آلومینیوم یکی از پرکاربردترین فلزها در جهان است. این فلز دارای ویژگی‌های منحصر به فردی است که برای مصارف مختلف استفاده می‌شود. البته، آلومینیوم به دو نوع خشک و نرم تقسیم می‌شود.
آلومینیوم خشک
در مقایسه با آلومینیوم نرم که درصد خلوص بالاتری دارد، آلومینیوم خشک با درصد خلوص کمتری تولید می‌شود. و به همین دلیل، در در این مورد پایین تر از آلومینیوم نرم قرار می گیرد.
آلومینیوم خشک خالص است و مواد دیگری به آن اضافه نشده است. این نوع آلومینیوم بدون ترکیبات و آلیاژهای گوناگون که باعث شوند خواص آن تغیییر کند، تولید می‌شود. آلومینیوم خالص عموماً دارای مقاومت الکتریکی و حرارتی بالا است و به عنوان یک پایه در صنایع الکترونیکی و همچنین صنایعی که نیاز به خواص ضد خوردگی دارند، استفاده می‌شود . از جمله کاربردهای آلومینیوم خشک می‌توان به ساخت محصولات مختلف در صنایع بسته‌بندی، الکترونیک، و ساختمانی اشاره کرد. در مقابل، آلومینیوم نرم آلیاژی است که شامل مخلوطی از آلومینیوم و عناصر دیگر است.
از آلومینیوم خشک در ساخت مواردی مانند فویل‌های بسته‌بندی مواد غذایی، قوطی‌های نوشابه، قابلمه‌ها، کتری‌های آلومینیومی، سیم‌های آلومینیومی، قوطی‌ها و پروفیل‌های آلومینیومی، رادیاتور ماشین، صفحات آلومینیومی و غیره استفاده می‌شود . ضایعات آلومینیوم خشک شامل قطعاتی مانند پیستون، سرسیلندر، رینگ، رادیاتور و دیگر قطعاتی است که از آلومینیوم ساخته می‌شوند. این نوع ضایعات، در فرآیندهای ریخته‌گری مورد استفاده قرار می‌گیرند. آلومینیوم خشک نسبت به آلومینیوم نرم، شکننده‌تر و ترکیبی خشک‌تر دارد. از آنجا که آلومینیوم قابل بازیافت است، استفاده از ضایعات آلومینیوم خشک می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در منابع طبیعی شود.
از آلومینیوم خشک در ساخت محصولاتی مانند قالب‌های زیره کفش، اسباب بازی و سایر قالب‌های تزریق پلاستیک نیز استفاده می‌شود. این نوع آلومینیوم به دلیل خالص بودن و کمتر بودن درصد خلوص، قیمت پایین‌تری نسبت به آلومینیوم نرم دارد.
فرایند تولید آلومینیوم خشک
استخراج بوکسیت: ابتدا از سنگ معدن بوکسیت، که حاوی اکسید آلومینیوم است، آلومینیوم استخراج می‌شود. این مرحله شامل جداسازی بوکسیت از ناخالصی‌ها و آلاینده‌ها می‌شود.
پالایش آلومینا: بوکسیت به پالایشگاه آلومینا منتقل می‌شود. در این مرحله، آلومینا (اکسید آلومینیوم) از بوکسیت جدا می‌شود. آلومینا باید بسیار خالص باشد.
خالص‌سازی آلومینا: از محلول آلومینا، از طریق فرآیند الکترولیز، آلومینیوم خالص تولید می‌شود. در این فرآیند، جریان الکتریکی از طریق محلول حاوی آلومینا عبور می‌کند و آلومینیوم احیاء می‌شود.
تولید شمش آلومینیوم خشک: آلومینیوم خالص به صورت پودرمرطوب تولید می‌شود. این پودر در کوره‌های بلند خشک می‌شود و شمش‌های آلومینیوم خشک حاصل می‌شوند.
این مراحل، تولید آلومینیوم خشک را توضیح می‌دهند. این فرآیند با استفاده از منابع برق عظیم انجام می‌شود.
آلومینیوم خشک با خلوص کمتر نسبت به آلومینیوم نرم، سخت‌تر و مقاوم‌تر است. این نوع آلومینیوم در صنایع مختلف کاربرد دارد. برخی از کاربردهای آلومینیوم خشک عبارتند از:
تولید پیستون‌ها: آلومینیوم خشک به عنوان ماده‌ای مقاوم در ساخت پیستون‌های خودروها به کار می‌رود.
