يعد الألومنيوم أحد العناصر الأكثر روعة وتنوعًا وله العديد من الاستخدامات المهمة. إنها مادة قيمة ولها تطبيقات عديدة في العديد من المجالات. وقد تشمل هذه الطيران, البحرية, الاستخدام المنزلي, وغيرها الكثير. في هذه المقالة, سنشرح ما هو الألومنيوم, كيف تختلف عن المواد الأخرى, وتطبيقاتها.
ما هو الألومنيوم?
الألومنيوم هو عنصر, أي. آل, مع العدد الذري 13. على الجدول الدوري, إنه معدن قلوي. إلى جانب ذلك, إنها ناعمة, أبيض, ومعدن مطاوع جدا في مجموعة البورون. علاوة على ذلك, فهو يقدم خصائص فريدة من نوعها, أي. نسبة القوة إلى الوزن. الألومنيوم ما يقرب من ثلث كثافة فُولاَذ أو نحاس. لذا, هذا المعدن مهم في المناطق ذات المتطلبات منخفضة الوزن. في نفس الوقت, لديها مقاومة عالية للتآكل. لذا, سيؤدي ذلك إلى زيادة الموثوقية التشغيلية وعمر الخدمة في مختلف الصناعات. وله العديد من التطبيقات في مجال الطيران, السيارات, البناء والتشييد, وصناعات التعبئة والتغليف. علاوة على ذلك, إنه يوفر العديد من الصفات بما في ذلك قابلية التحمل, الموصلية, الانعكاسية, والاستدامة.
إنتاج الألمنيوم
فيما يلي خطوات معينة لصنع الألومنيوم النقي.
1. مواد خام
بشكل رئيسي, يتم الحصول على الألومنيوم من خام البوكسيت وهو مركب أكسيد هيدروكسيد الألومنيوم. وهنا يتراوح من 30-60% أكسيد الألومنيوم أو الألومينا. البوكسيت موجود على سطح الأرض. لذلك, يتم الاستخراج باستخدام تقنية الصب المفتوح. عادة ما يكون هذا الخام بني محمر في لون البوكسيت. إلى جانب ذلك, أنه يحتوي بشكل رئيسي على الألومينا, أكاسيد الحديد, السيليكا, وغيرها من الشوائب ذات الصلة. تم العثور على رواسبها الرئيسية في مناطق مثل أستراليا, غينيا, البرازيل, وجامايكا.
2. عملية الاستخراج
تستخدم عملية الاستخراج عادةً عملية باير التي تتضمن تنقية البوكسيت للحصول على الألومينا. يتم بعد ذلك طحن البوكسيت ومن ثم هضمه بمحلول هيدروكسيد الصوديوم الساخن. يساعد على إذابة الألومينا. بعد هذا, يتم تصفية الحل. علاوة على ذلك, يتم تسوية الألومينا ثم السماح لها بالتسخين. لذا, يمكن أن يؤدي إلى تكوين الألومينا النقية.
عملية أخرى, أي. تساعد عملية Hall-Héroult في إنتاج الألومنيوم عن طريق التحليل الكهربائي للألومينا المنصهرة. يتم بعد ذلك خلط الألومينا في الكريوليت المنصهر ويتم تمرير تيار كهربائي من خلالها. هنا في الكاثود, يتم ترسيب الألومنيوم أثناء وجوده في الأنود, يتطور الأكسجين.
3. إعادة التدوير
إنها عملية فعالة للغاية وصديقة للبيئة تقريبًا لإعادة تدوير علب الألمنيوم. وبالتالي يمكن استعادة الألومنيوم من خلال عملية إعادة التدوير, هذا ينطوي على:
- جمع خردة الألمنيوم.
- ذوبان الخردة
- تشكيل منتجات جديدة من المعدن.
إعادة تدوير استخدامات الألومنيوم حول 5% الطاقة لإنتاج ألومنيوم جديد من الخام. لذا, تلعب إعادة التدوير دورًا مهمًا في تحقيق عملية الألمنيوم المستدامة. فهو يوفر الطاقة ويقلل أيضًا من غازات الدفيئة المنبعثة في الغلاف الجوي.
