Alumini Husafishwaje na Ina Vipengele Vipi?

Alumini (Al) ni metali nyeupe nyepesi, yenye rangi ya fedha ambayo inashika nafasi ya tatu kwa wingi zaidi katika ganda la Dunia, ikifuata oksijeni na silikoni pekee. Hata hivyo, kutokana na mmenyuko wake mkubwa wa kemikali, haitokei kiasili katika umbo lake safi la metali. Badala yake, hupatikana katika misombo, hasa ndani ya madini ya bauxite, mchanganyiko wa oksidi za alumini zenye unyevu ikiwa ni pamoja na gibbsite (Al(OH)₃), boehmite (AlO(OH)), na diaspore.

Mchakato wa Usafishaji katika Hatua Mbili

Safari kutoka bauxite mbichi hadialumini ya usafi wa hali ya juu inahusishamichakato miwili tofauti ya viwanda.

Hatua ya kwanza ni mchakato wa Bayer, ulioanzishwa mwaka wa 1888. Bauxite iliyosagwa huchanganywa na myeyusho wa hidroksidi ya sodiamu moto chini ya shinikizo, na kuyeyusha madini yenye alumini huku ikiacha uchafu kama vile oksidi za chuma na silika nyuma. Myeyusho wa alumini ya sodiamu unaotokana huchujwa ili kuondoa mabaki ya matope mekundu, hupandwa na fuwele za hidroksidi ya alumini, na kuchanganywa kwa takriban 1,100°C ili kutoa alumina nyeupe safi, au oksidi ya alumini (Al₂O₃). Zaidi ya 90% ya alumina duniani sasa huzalishwa kupitia njia hii.

Hatua ya pili ni mchakato wa Hall Héroult. Alumina ina kiwango cha kuyeyuka zaidi ya 2,000°C, na kufanya elektrolisiti ya moja kwa moja isiwezekane. Suluhisho liko katika kuyeyusha Al₂O₃ katika kryoliti iliyoyeyuka (Na₃AlF₆), ambayo hupunguza halijoto ya uendeshaji hadi takriban 950~1,000°C. Kisha mkondo wa umeme hupitishwa kupitia mchanganyiko. Aluminium iliyoyeyuka hukusanyika chini (kathodi), huku oksijeni ikichanganyika na anodi za kaboni na kuunda CO₂. Njia hii ya elektroliti inabaki kuwa mchakato pekee wa viwanda wa kutengeneza alumini ya msingi, ikitoa chuma cha usafi wa 99.5~99.8%.

Alumini Ina Vipengele Vipi?

Alumini safi yenyewe ina kipengele cha Al pekee, chenye nambari ya atomiki ya 13 na uzito wa atomiki wa takriban 26.98 g/mol. Alumini safi ya kibiashara (98.8–99.7% Al) ina chembe ndogo za chuma na silikoni kama uchafu wa asili. Hata hivyo, nyingimatumizi hutegemea aloi za alumini, ambapo vipengele maalum huongezwa kimakusudi ili kurekebisha sifa za kiufundi.

Kwa matumizi ya kimuundo, mfululizo wa 6000 (km, 6061) hutumia magnesiamu na silikoni kama vipengele vyake vya msingi vya aloi, kwa kawaida 0.8~1.2% Mg na 0.400~.8% Si. Aloi hii inatoa usawa bora wa nguvu ya wastani, uwezo mzuri wa kulehemu, na uwezo bora wa mitambo.

Kwa mahitaji ya nguvu ya juu, mfululizo wa 7000 (km, 7075) hujumuisha zinki na shaba kama vipengele vikuu vya aloi, ikiwa na takriban 5.16 ~ .1% Zn na 1.2 ~ 2.0% Cu. Halijoto ya T6 ya 7075 hutoa karibu mara mbili ya nguvu ya mvutano ya 6061-T6, na kuifanya kuwa nyenzo inayopendelewa kwa ajili ya vipengele vya anga za juu na vya kimuundo vyenye utendaji wa hali ya juu.

Kiasi kidogo cha kromiamu, manganese, na titani pia hupatikana katika aloi za kibiashara, kila moja ikichukua jukumu katika uboreshaji wa nafaka na upinzani wa kutu. Kuelewa muundo sahihi wa elementi za kila aloi ni muhimu kwa kuchagua nyenzo sahihi kwa mahitaji maalum ya uchakataji au utengenezaji.