అల్యూమినియంను ఎలా శుద్ధి చేస్తారు మరియు దానిలో ఏ మూలకాలు ఉంటాయి?

అల్యూమినియం (Al) అనేది తేలికైన, వెండిలా తెల్లగా ఉండే ఒక లోహం. ఇది భూమి యొక్క పైపొరలో ఆక్సిజన్ మరియు సిలికాన్ తర్వాత మూడవ అత్యంత సమృద్ధిగా లభించే మూలకం. అయితే, దాని అధిక రసాయన క్రియాశీలత కారణంగా, ఇది సహజంగా దాని స్వచ్ఛమైన లోహ రూపంలో ఎప్పుడూ లభించదు. దానికి బదులుగా, ఇది సమ్మేళనాలలో, ప్రధానంగా బాక్సైట్ ఖనిజంలో కనిపిస్తుంది. ఈ బాక్సైట్ అనేది గిబ్సైట్ (Al(OH)₃), బోహెమైట్ (AlO(OH)), మరియు డయాస్పోర్ వంటి జలయుత అల్యూమినియం ఆక్సైడ్‌ల మిశ్రమం.

రెండు దశలలో శుద్ధి ప్రక్రియ

ముడి బాక్సైట్ నుండి ప్రయాణంఅధిక స్వచ్ఛత గల అల్యూమినియంరెండు విభిన్న పారిశ్రామిక ప్రక్రియలు.

మొదటి దశ బేయర్ ప్రక్రియ, దీనిని 1888లో అభివృద్ధి చేశారు. ఇందులో, చూర్ణం చేసిన బాక్సైట్‌ను వేడి సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణంతో పీడనం కింద కలుపుతారు. దీనివల్ల అల్యూమినియం కలిగిన ఖనిజాలు కరిగిపోగా, ఐరన్ ఆక్సైడ్‌లు మరియు సిలికా వంటి మలినాలు వెనుక ఉండిపోతాయి. ఫలితంగా ఏర్పడిన సోడియం అల్యూమినేట్ ద్రావణాన్ని, ఎర్రటి మట్టి అవశేషాన్ని తొలగించడానికి వడపోసి, అల్యూమినియం హైడ్రాక్సైడ్ స్ఫటికాలను కలిపి, స్వచ్ఛమైన తెల్లటి అల్యూమినా లేదా అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ (Al₂O₃)ను ఉత్పత్తి చేయడానికి సుమారు 1,100°C వద్ద కాల్చుతారు. ప్రస్తుతం ప్రపంచంలోని 90% కంటే ఎక్కువ అల్యూమినా ఈ పద్ధతి ద్వారానే ఉత్పత్తి అవుతోంది.

రెండవ దశ హాల్ హెరోల్ట్ ప్రక్రియ. అల్యూమినా ద్రవీభవన స్థానం 2,000°C కంటే ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల, ప్రత్యక్ష విద్యుద్విశ్లేషణ ఆచరణ సాధ్యం కాదు. దీనికి పరిష్కారం, కరిగిన క్రయోలైట్ (Na₃AlF₆)లో Al₂O₃ను కరిగించడం. దీనివల్ల నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత సుమారు 950~1,000°Cకి తగ్గుతుంది. ఆ తర్వాత ఆ మిశ్రమం గుండా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని పంపిస్తారు. కరిగిన అల్యూమినియం అడుగున (కాథోడ్ వద్ద) పేరుకుంటుంది, అదే సమయంలో ఆక్సిజన్ కార్బన్ యానోడ్‌లతో కలిసి CO₂ను ఏర్పరుస్తుంది. ప్రాథమిక అల్యూమినియంను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఈ విద్యుద్విశ్లేషణ పద్ధతి మాత్రమే ఏకైక పారిశ్రామిక ప్రక్రియగా మిగిలింది, ఇది 99.5~99.8% స్వచ్ఛత గల లోహాన్ని అందిస్తుంది.

అల్యూమినియంలో ఏ మూలకాలు ఉంటాయి?

స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియం కేవలం Al మూలకాన్ని మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది, దీని పరమాణు సంఖ్య 13 మరియు పరమాణు భారం సుమారుగా 26.98 గ్రా/మోల్. వాణిజ్యపరంగా స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియం (98.8–99.7% Al)లో సహజ మలినాలుగా ఇనుము మరియు సిలికాన్ స్వల్ప పరిమాణంలో ఉంటాయి. అయితే, చాలా వరకుఅనువర్తనాలు అల్యూమినియం మిశ్రమ లోహాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి, ఇక్కడ యాంత్రిక లక్షణాలను అనుకూలంగా మార్చడానికి నిర్దిష్ట అంశాలు ఉద్దేశపూర్వకంగా జోడించబడతాయి.

నిర్మాణ సంబంధిత అనువర్తనాల కోసం, 6000 సిరీస్ (ఉదాహరణకు, 6061) దాని ప్రాథమిక మిశ్రమలోహ మూలకాలుగా మెగ్నీషియం మరియు సిలికాన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, సాధారణంగా 0.8~1.2% Mg మరియు 0.400~.8% Si. ఈ మిశ్రమలోహం మితమైన బలం, మంచి వెల్డింగ్ సామర్థ్యం మరియు ఉన్నతమైన మెషీనింగ్ సామర్థ్యం యొక్క అద్భుతమైన సమతుల్యతను అందిస్తుంది.

అధిక బలం అవసరాల కోసం, 7000 సిరీస్ (ఉదాహరణకు, 7075) ప్రధాన మిశ్రమ మూలకాలుగా జింక్ మరియు రాగిని కలిగి ఉంటుంది, ఇందులో సుమారుగా 5.16~.1% Zn మరియు 1.2~2.0% Cu ఉంటాయి. 7075 యొక్క T6 టెంపర్, 6061-T6 కంటే దాదాపు రెట్టింపు తన్యత బలాన్ని అందిస్తుంది, అందువల్ల ఇది ఏరోస్పేస్ మరియు అధిక పనితీరు గల నిర్మాణ భాగాల కోసం అత్యంత అనువైన పదార్థంగా నిలిచింది.

వాణిజ్య మిశ్రమ లోహాలలో క్రోమియం, మాంగనీస్ మరియు టైటానియం వంటివి కూడా అతి తక్కువ పరిమాణంలో సాధారణంగా ఉంటాయి, ఇవి గ్రెయిన్ రిఫైన్‌మెంట్ మరియు తుప్పు నిరోధకతలో పాత్ర పోషిస్తాయి. నిర్దిష్ట మెషీనింగ్ లేదా ఫ్యాబ్రికేషన్ అవసరాల కోసం సరైన పదార్థాన్ని ఎంచుకోవడానికి, ప్రతి మిశ్రమ లోహం యొక్క ఖచ్చితమైన మూలక కూర్పును అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం.