوطی‌های نوشابه و کنسروها همگی از آلومینیم ساخته می‌شوند زیرا این فلز به خوبی از غذاها در برابر نور، رطوبت و بو محافظت می‌کند و کاملاً غیرسمی است.

ساختمان‌سازی: قاب پنجره‌ها، درب‌ها، نماهای شیک و سقف‌های مدرن اغلب از آلومینیم ساخته می‌شوند. دلیل آن مقاومت عالی در برابر زنگ زدگی و دوام بسیار بالا است، به طوری که نیاز به رنگ‌کاری و نگهداری کمی دارند.

خطوط انتقال برق: کابل‌های آلومینیمی که برق را در مسافت‌های طولانی منتقل می‌کنند، به دلیل سبکی و هزینه کمتر نسبت به مس، انتخاب بهتری هستند.

از معدن تا محصول: سفر آلومینیم

تبدیل سنگ بوکسیت به آلومینیم قابل استفاده، یک سفر چند مرحله‌ای است:

۱. استخراج بوکسیت: ابتدا سنگ معدن بوکسیت از معادن روباز استخراج می‌شود.

۲. پالایش به آلومینا: بوکسیت خرد شده و در یک محلول قلیایی داغ حل می‌شود تا ناخالصی‌ها جدا شود و پودر سفید رنگی به نام آلومینا (Al₂O₃) به دست آید.

۳. ذوب (الکترولیز): آلومینا در یک حمام نمک مذاب (کریولیت) در دمای حدود 950 درجه سانتی‌گراد حل می‌شود. سپس جریان الکتریکی قوی از آن عبور داده می‌شود تا اتم‌های اکسیژن از آلومینیم جدا شوند. آلومینیم مذاب در کف سلول جمع‌آوری می‌شود.

۴. ریخته‌گری و آلیاژسازی: آلومینیم مذاب خارج شده و در قالب‌های بزرگی ریخته می‌شود تا شمش (ingot) ایجاد شود. اغلب برای افزایش استحکام، عناصری مانند مس، منیزیم یا سیلیسیم به آن اضافه می‌شوند تا آلیاژ ساخته شود. این شمش‌ها بعداً به ورق، مفتول یا پروفیل تبدیل می‌شوند.

قهرمان بازیافت: آلومینیم یک فلز پایدار

آلومینیم یک قهرمان واقعی در دنیای بازیافت است. برخلاف بسیاری از مواد دیگر، آلومینیم را می‌توان بارها و بارها، بدون از دست دادن کیفیت و خواصش، بازیافت کرد. بازیافت آلومینیم تنها به 5% از انرژی مورد نیاز برای تولید آلومینیم جدید از سنگ معدن نیاز دارد! این یعنی صرفه‌جویی فوق‌العاده در انرژی و کاهش آلودگی.

یک قوطی نوشابه آلومینیمی که امروز بازیافت می‌کنید، می‌تواند طی 60 روز دوباره به یک قوطی جدید تبدیل شده و به قفسه فروشگاه‌ها بازگردد. به همین دلیل است که جداسازی قوطی‌ها و فویل‌های آلومینیمی از سایر زباله‌ها بسیار مهم است.

سؤالات متداول و باورهای نادرست

پاورقی

¹الکترولیز (Electrolysis): فرآیندی شیمیایی که در آن با استفاده از جریان الکتریکی، یک compound (ترکیب) به elements (عناصر) سازنده‌اش تجزیه می‌شود.

²بوکسیت (Bauxite): سنگ معدن اصلی آلومینیم که عمدتاً از اکسیدها و هیدروکسیدهای آلومینیم تشکیل شده است.

³آلیاژ (Alloy): مخلوط یا محلول جامد فلزی متشکل از یک فلز اصلی و یک یا چند عنصر دیگر که برای بهبود خواص به آن اضافه می‌شوند.

⁴کریولیت (Cryolite): یک ماده معدنی (Na₃AlF₆) که نقطه ذوب آلومینا را در فرآیند الکترولیز پایین می‌آورد.