أنواع مختلفة من الألومنيوم
لذا, دعونا نناقش الأنواع المختلفة للألمنيوم بالإضافة إلى خصائصها وتطبيقاتها.
| نوع الألومنيوم | ملكيات | التطبيقات |
| 1000 مسلسل (الألومنيوم النقي) | الموصلية العالية, المقاومة للتآكل | تغليف المواد الغذائية, المكونات الكهربائية |
| 2000 مسلسل (سبائك النحاس) | قوة عالية, مقاومة منخفضة للتآكل | الفضاء الجوي, جيش |
| 3000 مسلسل (سبائك المنغنيز) | مقاومة جيدة للتآكل, قوة معتدلة | علب, صفائح التسقيف |
| 4000 مسلسل (سبائك السيليكون) | ارتداء مقاومة, الموصلية الحرارية الجيدة | قطع غيار السيارات, سلك اللحام |
| 5000 مسلسل (سبائك المغنيسيوم) | مقاومة ممتازة للتآكل, قوي | البحرية, أوعية الضغط |
| 6000 مسلسل (المغنيسيوم & سبائك السيليكون) | قوة متوازنة وقابلية التشغيل | مركبات اساسيه, إطارات |
| 7000 مسلسل (سبائك الزنك) | أعلى قوة, مقاومة ضعيفة للتآكل | الفضاء الجوي, المعدات الرياضية |
| 8000 مسلسل (عناصر أخرى) | خصائص متنوعة للاستخدامات الخاصة | احباط, الكابلات الكهربائية |
الألومنيوم ملكيات
فيما يلي بعض خصائص الألومنيوم. إنها تجعلها فريدة من نوعها عن جميع العناصر الأخرى.
1. الخصائص الفيزيائية
يعتبر الألومنيوم من أخف المعادن وزناً، حيث تبلغ كثافته تقريبية 2. 7 جرام لكل مكعب مركز. ويتسبب في أن تكون حوالي ثلث كثافة الفولاذ. إلى جانب ذلك, إنه لامع ويأتي باللون الأبيض الفضي ويشار إليه أحيانًا على أنه ذو لمعان معدني.
2. الخواص الكيميائية
الألومنيوم معدن شديد التفاعل ويشكل بسهولة طبقة رقيقة من جلد الأكسيد على سطحه. لذا, في النهاية يمنع المزيد من التفاعلات والتآكل. هذه الخاصية تجعلها مثالية للاستخدام في بيئة تتطلب مستوى عالٍ من المقاومة للتآكل. الألومنيوم أيضا له مزاياه, أي. فهي مادة غير سامة وهي أيضًا غير مغناطيسية.
3. الخواص الميكانيكية
يعتبر الألومنيوم مادة قوية نسبيًا مع ليونة ومرونة عالية. إلى جانب ذلك, يمكن أن ينحني بسهولة إلى أي شكل دون أن ينقطع. كما أن لديها صفات التوصيل الكهربائي والحرارة. إلى جانب ذلك, وهو مفيد في الإلكترونيات والتطبيقات الحرارية.
الألومنيوم الاستخدامات
للألمنيوم العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة. دعونا نناقش تطبيقاتهم بالتفصيل.
1. التطبيقات الصناعية
- الفضاء الجوي: وذلك لأن الألومنيوم خفيف وفي نفس الوقت قوي. لذا, مما يجعلها الأنسب للاستخدام عند بناء الطائرات, أي. الجسم, أجنحة, وغيرها من الأجزاء الهيكلية للطائرة.
- السيارات: في تصنيع السيارات, الألومنيوم له تطبيقات في بناء هياكل السيارات, اجزاء المحرك, والعجلات. لذا, فهو يساعد في صنع سيارات خفيفة ذات كفاءة في استهلاك الوقود.
- بناء: تستخدم صناعة السيارات الألومنيوم لقطع جسم السيارة, عجلات, الخ بسبب قوتها ومقاومتها للتآكل. على نفس المنوال, صناعة البناء والتشييد مصادر الألومنيوم لاستخدامها في النوافذ, أبواب, الواجهة, وكمواد التسقيف.
2. بضائع المستهلكين
- التعبئة والتغليف: لعلب ورقائق الألومنيوم تطبيقات في قطاع التعبئة والتغليف. فهي خفيفة الوزن وقابلة لإعادة التدوير أيضًا.
- إلكترونيات: تستخدم صناعة الإلكترونيات استخدام الألومنيوم في تصنيع الهواتف الذكية, أجهزة الكمبيوتر المحمولة, وغيرها من الأجهزة بسبب موصليتها وخصائص تبديد الحرارة الممتازة.
- الأدوات المنزلية: ويستخدم الألومنيوم أيضًا في الأدوات المنزلية مثل أدوات المطبخ, أثاث, والأجهزة. لأنه يوفر قوة عالية والاستقرار.
3. الاستخدامات الناشئة
- الطاقة المتجددة: للألمنيوم تطبيقات في منتجات توليد الطاقة المتجددة, أي. الألواح الشمسية الكهروضوئية وطاقة الرياح.
