การแปรรูปอลูมิเนียม

แร่

อลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสามของโลก มีเพียงออกซิเจนและซิลิกอนเท่านั้น เปลือกโลกที่ระดับความลึก 16 กม. (10 ไมล์) บรรจุอลูมิเนียม 8 เปอร์เซ็นต์ อลูมิเนียมมีแนวโน้มที่แข็งแกร่งในการรวมกับองค์ประกอบทั่วไปอื่น ๆ และไม่ค่อยเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปแบบโลหะ อย่างไรก็ตามสารประกอบของมันเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของหินที่พบบ่อยทั้งหมด มันถูกพบในดิน, หินดินดาน, หินชนวน, schist, หินแกรนิต, syenite และ anorthosite

แร่อะลูมิเนียมที่สำคัญที่สุดซึ่งเป็นหินที่ประกอบด้วยเหล็กซึ่งประกอบด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์ประมาณ 52 เปอร์เซ็นต์ถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1821 ใกล้กับ Les Baux ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส วัสดุภายหลังได้ชื่อว่าบอกไซต์ แร่อะลูมิเนียมเป็นแร่อะลูมิเนียมที่มีความบริสุทธิ์หลายระดับซึ่งอะลูมิเนียมในรูปแบบของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์หรืออะลูมิเนียมออกไซด์เป็นส่วนประกอบเดี่ยวที่ใหญ่ที่สุด สิ่งสกปรกส่วนใหญ่จะเป็นเหล็กออกไซด์ซิลิก้าและไททาเนีย

อะลูมิเนียมแตกต่างกันอย่างมากในลักษณะทางกายภาพขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและสิ่งสกปรก มันมีสีตั้งแต่สีเหลืองสีขาวถึงสีเทาหรือจากสีชมพูเป็นสีแดงเข้มหรือสีน้ำตาลหากมีออกไซด์ของเหล็กสูง มันอาจจะเป็นดินหรือในรูปแบบตั้งแต่ดินเหนียวไปจนถึงหิน พบแร่อะลูมิเนียมในทุกทวีปทั่วโลกยกเว้นทวีปแอนตาร์กติกา เงินฝากที่ร่ำรวยที่สุดมักจะอยู่ในพื้นที่ที่มีการก่อตัวอยู่ในภูมิอากาศแบบเขตร้อนและกึ่งเขตร้อนทำให้เกิดสภาวะฝนตกชุกอุณหภูมิที่เหมาะสมอบอุ่นและการระบายน้ำที่ดี

เงินฝากจำนวนมากพบได้ในหมู่เกาะแคริบเบียนทางตอนเหนือของทวีปอเมริกาใต้ออสเตรเลียอินเดียอินโดนีเซียมาเลเซียจีนรัสเซียคาซัคสถานแอฟริกาตะวันตกกรีซกรีซบอสเนียและเฮอร์เซโกวีนามอนเตเนโกรฮังการีอิตาลีและฝรั่งเศส

ไม่ใช่บอกไซต์ทั้งหมดจะประหยัดสำหรับการผลิตอลูมิเนียม มีเพียงโลกที่มีปริมาณอะลูมินัมออกไซด์ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไปเท่านั้นที่ถือว่าเป็นประโยชน์ เฉพาะแร่ที่มีความเข้มข้นอย่างมีนัยสำคัญของ gibbsite แร่และ boehmite ซึ่งมีอลูมินา 65 และ 85 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับโดยทั่วไปถือว่าประหยัดที่จะประมวลผล Gibbsite พบมากในพื้นที่เขตร้อนทั้งสองข้างของเส้นศูนย์สูตรในขณะที่ boehmite พบมากทางตอนเหนือของแถบกึ่งเขตร้อนในรัสเซียคาซัคสถานตุรกีจีนและกรีซ

