एल्यूमीनियम प्रसंस्करण

प्रगलन

यद्यपि एल्युमीनियम के उत्पादन की कई विधियाँ हैं, केवल एक का व्यावसायिक उपयोग किया जाता है। Deville प्रक्रिया, जिसमें एल्यूमीनियम क्लोराइड के साथ धातु सोडियम की प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया शामिल है, 19 वीं शताब्दी के अंत में एल्यूमीनियम उत्पादन का आधार था, लेकिन इसे अधिक किफायती इलेक्ट्रोलाइटिक प्रक्रिया के पक्ष में छोड़ दिया गया है। एक कार्बोथर्मिक दृष्टिकोण, धातु ऑक्साइड को कम करने (ऑक्सीजन को हटाने) के लिए शास्त्रीय विधि, वर्षों से गहन शोध का विषय रहा है। इसमें कार्बन मोनोऑक्साइड और एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए कार्बन के साथ ऑक्साइड को गर्म करना शामिल है। कार्बोथर्मिक गलाने का बड़ा आकर्षण एल्युमिना रिफाइनिंग को दरकिनार करने और पेट्रोलियम कोक की तुलना में बॉक्साइट और निचले दर्जे के कार्बन से शुरू करने की संभावना है। कई वर्षों के गहन शोध के बावजूद, बेयर-हॉल-ह्यूरेल दृष्टिकोण के लिए कोई आर्थिक प्रतियोगी नहीं मिला है।

हालांकि सिद्धांत रूप में अपरिवर्तित, हॉल-ह्यूरेल की गलाने की प्रक्रिया आज मूल प्रक्रिया से बड़े पैमाने पर और विस्तार में भिन्न है। आधुनिक तकनीक ने उपकरण और सामग्रियों में पर्याप्त सुधार किया है, और इसकी अंतिम लागत कम हो गई है।

एक आधुनिक स्मेल्टर में, एल्यूमिना को कार्बन के साथ कम करने वाले गहरे, आयताकार स्टील के गोले में कमी के साथ भंग कर दिया जाता है - जो पिघले हुए इलेक्ट्रोलाइट से भरे होते हैं जिनमें ज्यादातर सोडियम, एल्यूमीनियम और फ्लोरीन जैसे क्रोलोलाइट होते हैं।

कार्बन एनोड के माध्यम से, सेल के निचले भाग में एक कार्बन कैथोड लाइनिंग के लिए इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से प्रत्यक्ष प्रवाह पारित किया जाता है। पिघले हुए स्नान की सतह पर एक क्रस्ट बनता है। इस क्रस्ट के ऊपर एलुमिना मिलाया जाता है, जहाँ यह सेल से निकलने वाली गर्मी (लगभग 950 ° C [1,750 ° F]) से पूर्ववर्ती होती है और इसके सोखने की नमी को बंद कर देती है। समय-समय पर पपड़ी टूट जाती है, और एल्यूमिना को स्नान में खिलाया जाता है। नई कोशिकाओं में, एल्यूमिना को स्वचालित फीडरों के माध्यम से सीधे पिघला हुआ स्नान में खिलाया जाता है।

इलेक्ट्रोलिसिस के परिणाम सेल के तल पर पिघले हुए एल्युमीनियम के जमाव और कार्बन एनोड पर कार्बन डाइऑक्साइड के विकास के हैं। उत्पादित एल्यूमीनियम के प्रत्येक किलोग्राम (2.2 पाउंड) के लिए लगभग 450 ग्राम (1 पाउंड) कार्बन की खपत होती है। एल्युमिना का लगभग 2 किलोग्राम प्रत्येक उत्पादित एल्यूमीनियम के लिए खपत होता है।

गलाने की प्रक्रिया निरंतर होती है। अतिरिक्त एल्यूमिना को समय-समय पर स्नान में जोड़ा जाता है ताकि कमी से खपत हो सके। विद्युत प्रवाह से उत्पन्न ऊष्मा पिघली हुई स्थिति में स्नान को बनाए रखती है ताकि ताजा एल्यूमिना घुल जाए। समय-समय पर, पिघला हुआ एल्यूमीनियम बंद किया जाता है।

क्योंकि क्रायोलाइट इलेक्ट्रोलाइट से कुछ फ्लोराइड प्रक्रिया में खो जाता है, एल्यूमीनियम फ्लोराइड को स्नान की रासायनिक संरचना को पुनर्स्थापित करने के लिए आवश्यकतानुसार जोड़ा जाता है। एल्यूमीनियम फ्लोराइड की अधिकता वाला स्नान अधिकतम दक्षता प्रदान करता है।

