Alüminyum Üretimi

1827 senesinde ilk defa olarak (Friedrich Wöhler) isminde bir Alman kimyageri (Soldaki resim) bir gram kadar alüminyum üretti. Kimyager, bu ilk alüminyumu kimyasal bir yöntemle (yani alüminyum klorur ile potasyum arasındaki redükleme olayına dayanarak) elde etmişti. Bu metod endüstride oldukça pahalıdır. İngiliz kimyager ve fizikçisi “ Michael Faraday  (1791 — 1867) tarafından elektrik dinamosu keşfedildikten sonra alüminyum elektroliz yolu ile üretilmeye başlandı.

Alüminyum, yeryüzünde oksijen ve silisyum’dan sonra en çok bulunan üçüncü element olmasına rağmen alüminyum üretiminin mazisi çok eski değildir. 1886 yılında elektroliz yönteminin kullanılmaya başlanması ile Endüstriyel Alüminyum imalatı başlamıştır diyebiliriz.

Alüminyum nasıl üretilir

Kimyasal faâliyetinden dolayı azot halde bulunmayan alüminyumun bileşikleri doğada her tarafa yayılmış olarak mevcuttur.

“Teldispat” ve bunların yıpranması ile “Kaolin” ve “kil” in bileşiminde bulunur. Diğer alüminyum cevherleri şunlardır.

Boksit, Kriyolit, Korund, Spinel, Alüminyum cevherleri doğada pek bol bulundukları halde bunlardan alüminyum madenini çıkarmak, elektroliz yöntemleri olgunluğa erişinceye kadar külfetli olmuştur. Çünkü elektroliz yönteminde elektrik kullanılır.

Alüminyumun hammaddesi olan boksit cevheri (yukarıda)

Alüminyum üretimi, iki aşamada gerçekleşir. Birinci aşamada Bayer metodu ile, boksit cevherinden alümina elde edilir. İkinci aşamada ise, elektroliz ile alümina’dan alüminyum elde edilir.

Boksit madeninden bir görüntü (yukarıda)

Alüminyum üretiminde ilk aşama : Alümina (Alüminyum oksit)

Alümina tesisleri, genellikle boksit cevherlerinin yanına kurulur. Madenden çıkarılan boksit cevheri, sudkostik eriyiği ile muamele edilerek alüminyum hidroksit eldesi gerçeklesir. Bu islem sonucunda olusan erimeyen kalıntılar (kırmızı çamur) ayrılır ve alüminyum hidroksitin kalsinasyonu ile “alümina” (alüminyum oksit) elde edilir.

Alümina beyaz bir toz görünümündedir.Alüminanın formülü Al₂O₃ dür.

Alüminyum üretiminde 2.aşama:  Elektroliz

Bu aşama, Alümina’nın Alüminyuma dönüştürülmesidir. Erimiş kriyolit içinde erimiş saf alüminyum oksit elektroliz edilir.Alüminyum elektrolizindeki amaç, alüminyumu oksijenden ayırmaktır.

İçi grafitle döşeli bir demir odacık kriyolit ile doldurulur. (Kriyolit, alüminyum ve sodyumun florürlerinin bir karışımı olup formülü Na₃AlF₆ şeklindedir.Sentetik olarak alüminyum üretimi için yapılır). Sonra odacık (—) elektrodu oluşturacak şekilde elektrik akımına bağlanır, yukarıdan odacığın içine sarkıtılan grafit direklerde (+) elektrodu oluşturur. Kriyolitin direncinden dolayı geçen elektriğin fırında oluşturduğu ısıdan dolayı kriyolit erir (1000 derece santigrat). Bundan sonra kriyolit kitlesine alüminyum oksit eklenir ve elektroliz başlar. Fırın dibinde erimiş alüminyum birikir.

Elektroliz yöntemi Hall-Heroult yöntemi olarak da bilinir.

Alüminyum fabrikasında elektrolizlerde çalışan bir işçi (yukarıda)

Sıvı alüminyum donmadan külçe biçimli kalıplara dökülür ve elde edilen külçe alüminyumlar paketlenerek dış pazara satış için hazır hale gelirler.(Yukarıda)

Alüminyum üretiminde ne kadar elektrik harcanır ?

İlk zamanlarda üretilen birincil alüminyumun her tonu için 42.000 kwh/ton olan enerji sarfiyatı, günümüzde teknolojik gelişmelere bağlı olarak, ortalama 16.500 kwh/ton değerine düşmüştür. Bu değer, en yeni teknoloji ile çalışıldığında 13.000 kwh/ton olmaktadır.

Alüminyumun geri dönüşümle üretimi

Alüminyum rafinasyonu çok yüksek miktarlarda elektrik enerjisi gerektirir, buna nazaran, geri dönüşüm işlemi, üretiminde kulanılan enerjinin %5’ini harcar. Bu sebeple, Alüminyumun hurdalardan geri kazanımı, günümüz alüminyum endüstrisinin önemli bir bileşeni haline gelmiştir.

Geri kazanım işlemi, metalin basitçe tekrar eritilmesi esasına dayanır. Geri kazanım işlemi 1900’lü yılların başlarından beri uygulanmaktadır. 1960’lı yılların sonlarına kadar düşük profilli bir faaliyet olarak devam eden geri dönüşüm faaliyetleri, bu tarihte içecek kutularının alüminyumdan yapılmaya başlanması ile daha yoğunlaşmıştır. Diğer geri döndürülen alüminyum kaynakları arasında otomobil parçaları, pencere ve kapılar, cihazlar ve konteynerler sayılabilir.

Alüminyum Üretiminde Ülkelerin Sıralaması

Alüminyum üretiminde dünya sıralaması nedir diye merak edecek olursak ; Alüminyum üretim maliyetinin %20-40’ını, tesisin bulunduğu yere göre değişmek üzere, elektrik enerjisi oluşturmaktadır. Bu yüzden, alüminyum üreticisi işletmeler, Güney Afrika, Yeni Zelanda’nın Güney Adası, Avustralya, Çin, Orta Doğu, Rusya, İzlanda, Kanada’da Quebec gibi elektrik enerjisinin bol ve ucuz olduğu bölgelere yakın olmak eğilimindedirler.

Çin, elektrik enerjisinin çok ucuz olmamasına ve ülkede alüminyum kaynaklarının kısıtlı olmasına rağmen alüminyum üretiminde dünya lideridir ve tek başına dünya alüminyum üretiminin %42 sini karşılamaktadır.

Konuyla İlgili Sorular