پاورپوینت استخراج و تولید آلومینیوم (pptx) 61 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 61 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
بسم الله الرحمن الرحیم
استخـراج و تولید آلومینیـوم
شیمی صنایع معدنی
=
=
مقدمه
آلومینیوم فراوان‌ترین فلز و سومین عنصر فراوان بعد از اکسیژن و سیلیسم در پوسته زمین (عمق 16 کیلومتر) می‌باشد. با این وجود به سبب واکنش‌پذیری بالا به صورت فلز آزاد به ندرت در طبیعت مشاهده می‌شود اما در عوض به صورت ترکیب در بیشتر از 300 کانی یافت می‌شود.
27/7 %
سیلیسیم
46/6 %
اکسیژن
8/1 %
آلومینیوم
سنگ معدن بوکسیت یکی از تنها کانه‌های آلومینیوم به شمار می‌رود که استخراج آلومینیوم از آن صرفه اقتصادی دارد. منبع بیش از 90% از آلومینوم استخراج شده از بوکسیت می‌باشد.
استخراج آلومینیوم را می‌توان به دو بخش کلی تقسیم کرد. در مرحله اول بوکسیت توسط فرآیند بایر تصفیه شده و آلومینای خالص بدست می‌آید و در مرحله بعد آلومینا به روش هال- هرولت الکترولیز شده و آلومینیوم فلزی حاصل می‌شود.
بوکسیت
5-4 تن
فرآیند بایر
فرآیند
هال-هرولت
آلومینا
(Al
2
O
3
)
2 تن
آلومینیوم
1 تن
تاریخچه:
7000 سال پیش ایرانیان از گل‌های حاوی آلومینیوم سفال‌های محکمی می‌ساختند.
یونانیان و رومیان باستان از نمک‌های آلومینیوم (زاج، آلوم
(
alum)
،
) در رنگرزی و به عنوان آبگیر و بند آورنده خون استفاده می‌کردند. نام آلوم از واژه لاتین
alumen
به معنی نمک تلخ گرفته شده.
در سال 1761 گویتون دموروو
(Guyton de
Morveau
)
پیشنهاد کرد تا ماده اصلی موجود در آلوم را
آلومین
(
alumine
)
بنامند و در 1787 لاووازیه به ایم نتیجه رسید که آلومین اکسید یک فلز کشف نشده است.
هامفری دیوی
(
Humphry
Davy
)
شیمیدان و فیزیکدان انگلیسی که در زمینه الکترولیز فعالیت می‌کرد و موفق شده بود برای نخستین بار چند عنصر شیمیایی را به این روش تولید کند متقاعد شده بود که آلومینیوم نیز با استفاده از الکترولیز قابل تولید است اما آزمایش‌های او با شکست مواجه شد و نتوانست آلومینیوم تولید کند
.
با این وجود او در سال 1808 فلز موجود در آلومینا (آلومینیوم اکسید
Al
2
O
3
) را
آلومیُم
(
alumium
)
نام نهاد که پس از آن با تغییر نام آن به
آلومینُم
(aluminum)
موافقت کرد و در نهایت با توجه به نام گذاری آیوپاک و استفاده از پسوند
"
ium
"
برای مطابقت با نام سایر عناصر آن را
آلومینیوم
(
aluminium
)
نامیدند.
هامفری دیوی (1829-1778)
در سال 1825 فیزیکدان دانمارکی هانس کریستین اورستد
(Hans Christian
Ørsted
)
برای نخستین بار موفق به تولید آلومینیوم گشت.
در سال 1827 شیمیدان آلمانی فریدریش وهلر
(Friedrich
Wöhler
)
آزمایش‌های اورستد را ادامه داد و با انجام برخی تغییرات مقداری آلومینیوم به شکل پودری تولید کرد. در نهایت در سال 1845 موفق به استخراج آلومینیوم به شکل گوی‌های کوچک شد.
هانس کریستین اورستد (1851-1777)
ذرات آلومینیومی که وهلر استخراج کرد وزنی بین 10 تا 15 میلی‌گرم داشتند.
در سال 1854 شیمدان فرانسوی سنت-کِلر دویل
(H. St.-C Deville)
و روبرت بونزن
(R. W. Bunsen)
شیمدان آلمانی مستقل از یکدیگر توانستند با الکترولیز
آلومینیوم استخراج کنند.
با توجه به آن که تنها منبع الکتریسیته در آن زمان سل‌های گالوانی بود و به دلیل هزینه بالای الکترود‌ها روش الکترولیز صنعتی نشد. در عوض دویل با انجام اصلاحاتی بر روی روش شیمیایی وهلر هچون جایگزین کردن پتاسیم با سدیم ارزان‌تر به عنوان عامل کاهنده و جایگزینی
با یک نمک مضاعف
(
NaCl-AlC
)
توانست فرایند استخراج را تسهیل کند و اولین شمش آلومینیوم را در سال 1855 تولید کند.
هنری سنت-کلر دویل (1881 – 1818)
اولین روش تولید صنعتی آلومینیوم
اولین روش الکترولیز
ناپلئون سوم امپراطور فرانسه به آلومینیوم جهت تولید زره‌های جنگی علاقه‌مند شد و با سرمایه‌گذاری او دویل توانست به کمک همکارانش در سال 1856 اولین کارخانه تولید آلومینیوم را در فرانسه راه‌اندازی کند.
با توجه به آنکه سدیم مورد نیاز از طریق الکترولیز تولید می‌شد هنوز هزینه تولید آلومینیوم زیاد بود، اما دویل وهمکارانش توانستند تولید کارخانه را به 2 و سپس به 20 تن در سال افزایش دهند.
جغجغه آلومینیومی ساخته شده برای پسر ناپلئون سوم
علی رغم تولید صنعتی آلومینیوم توسط دویل، هنوز قیمت آن زیاد بود و بیشتر برای ساخت جواهرات به کار می‌رفت.
فرآیند هال- هرولت
(Hall-
Héroult
process)
با گسترش روش‌های تولید برق و اختراع و توسعه دینام‌ها در دهه 1870 روش‌های الکترولیز دوباره مورد توجه قرار گرفت. در سال 1886 روش الکترولیز هال- هرولت که
اساس روشی است که امروزه در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد به ثبت رسید.
این روش تقریباً به طور همزمان توسط دانشمند آمریکایی چارلز مارتین هال
(Charles Martin Hall)
و دانشمند فرانسوی پائول هرولت
(Paul L.T.
Héroult
)
مستقل از هم به ثبت رسید.
چارلز مارتین هال
(1914 – 1863)
پائول هرولت
(1914 – 1863)
مارتین هال توانست در سال 1888 با سرمایه گذاری جمعی به سرپرستی آلفرد هانت
(Alfred E. Hunt)
شرکت کاهش آلومینیوم پیتسبورگ
(Pittsburgh Reduction Company)
را تأسیس کند که این شرکت بعداً به شرکت آلومینیوم آمریکا
(Aluminum Company of America)
یا همان آلکوا
(Alcoa)
تغییر نام داد.
در نتیجه روش جدید تولید آلومینیوم هال- هرولت صرفه اقتصادی تولید آلومینیوم افرایش یافت و قمیت آلومینیوم نیز به شدت افت پیدا کرد و بیش از 200 برابر کاهش یافت.
تصاویری از اولین ساختمان شرکت کاهش آلومینیوم پیتسبورگ