वास्तविक अभ्यास में, कमी वाले बर्तनों की लंबी पंक्तियों, जिन्हें पोटलाइन कहा जाता है, विद्युत श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। बर्तन के लिए सामान्य वोल्टेज चार से छह वोल्ट तक होता है, और वर्तमान भार 30,000 से 300,000 एम्पीयर तक होता है। ५० से २५० तक बर्तन १,००० वोल्ट से अधिक की कुल लाइन वोल्टेज के साथ एक एकल पोटली बना सकते हैं। बिजली एल्यूमीनियम के सबसे महंगे सामग्रियों में से एक है। 1900 के बाद से, एल्यूमीनियम उत्पादकों ने सस्ती पनबिजली के स्रोतों की खोज की है, लेकिन कई सुविधाओं का निर्माण भी किया है जो जीवाश्म ईंधन से ऊर्जा का उपयोग करते हैं। तकनीकी विकास ने एक किलोग्राम एल्यूमीनियम का उत्पादन करने के लिए आवश्यक विद्युत ऊर्जा की मात्रा कम कर दी है। 1940 में यह आंकड़ा 19 किलोवाट-घंटे था। 1990 तक उत्पादित एल्यूमीनियम के प्रत्येक किलोग्राम के लिए उपभोग की जाने वाली विद्युत ऊर्जा की मात्रा सबसे कुशल कोशिकाओं के लिए लगभग 13 किलोवाट-घंटे घट गई थी।

पिघला हुआ एल्यूमीनियम कोशिकाओं से बड़े क्रूसिबल में निचोड़ा जाता है। वहां से धातु को फाउंड्री इंगोट के उत्पादन के लिए सीधे सांचों में डाला जा सकता है, इसे आगे की रिफाइनिंग के लिए भट्टियों में रखने या अन्य धातुओं के साथ मिश्रधातु बनाने के लिए या दोनों में से किसी को भी निर्मित किया जा सकता है। जैसा कि यह सेल से आता है, प्राथमिक एल्यूमीनियम लगभग 99.8 प्रतिशत शुद्ध है।

ऑटोमेशन और कंप्यूटर नियंत्रण का स्मेल्टर संचालन पर एक प्रभाव पड़ा है। सबसे आधुनिक कटौती की सुविधा पूरी तरह से मशीनीकृत कार्बन संयंत्रों और कंप्यूटर नियंत्रण का उपयोग पोटीन संचालन की निगरानी और स्वचालित करने के लिए करती है।

पुनर्चक्रण

क्योंकि एल्यूमीनियम स्क्रैप के रीमैलिंग से बॉक्साइट से प्राथमिक एल्यूमीनियम बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा का केवल 5 प्रतिशत ही खपत होता है, शीट, फोर्जिंग और एक्सट्रूशन से स्क्रैप धातु "इन-प्रोसेस" स्क्रैप ने उत्पादन शुरू होने के बाद से पिघलने वाली भट्टी में वापस आ गया है। इसके अलावा, प्रथम विश्व युद्ध के कुछ समय पहले, एल्यूमीनियम से वाणिज्यिक और घरेलू उत्पादों के निर्माण के दौरान उत्पादित "नया" स्क्रैप उद्यमियों द्वारा एकत्र किया गया था, जो कि माध्यमिक एल्यूमीनियम उद्योग के रूप में जाना जाता है। नए स्क्रैप की रासायनिक संरचना आमतौर पर अच्छी तरह से परिभाषित होती है; नतीजतन, यह अक्सर प्राथमिक एल्यूमीनियम उत्पादकों को वापस उसी मिश्र धातु में दोबारा बनाया जाता है। "नया" स्क्रैप अब "पुराने" स्क्रैप द्वारा बहुत अधिक पूरक है, जो कि ऑटोमोबाइल या लॉन कुर्सियों जैसे त्याग वाले उपभोक्ता उत्पादों के पुनर्चक्रण से उत्पन्न होता है। क्योंकि पुराना स्क्रैप अक्सर गंदा होता है और कई मिश्र धातुओं का मिश्रण होता है, यह आमतौर पर कास्टिंग मिश्र धातुओं में समाप्त होता है, जिसमें मिश्र धातु तत्वों का स्तर अधिक होता है।

प्रयुक्त एल्यूमीनियम पेय कंटेनर पुराने स्क्रैप का एक अनूठा प्रकार है। हालांकि इन कैन के शरीर और पलकों को अलग-अलग एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं से बनाया जाता है, दोनों में मैग्नीशियम और मैंगनीज होते हैं। नतीजतन, पुनर्नवीनीकरण पेय कंटेनरों का उपयोग या तो उत्पाद के लिए स्टॉक रीमेक करने के लिए किया जा सकता है। स्क्रैप से पेय पदार्थ का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राथमिक धातु से कैन का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का लगभग 30 प्रतिशत है। इस कारण से, प्रयुक्त पेय कंटेनरों का पुनर्चक्रण प्राथमिक धातु उत्पादकों के लिए धातु के बढ़ते स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है।