അലുമിനിയം എങ്ങനെ ശുദ്ധീകരിക്കപ്പെടുന്നു, അതിൽ എന്തൊക്കെ ഘടകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു?

അലൂമിനിയം (Al) ഭാരം കുറഞ്ഞതും വെള്ളിനിറമുള്ളതുമായ ഒരു ലോഹമാണ്, ഇത് ഭൂമിയുടെ പുറംതോടിൽ ഓക്സിജനും സിലിക്കണും കഴിഞ്ഞാൽ ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ മൂന്നാമത്തെ മൂലകമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന രാസപ്രവർത്തനക്ഷമത കാരണം, ഇത് ഒരിക്കലും ശുദ്ധമായ ലോഹ രൂപത്തിൽ സ്വാഭാവികമായി സംഭവിക്കുന്നില്ല. പകരം, ഇത് സംയുക്തങ്ങളിൽ കാണപ്പെടുന്നു, പ്രധാനമായും ബോക്സൈറ്റ് അയിരിനുള്ളിൽ, ഗിബ്സൈറ്റ് (Al(OH)₃), ബോഹ്മൈറ്റ് (AlO(OH)), ഡയസ്പോർ എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ജലാംശം കലർന്ന അലുമിനിയം ഓക്സൈഡുകളുടെ മിശ്രിതമാണിത്.

ശുദ്ധീകരണ പ്രക്രിയ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളിലായി

അസംസ്കൃത ബോക്സൈറ്റിൽ നിന്ന്ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള അലുമിനിയം ഉൾപ്പെടുന്നുരണ്ട് വ്യത്യസ്ത വ്യാവസായിക പ്രക്രിയകൾ.

1888-ൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ബേയർ പ്രക്രിയയാണ് ആദ്യ ഘട്ടം. പൊടിച്ച ബോക്സൈറ്റ് ഒരു ചൂടുള്ള സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് ലായനിയിൽ സമ്മർദ്ദത്തിൽ കലർത്തി അലുമിനിയം അടങ്ങിയ ധാതുക്കളെ ലയിപ്പിക്കുന്നു, അതേസമയം ഇരുമ്പ് ഓക്സൈഡുകൾ, സിലിക്ക തുടങ്ങിയ മാലിന്യങ്ങൾ അവശേഷിപ്പിക്കുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സോഡിയം അലുമിനേറ്റ് ലായനി പിന്നീട് ചുവന്ന ചെളി അവശിഷ്ടം നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുന്നു, അലുമിനിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് പരലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വിത്ത് പാകി ഏകദേശം 1,100°C ൽ കാൽസിൻ ചെയ്ത് ശുദ്ധമായ വെളുത്ത അലുമിന അല്ലെങ്കിൽ അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് (Al₂O₃) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ലോകത്തിലെ അലുമിനയുടെ 90% ത്തിലധികവും ഇപ്പോൾ ഈ രീതിയിലൂടെയാണ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്.

രണ്ടാം ഘട്ടം ഹാൾ ഹെറോൾട്ട് പ്രക്രിയയാണ്. അലുമിനയ്ക്ക് 2,000°C ന് മുകളിലുള്ള ദ്രവണാങ്കം ഉണ്ട്, ഇത് നേരിട്ടുള്ള വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം അപ്രായോഗികമാക്കുന്നു. ഉരുകിയ ക്രയോലൈറ്റിൽ (Na₃AlF₆) Al₂O₃ ലയിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് പരിഹാരം, ഇത് പ്രവർത്തന താപനില ഏകദേശം 950~1,000°C ആയി കുറയ്ക്കുന്നു. തുടർന്ന് മിശ്രിതത്തിലൂടെ ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം കടന്നുപോകുന്നു. ഉരുകിയ അലുമിനിയം അടിയിൽ (കാഥോഡ്) ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നു, അതേസമയം ഓക്സിജൻ കാർബൺ ആനോഡുകളുമായി സംയോജിച്ച് CO₂ ഉണ്ടാക്കുന്നു. 99.5~99.8% പരിശുദ്ധിയുള്ള ലോഹം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്രാഥമിക അലുമിനിയം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഏക വ്യാവസായിക പ്രക്രിയയാണ് ഈ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് രീതി.

അലൂമിനിയത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

ശുദ്ധമായ അലൂമിനിയത്തിൽ തന്നെ ആറ്റോമിക നമ്പർ 13 ഉം ആറ്റോമിക ഭാരം ഏകദേശം 26.98 g/mol ഉം ഉള്ള Al എന്ന മൂലകം മാത്രമേ അടങ്ങിയിട്ടുള്ളൂ. വാണിജ്യ ശുദ്ധിയുള്ള അലൂമിനിയത്തിൽ (98.8–99.7% Al) സ്വാഭാവിക മാലിന്യങ്ങളായി ഇരുമ്പിന്റെയും സിലിക്കണിന്റെയും ചെറിയ അംശങ്ങൾ മാത്രമേ അടങ്ങിയിട്ടുള്ളൂ. എന്നിരുന്നാലും, മിക്കതുംആപ്ലിക്കേഷനുകൾ അലുമിനിയം അലോയ്കളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇവിടെ പ്രത്യേക ഘടകങ്ങൾ മനഃപൂർവ്വം മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിലേക്ക് ചേർക്കുന്നു.

ഘടനാപരമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക്, 6000 സീരീസ് (ഉദാ. 6061) മഗ്നീഷ്യം, സിലിക്കൺ എന്നിവ പ്രാഥമിക അലോയിംഗ് ഘടകങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, സാധാരണയായി 0.8~1.2% Mg ഉം 0.400~.8% Si ഉം ആണ്. ഈ അലോയ് മിതമായ ശക്തി, നല്ല വെൽഡബിലിറ്റി, മികച്ച യന്ത്രക്ഷമത എന്നിവയുടെ മികച്ച ബാലൻസ് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

ഉയർന്ന ശക്തി ആവശ്യകതകൾക്കായി, 7000 സീരീസ് (ഉദാ. 7075) സിങ്കും ചെമ്പും പ്രധാന അലോയിംഗ് ഘടകങ്ങളായി ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, ഏകദേശം 5.16~.1% Zn ഉം 1.2~2.0% Cu ഉം. 7075 ന്റെ T6 ടെമ്പർ 6061-T6 ന്റെ ഇരട്ടി ടെൻസൈൽ ശക്തി നൽകുന്നു, ഇത് എയ്‌റോസ്‌പേസിനും ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഘടനാപരമായ ഘടകങ്ങൾക്കും തിരഞ്ഞെടുക്കാനുള്ള മെറ്റീരിയലാക്കി മാറ്റുന്നു.

വാണിജ്യ ലോഹസങ്കരങ്ങളിൽ ക്രോമിയം, മാംഗനീസ്, ടൈറ്റാനിയം എന്നിവയുടെ ചെറിയ അളവുകൾ സാധാരണയായി കാണപ്പെടുന്നു, അവ ഓരോന്നും ധാന്യ ശുദ്ധീകരണത്തിലും നാശന പ്രതിരോധത്തിലും ഒരു പങ്കു വഹിക്കുന്നു. നിർദ്ദിഷ്ട മെഷീനിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ നിർമ്മാണ ആവശ്യകതകൾക്കായി ശരിയായ മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിന് ഓരോ അലോയ്യുടെയും കൃത്യമായ മൂലക ഘടന മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്.