- مواد متقدمة: ويعمل العلم أيضًا على تحسين نوع مادة الألمنيوم المركبة والمعدن سبائك. لذا, يمكن أن يكون لها العديد من التطبيقات.
فوائد الألومنيوم
- وزن خفيف: سهل التعامل ويقلل الوزن الإجمالي في بعض التطبيقات.
- مقاومة للتآكل: تميل إلى توليدها أكسيد طبقة. إلى جانب ذلك, لا يتآكل بسهولة في الغالب بسبب الصدأ.
- الموصلية العالية: مناسب تمامًا للكهرباء & التطبيقات الحرارية.
- طيع: يمكنهم صنع منتجات مختلفة بسهولة. إنه يسهل على الشركات المصنعة تشكيل منتجات مختلفة.
- قابلة لإعادة التدوير: يمكن للبعض أن يخضع لعملية إعادة التدوير أكثر من مرة دون التقليل من جودة المنتج.
حدود الألومنيوم
- قوة أقل: أكثر مرونة من الفولاذ والمعادن الأخرى في معظم الحالات.
- يكلف: بالمقارنة مع المعادن الأخرى، فإن تكاليف إنتاج الألومنيوم أعلى. إلى جانب ذلك, يتطلب ارتفاع تكاليف المواد الخام.
- مقاومة التآكل ضعيفة: عرضة للاحتكاك والتآكل إذا لم يكن مخلوطًا أو معالجًا.
- التمدد الحراري: يمتد ويتقلص أكثر مع تغير درجة الحرارة. لذا, ربما أثرت على دقة بعض التطبيقات.
التأثير البيئي للألمنيوم
الألومنيوم أخف وزنًا ومقاوم للتآكل بدرجة كبيرة. لكن لها بعض التأثيرات على البيئة.
- التعدين: تشمل بعض الآثار السلبية لتعدين البوكسيت: تدهور الأراضي, إزالة الغابات, فقدان الموائل, وتلوث المياه.
- إنتاج: لقد كان إنتاج الألمنيوم دائمًا مستهلكًا هائلاً للطاقة. كما أنها تنتج غازات الدفيئة الناتجة عن عملية هال-هيرولت.
- إعادة التدوير: إعادة تدوير الألومنيوم لها مزايا, أي. يتطلب تعدينًا أقل, استخدام أقل للطاقة, تقليل النفايات, وخفض انبعاثات الكربون. لذا, إنها صديقة للبيئة تمامًا.
خاتمة
ختاماً, ما هو الألومنيوم, الألومنيوم مادة متعددة الاستخدامات وأساسية ولها تاريخ غني. إلى جانب ذلك, لديها مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصها الفريدة. قد تشمل هذه الخصائص خفيفة الوزن, قوة, ومقاومة التآكل. هذه تجعلها لا تقدر بثمن في الصناعات, أي. الفضاء الجوي, السيارات, والبناء. إنتاج الألومنيوم له آثار بيئية كبيرة. وإعادة تدويرها توفر حلاً مستدامًا للتخفيف من هذه الآثار. مع استمرار التقدم التكنولوجي وزيادة جهود الاستدامة, يبدو مستقبل الألمنيوم واعداً. لذا, إنه يضمن في النهاية أهميته في المجتمع الحديث.
أسئلة مكررة
س1. كيف يختلف الألومنيوم عن الفولاذ أو النحاس؟?
الألومنيوم أخف وزنًا ويتعرض لمستويات أقل من التآكل مقارنة بالألومنيوم فُولاَذ. لا يمكنه تحمل الحمولة التي يتحملها الفولاذ. أنها أقل موصلية, أرخص, وأخف من نحاس حل.
Q2. هل يمكن استخدام الألمنيوم في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية؟?
يمكن أن يعمل الألومنيوم بشكل أكثر فعالية عند تعرضه لدرجات حرارة عالية. لكن, فهي ليست مثالية في تطبيقات درجات الحرارة العالية. لذا, من الأفضل استخدام التيتانيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ.
س3. ما هو العمر الافتراضي لمنتجات الألمنيوم?
الألومنيوم لا يتآكل بسهولة. لذلك, يمكنها الصمود لفترة أطول في قطاعي البناء والنقل. إذا قمنا بصيانتها وتغطيتها بشكل صحيح, يمكن أن تستمر لفترة طويلة.
اتصل بنا للمزيد من المعلومات.
19 افكار عن "ما هو الألومنيوم? خصائصها, التطبيقات, الإنتاج والآثار البيئية”