அலுமினியம் எவ்வாறு சுத்திகரிக்கப்படுகிறது மற்றும் அதில் என்னென்ன தனிமங்கள் அடங்கியுள்ளன?

அலுமினியம் (Al) என்பது ஒரு இலகுவான, வெள்ளி போன்ற வெண்மை நிற உலோகம் ஆகும். இது பூமியின் மேலோட்டில், ஆக்சிஜன் மற்றும் சிலிக்கானுக்கு அடுத்தபடியாக மூன்றாவது அதிக அளவில் காணப்படும் தனிமமாகும். இருப்பினும், அதன் அதிக வேதியியல் வினைத்திறன் காரணமாக, அது ஒருபோதும் அதன் தூய உலோக வடிவில் இயற்கையாகக் கிடைப்பதில்லை. மாறாக, இது சேர்மங்களில், குறிப்பாக பாக்சைட் தாதுவில் காணப்படுகிறது. பாக்சைட் தாது என்பது கிப்சைட் (Al(OH)₃), போஹ்மைட் (AlO(OH)) மற்றும் டயாஸ்போர் உள்ளிட்ட நீரேற்றப்பட்ட அலுமினியம் ஆக்சைடுகளின் கலவையாகும்.

இரண்டு கட்டங்களில் சுத்திகரிப்பு செயல்முறை

பதப்படுத்தப்படாத பாக்சைட்டிலிருந்து பயணம்உயர் தூய்மையான அலுமினியம் உள்ளடக்கியதுஇரண்டு வெவ்வேறான தொழில்துறை செயல்முறைகள்.

முதல் கட்டம் என்பது 1888-ல் உருவாக்கப்பட்ட பேயர் செயல்முறையாகும். நொறுக்கப்பட்ட பாக்சைட், அழுத்தத்தின் கீழ் ஒரு சூடான சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசலுடன் கலக்கப்படுகிறது. இது அலுமினியம் கொண்ட கனிமங்களைக் கரைத்து, இரும்பு ஆக்சைடுகள் மற்றும் சிலிக்கா போன்ற அசுத்தங்களை விட்டுவிடுகிறது. இதன் விளைவாகக் கிடைக்கும் சோடியம் அலுமினேட் கரைசல், சிவப்பு மண் எச்சத்தை அகற்ற வடிகட்டப்பட்டு, அலுமினியம் ஹைட்ராக்சைடு படிகங்கள் சேர்க்கப்பட்டு, தூய வெள்ளை அலுமினா அல்லது அலுமினியம் ஆக்சைடை (Al₂O₃) உற்பத்தி செய்ய சுமார் 1,100°C வெப்பநிலையில் சுடப்படுகிறது. தற்போது உலகின் 90%-க்கும் அதிகமான அலுமினா இந்த முறையின் மூலமே உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.

இரண்டாம் கட்டம் ஹால் ஹெரௌல்ட் செயல்முறையாகும். அலுமினாவின் உருகுநிலை 2,000°C-க்கு மேல் இருப்பதால், நேரடி மின்பகுப்பு நடைமுறைக்குச் சாத்தியமற்றது. உருகிய கிரையோலைட்டில் (Na₃AlF₆) Al₂O₃-ஐக் கரைப்பதே இதற்கான தீர்வாகும், இது இயக்க வெப்பநிலையை சுமார் 950~1,000°C ஆகக் குறைக்கிறது. பின்னர், அந்தக் கலவையின் வழியே ஒரு மின்சாரம் பாய்ச்சப்படுகிறது. உருகிய அலுமினியம் அடியில் (கேத்தோடு) சேகரமாகிறது, அதே நேரத்தில் ஆக்சிஜன் கார்பன் ஆனோடுகளுடன் இணைந்து CO₂-ஐ உருவாக்குகிறது. இந்த மின்பகுப்பு முறையே, 99.5~99.8% தூய்மையுள்ள உலோகத்தை விளைவிக்கும் முதன்மை அலுமினியத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான ஒரே தொழில்துறை செயல்முறையாகும்.

அலுமினியத்தில் என்னென்ன தனிமங்கள் அடங்கியுள்ளன?

தூய அலுமினியம் என்பது Al என்ற தனிமத்தை மட்டுமே கொண்டுள்ளது, இதன் அணு எண் 13 மற்றும் அணு எடை தோராயமாக 26.98 கி/மோல் ஆகும். வணிகத் தூய்மை அலுமினியத்தில் (98.8–99.7% Al) இயற்கையான மாசுகளாக இரும்பு மற்றும் சிலிக்கானின் சிறிய தடயங்கள் உள்ளன. இருப்பினும், பெரும்பாலானவைபயன்பாடுகள் அலுமினியக் கலவைகளைச் சார்ந்துள்ளனஇதில், இயந்திரவியல் பண்புகளைத் தகுந்தவாறு மாற்றுவதற்காக, குறிப்பிட்ட கூறுகள் வேண்டுமென்றே சேர்க்கப்படுகின்றன.

கட்டமைப்புப் பயன்பாடுகளுக்கு, 6000 தொடர் (எ.கா., 6061) அதன் முதன்மைக் கலப்புலோகக் கூறுகளாக மெக்னீசியம் மற்றும் சிலிக்கானைப் பயன்படுத்துகிறது, பொதுவாக 0.8~1.2% மெக்னீசியம் மற்றும் 0.400~0.8% சிலிக்கான். இந்தக் கலப்புலோகம் மிதமான வலிமை, நல்ல பற்றவைப்புத் திறன் மற்றும் மேம்பட்ட இயந்திர வேலைப்பாடு ஆகியவற்றின் ஒரு சிறந்த சமநிலையை வழங்குகிறது.

அதிக வலிமைத் தேவைகளுக்காக, 7000 தொடரானது (எ.கா., 7075) துத்தநாகம் மற்றும் செம்பை முக்கிய கலப்புலோகக் கூறுகளாகக் கொண்டுள்ளது, இதில் தோராயமாக 5.16~0.1% துத்தநாகமும் 1.2~2.0% செம்பும் உள்ளன. 7075-இன் T6 பதப்படுத்தலானது, 6061-T6-ஐ விட கிட்டத்தட்ட இரு மடங்கு இழுவிசை வலிமையை வழங்குவதால், இது விண்வெளி மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட கட்டமைப்புப் பாகங்களுக்கு விரும்பப்படும் பொருளாக விளங்குகிறது.

வணிக ரீதியான உலோகக் கலவைகளில் குரோமியம், மாங்கனீசு மற்றும் டைட்டேனியம் ஆகியவற்றின் மிகச் சிறிய அளவுகளும் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன; இவை ஒவ்வொன்றும் தானியச் செம்மையாக்கம் மற்றும் அரிப்புத் தடுப்பில் பங்கு வகிக்கின்றன. குறிப்பிட்ட இயந்திர வேலை அல்லது உற்பத்தித் தேவைகளுக்குச் சரியான பொருளைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு, ஒவ்வொரு உலோகக் கலவையின் துல்லியமான தனிமக் கலவையைப் புரிந்துகொள்வது அவசியமாகும்.