Alüminyum nasıl elde edilir? Alüminyum elde edilmesi için yapılması gereken işlemler ve alüminyum cevher işleme ile ilgili bilgilerin yer aldığı sayfamız.
Alüminyum Nasıl Elde Edilir?
Boksitten alüminyum üretimi iki aşamalı bir işlemdir; ilk aşamada boksitin arıtılmasıyla alümina, ikinci aşamada da alüminanın eritilmesiyle alüminyum elde edilir. Demir (I) oksit, silisyum, titan, su ve başka katışkılar içeren boksitten, yüzde 0,1’den küçük bir oranda katışkı içeren ticari alümina elde edilmesinde en çok kullanılan yöntem Bayer işlemi; alüminanın eritilmesiyle alüminyum üretmekte kullanılan temel yöntem de Hall-Heroult işlemidir.
Kaynak: pixabay.com
Bayer işlemi pişirme, durultma, çökeltme ve yakma biçiminde sıralanan dört aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada, boksit öğütülür; sud kostikle (sodyum hidroksit) karıştırılır ve basınçlı tanklara pompalanır. Cevher bu tanklarda buhar ısısının ve basıncın etkisiyle çözülür. Sodyum hidroksit, boksitteki hidratlı alüminyum oksitle tepkimeye girerek, doymuş bir sodyum alüminat çözeltisi oluşturur; içerdiği demir (I) oksit yüzünden kızıl çamur olarak adlandırılan çözünmez katışkılar ise çökelir. İkinci aşamayı oluşturan durultma işlemi sırasında, bir dizi basınç düşürücü tanktan ve filtreden geçirilen karışımın içerdiği kızıl çamur bez filtrelerde toplanır. Elde edilen yeşil renkteki sıvı karışım filtrelerden geçirilerek soğutma kulelerine (ısı dönüştürücüler) pompalanır.
Daha sonra uzun, silo benzeri çökeltme tanklarına geçen karışıma, kristal oluşumunu hızlandırmak amacıyla hidratlanmış alümina kristalleri eklenir. Bu kristallerin çevresinde birikerek çökecek bir ağırlığa ulaşan alüminyum hidrat kristalleri filtreler aracılığıyla çözeltiden ayrılır; yıkanarak katışkılardan arındırılır ve uzun döner fırınlarda 980°C’ye kadar ısıtılır. Serbest durumdaki suyun yanı sıra, alüminyum hidratın bileşimine katılmış olan suyun da giderilmesini sağlayan bu işlem sonrasında, görünümü ve kararlılığı açısından toz şekere benzeyen kuru, ince bir toz halinde alümina elde edilir. Bu ürünü oluşturan eşit ağırlıktaki alüminyum ile oksijen, ne yalnızca ısıyla, ne de yalnızca kimyasal maddelerle kopartabilecek sağlamlıkta bağlarla bağlanmıştır.
Boksit, kil ya da başka alüminyum cevherlerinden alümina elde edilmesinde, Bayer işleminin dışında da çeşitli yöntemler biliniyorsa da, bunların ticari amaçlı kullanımları ya pahalı oluşları ya da yeterli katışıksızlığı sağlayamamaları yüzünden oldukça kısıtlıdır.
Hall-Heroult
Hall-Heroult ergitme işleminde, içine karbon döşenmiş çelik elektroliz kazanlarından oluşan modern ergitme ocakları, karbon elektrotlar ve çözücü olarak genellikle, bir alüminyum bileşiği olan kriyolit (
Bu işlemde alüminanın çözünmesi ve ayrışmasıyla ilgili süreçlerin niteliği tartışma konusudur. Ancak, son ürünlerin, kazanın dibinde biriken metal alüminyum ve ortamdan ayrılan karbondioksit olduğu bilinmektedir.
Ergitme aralıksız olarak sürdürülür. İndirgenme nedeniyle tüketilen alümina ve kriyolitin bileşimindeki alüminyum flüorür kayıpları sık sık giderilerek banyonun bileşimi sabit tutulur. Zaman zaman da eriyik durumundaki alüminyum dışarı alınır. Elde edilen alüminyumun saflığı ortalama yüzde 99.80 dolayındadır.
Magnezyum ağırlıklı alaşımların çoğunda ve alüminyum tuncunda olduğu gibi, kimi metallere belirli kullanım alanlarının gerektirdiği özellikleri kazandırmak amacıyla küçük oranlarda alüminyum katılır. Alüminyum ağırlıklı alaşımlar ise uygun oranlarda silisyum ve başka metaller içerir. Alüminyum ve alaşımları uçak yapımında, inşaat malzemelerinde, dayanıklı tüketim mallarında (buzdolabı, klima, mutfak eşyaları), elektrik iletkenlerinde ve çeşitli kimyasal madde ve besin işleme donanımlarında kullanılır.
Katışkısız alüminyum (yüzde 99,996) oldukça yumuşak ve dayanıksız; az miktarda silisyum ve demir içeren ticari alüminyum ise (yüzde 99,0 ile 99,6 arası) sert ve dayanıklıdır.
Haddeden geçmeye ve dövülmeye elverişli bir metal olan alüminyum, tel olarak çekilebilir ya da ince yapraklar haline getirilebilir. Demirin ya da bakırın yoğunluğunun üçte biri dolayında bir yoğunluğa sahiptir. Kimyasal olarak etkin olmakla birlikte, havayla temas sonucunda yüzeyinde ince, sert ve dayanıklı bir oksit katmanının oluşması yüzünden yenime (ko-rozyona) karşı son derece dirençlidir.
Çok iyi bir ısı ve elektrik iletkeni olan alüminyumun ısı iletkenliği, bakırınkinin yaklaşık yarısı kadardır; elektrik iletkenliğiyse gene bakırınkinin yaklaşık üçte ikisine eşittir. Yüzey merkezli kübik yapılar halinde kristalleşir. Doğadaki alüminyumun tümü kararlı alüminyum-27 izotopudur. Ne serbest alüminyumun, ne de oksit ve hidroksitlerinin zehirli etkileri vardır.
Alüminyum, seyreltik asitlerin çoğu tarafından yavaş yavaş aşındırılır, derişik hid-roklorik asitte ise hızla çözünür. Ancak derişik nitrik asit tarafından kimyasal olarak pasifleştirildiği için, bu asitin taşınmasında yararlanılan tankerlerin yapımında kullanılabilir. Çok saf aluminyum bile, sodyum ve potasyum hidroksit gibi alkaliler tarafından, hidrojen ile alüminat iyonu açığa çıkararak şiddetle aşındırılır. Toz halindeki alüminyum, karbon monoksitli ya da karbon dioksitli ortamda ateşlenirse, oksijene olan büyük ilgisi nedeniyle yanar ve alüminyum oksit ve karpit açığa çıkarır. Oysa kükürte karşı akkor sıcaklıklarında bile ilgisizdir.