ساخت سرسیلندرها: در صنعت خودروسازی، آلومینیوم خشک برای ساخت قطعات سرسیلندر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قالب‌ها: آلومینیوم خشک در تولید قالب‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
قطعات مقاوم در برابر دما و فشار بالا: به دلیل مقاومت آلومینیوم خشک در برابر حرارت و فشار، در صنایع مختلف از آن استفاده می‌شود.
آلومینیوم خشک در صنایع هوا و فضا به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها عبارتند از:
سبکی وزن: آلومینیوم خشک به دلیل سبکی وزن، در تولید قطعات هواپیما و ماهواره‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مقاومت الکتریکی و حرارتی: به دلیل مقاومت الکتریکی و حرارتی بالا در شرایط سخت هوا و فضا اهمیت دارد.
مقاومت در برابر خوردگی: آلومینیوم خشک به عنوان یک فلز مقاوم در برابر خوردگی، در تولید قطعاتی که با شرایط محیطی سخت روبرو می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آلومینیوم خشک، با ویژگی‌هایی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، ضد زنگ، قیمت مناسب نسبت به دیگر فلزات غیر آهنی و قابلیت بازیافت، جزو بهترین آلومینیوم‌ها به حساب می‌آید. همچنین، در تولید قطعاتی مانند فویل‌های بسته‌بندی مواد غذایی، قوطی‌های نوشابه، قابلمه‌ها، کتری‌های آلومینیومی، سیم‌های آلومینیومی، قوطی‌ها و پروفیل‌های آلومینیومی، رادیاتور ماشین، صفحات آلومینیومی و غیره نیز استفاده می‌شود. همچنین، در ساخت قطعات مقاوم در برابر دما و فشار بالا نیز به کار می‌رود. این ویژگی‌ها باعث محبوبیت آلومینیوم خشک در صنایع مختلف شده‌اند.
آلومینیوم خشک، همانند هر ماده دیگری، دارای معایبی است. در ادامه به برخی از معایب آلومینیوم خشک اشاره می‌کنم:
کمترین انعطاف‌پذیری: آلومینیوم خشک نسبت به آلومینیوم نرم، انعطاف‌پذیری کمتری دارد. این موضوع ممکن است باعث محدودیت‌هایی بشود.
براقیت پس از ماشین‌کاری: پس از ماشین‌کاری، آلومینیوم خشک براقی کمتری دارد. این موضوع ممکن است در صنایعی که نیاز به ظاهر براق دارند، مشکل‌ساز باشد.
کمترین درصد خلوص: آلومینیوم خشک دارای درصد خلوص کمتری است نسبت به آلومینیوم نرم. این موضوع ممکن است در برخی کاربردها تأثیر داشته باشد.
بازیافت آلومینیوم خشک
شامل مراحل زیر است:
جمع‌آوری و تفکیک: ضایعات آلومینیوم خشک از منابع مختلف جمع‌آوری و از سایر مواد جدا می‌شوند.
خرد کردن: ضایعات آلومینیوم به قطعات کوچک‌تر خرد می‌شوند تا فرآیند ذوب آسان‌تر شود.
ذوب کردن: قطعات خرد شده در کوره‌های مخصوص ذوب می‌شوند. این مرحله نیاز به انرژی کمتری نسبت به استخراج آلومینیوم جدید دارد.
تصفیه: آلومینیوم ذوب شده تصفیه می‌شود تا ناخالصی‌ها از بین بروند.
ریخته‌گری: آلومینیوم تصفیه شده به شکل‌های مختلف مانند شمش، ورق یا پروفیل ریخته‌گری می‌شود تا در تولید محصولات جدید استفاده شود.
این فرآیند به مراتب ارزان‌تر و به صرفه‌تر از استخراج آلومینیوم جدید است و تنها به ۵٪ انرژی تولید آلومینیوم جدید نیاز دارد.
آلومینیوم نرم
آلومینیوم نرم، نوعی از فلز آلومینیوم است که درصد خلوص بسیار بالایی دارد جزو یک از بهترین آلومینیوم‌ها محسوب می‌شود. آلومینیوم نرم یک آلیاژ از آلومینیوم و عناصر دیگر است. این عناصر می‌توانند شامل مس، روی، سیلیسیم، منیزیم و غیره باشند. از خصوصیات آلومینیوم نرم می‌توان به نرمی، انعطاف‌پذیری و براق‌تر بودن آن اشاره کرد. در ساختار درب و پنجره‌های آلومینیومی بیشتر از آلومینیوم نرم استفاده می‌شود به دلیل استحکام و قدرت بالا در کنار زیبایی. از جمله مواردی که از آلومینیوم نرم تولید می‌شود، می‌توان به رادیاتور خودروها، صنایع خودروسازی، ساخت واگن، صنایع ساخت ساختمان، و وسایل جلوگیری از اتلاف انرژی اشاره کرد . آلومینیوم نرم و خشک درساختار و خصوصیات متفاوت هستند. آلومینیوم خشک درصد خلوص کمتری دارد و معمولاً برای ساخت محصولات با استفاده از روش‌های ریخته‌گری استفاده می‌شود. در نتیجه، قیمت ضایعات آلومینیوم خشک نیز پایین‌تر است. از طرف دیگر، آلومینیوم نرم انعطاف بیشتری دارد و پس از ماشین‌کاری براقیت بیشتری نسبت به آلومینیوم خشک دارد .