เงินฝากที่เป็นที่รู้จักของบอกไซต์สามารถจัดหาโลกด้วยอลูมิเนียมหลายร้อยปีในระดับการผลิตปัจจุบัน เมื่อแร่อะลูมิเนียมเกรดสูงหมดลงปริมาณสำรองสำรองของแร่ทุติยภูมิจะยังคงถูกนำไปใช้ประโยชน์: เงินฝากศิลาแลงในทิศตะวันตกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกาและออสเตรเลียซึ่งอยู่ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกาอะพาไทต์และอะลูไนต์ในยุโรป แหล่งอลูมินาอื่น ๆ ของอลูมินาก็มีอยู่เช่น: ดินเหนียวอลูมินา, ดอว์สัน, หินอลูมิเนียม, หินอัคนี, และแร่ธาตุ saprolite และ sillimanite ในรัสเซียอลูมินานั้นผ่านการกลั่นจากแร่ที่ไม่ใช่แร่อะซิติก - คือเนเฟอร์ไลน์ไซเนไทต์และอะลูไนต์ การพัฒนาของแร่บอกไซต์ในออสเตรเลีย, กินี, และอินโดนีเซียนั้นมีแนวโน้มที่จะชะลอการสนใจแร่ที่สองในที่อื่น ๆ

การทำเหมืองแร่

ในปริมาณที่มากที่สุดของแร่อะลูมิเนียมที่ถูกใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์อยู่ที่หรือใกล้พื้นผิวโลก ดังนั้นมันจึงขุดในหลุมเปิดซึ่งต้องการการกำจัดภาระมากเกินไปเพียงเล็กน้อย เตียงของอะลูมิเนียมถูกทำลายและขุดด้วยพลั่วหรือแรงลากและแร่ถูกส่งโดยรถบรรทุกรางหรือสายพานลำเลียงไปยังโรงงานแปรรูปซึ่งจะถูกบดอัดเพื่อการจัดการที่ง่ายขึ้น โรงกลั่นอยู่ใกล้กับไซต์เหมืองถ้าเป็นไปได้เนื่องจากการขนส่งเป็นรายการสำคัญในค่าใช้จ่ายบอกไซต์

ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของแร่อะลูมิเนียมทั้งหมดถูกกลั่นเป็นอลูมินาซึ่งในที่สุดจะถูกหลอมเป็นอลูมิเนียม ส่วนที่เหลืออีก 10 เปอร์เซ็นต์จะถูกใช้ในการใช้งานอื่น ๆ เช่นสารกัดกร่อนวัสดุทนไฟและผลิตภัณฑ์ในการกู้คืนน้ำมันดิบ แร่อะลูมิเนียมเกรดสูงประมาณสี่ตันให้ผลผลิตอะลูมินาสองตันจากการผลิตอลูมิเนียมหนึ่งตัน

การสกัดและการกลั่น

การผลิตอะลูมิเนียมจากอะลูมิเนียมเป็นกระบวนการที่มีสองขั้นตอนคือการปรับไซต์อะลูมิเนียมเพื่อให้ได้อะลูมินาและการหลอมอะลูมินาเพื่อผลิตอะลูมิเนียม แร่อะลูมิเนียมมีสิ่งเจือปนจำนวนมากรวมถึงเหล็กออกไซด์ซิลิกาและไททาเนีย หากสิ่งสกปรกเหล่านี้ไม่ได้ถูกกำจัดออกไปในระหว่างการกลั่นพวกเขาจะผสมกับและปนเปื้อนโลหะในระหว่างกระบวนการหลอม ดังนั้นจึงต้องทำการบำบัดแร่เพื่อกำจัดสิ่งสกปรกเหล่านี้ อะลูมินาบริสุทธิ์มักจะมีน้ำ 0.5 ถึง 1 เปอร์เซ็นต์โซดา 0.3 ถึง 0.5 เปอร์เซ็นต์และออกไซด์อื่น ๆ น้อยกว่า 0.1 เปอร์เซ็นต์ กระบวนการไบเออร์ที่มีการดัดแปลงต่าง ๆ เป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการผลิตอะลูมินาและอลูมิเนียมทั้งหมดผลิตจากอลูมินาโดยใช้กระบวนการอิเล็กโทรไลต์ Hall-Héroult