به طور کلی، آلیاژهای آلومینیوم دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند:
مقاومت به خوردگی: بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم به علت تشکیل لایهٔ اکسیدی چسبنده به سطح، مقاومت به خوردگی اتمسفری و شیمیایی بالایی دارند.
رسانایی حرارتی:آلومینیوم و آلیاژهای آن رسانایی حرارتی بالایی دارند.
رسانایی الکتریکی: آلومینیوم در بین رساناترین فلزها قرار می گیرد.
نسبت استحکام به وزن: آلومینیوم با چگالی کم خود برای ساخت آلیاژهای مهندسی مناسب است.
چقرمگی شکست: چقرمگی شکست یک ویژگی مهم در آلومینیوم نرم است که مقاومت آن نسبت به انتشار ترک را اندازه‌گیری می‌کند. آلیاژهای آلومینیوم، به‌خصوص آلیاژهای سری 7000، چقرمگی بالایی دارند و در کاربردهایی که مقاومت به شکست ترد و رشد ترک موردنیاز است، از آن‌ها استفاده می‌شود.
کارپذیری: آلومینیوم و آلیاژهای آن را می‌توان در روش‌های فلزکاری مختلف به‌کار برد.
آلومینیوم نرم به عنوان یک فلز چند منظوره، آلومینیوم نرم در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هواپیماسازی، بسته‌بندی و ساختمان‌سازی اهمیت دارد و در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد:
صنعت خودرو: در ساخت قطعات خودرو مانند کاپوت، درب‌ها، چرخ‌ها و قطعات موتور، آلومینیوم نرم به دلیل وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
صنایع هوافضا: به دلیل وزن سبک و مقاومت در برابر خوردگی، آلومینیوم در ساخت بدنه ، قطعات داخلی و سیستم‌های الکتریکی هواپیماها و موشک‌ها نیز از آلومینیوم نرم مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بسته‌بندی و تجاری: در تولید قوطی‌های نوشیدنی، بسته‌بندی‌های مواد غذایی ، محصولات دارویی و محصولات تجاری نیز از آلومینیوم نرم استفاده می‌شود.
ساختمان‌سازی: آلومینیوم نرم در درب‌ها، پنجره‌ها، دیوارپوش‌ها و ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الکترونیک: در تولید لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه، تلویزیون‌ها و قطعات الکترونیکی دیگر نیز از آلومینیوم استفاده می‌شود.
آشنایی با آلومینیوم و آلیاژهای آن می‌تواند در انتخاب مواد و کاربردهای مختلف مفید باشد.
فرایند تولید آلومینیوم نرم
فرایند تولید آلومینیوم نرم از دو روش اصلی انجام می‌شود:
تولید اولیه (Primary Production):
در این روش، آلومینیوم از اکسید آلومینیوم یا آلومینا تولید می‌شود.
آلومینا نیز از بوکسیت آلومینیوم به دست می‌آید.
تولید هر تن آلومینیوم نیازمند 2 تن آلومینا است، و هر تن آلومینا با استفاده از 2 تا 3 تن بوکسیت تولید می‌شود.
تولید ثانویه (Secondary Production):
در این روش، آلومینیوم با بازیافت مواد آلومینیومی تولید می‌شود.
مواد آلومینیومی مانند ضایعات، قطعات دستگاه‌ها و ظروف آلومینیومی به منظور بازیافت استفاده می‌شوند.
آلومینیوم نرم در تولید محصولاتی که نیاز به انعطاف‌پذیری دارند، مانند پروفیل‌ها، ظروف و شاخه‌ها، به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. این فلز به دلیل ویژگی‌هایی از جمله زیبایی، سبکی و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع مدرن نقش مهمی ایفا می‌کند.
بازیافت آلومینیوم نرم
بازیافت این نوع آلومینیوم تقریبا همانند آلومینیوم خشک است، اما اینجا پس از اتمام جمع آوری . در مراکز بازیافت بر اساس نوع و میزان خلوص مرتب سازی می شوند و سپس وارد مرحله خردکردن می شوند.
