กรรมวิธีผลิตอลูมิเนียมด้วยไฟฟ้า

คลิกที่ปุ่ม Start  ท่านจะได้การผลิตอลูมิเนียมด้วยวิธีทางไฟฟ้า

 

     อลูมิเนียม กรรมวิธีผลิตอลูมิเนียม คือนำไปถลุงโดยนำแร่บอกไซด์ที่มีสินแร่ประมาณ 55-60% มา สกัดเอา อลูมิเนียม(Alumina) ออกเสียก่อนโดยการป่นแร่ ให้เป็นผงละเอียดแล้วนำมาเข้าเครื่องตุ๋นกับน้ำยาอย่างเข้มข้น (NaOH)สารจะถูกต้มในหม้อพิเศษ(Autoklaven)ซึ่งปิดสนิทภายใต้ความกดดันประมาณ 7 บรรยากาศ อุณหภูมิ180 องศาเซลเซียสในการนี้สารที่เจือปนอยู่จะถูกแยกออกไปโดยการกรองและนำไปเผาหรืออบให้แห้งในเตาหมุนด้วยอุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียสไล่น้ำที่ติดอยู่ในโมเลกุลของอลูมินา ออกก็จะได้อลูมินาบริสุทธิ์ หรือ  อลูมิเนียมออกไซด์นี้จะถูกแยกด้วยไฟฟ้าในเตาไฟฟ้าอีก

      ในการนี้อุณหภูมิ ออกไซด์จะต้องอยู่ในสภาพหลอมเหลวแต่เนื่องจากจุดหลอมเหลวของสารชนิดนี้สูงมาก( 2000องศา เซลเซียส ) เขาจึงต้องใช้สารผสมที่เรียกว่าคลีโอไลท์(Cryolite) ซึ่งมีจุดหลอมเหลวอยู่ประมาณ900องศาเซลเซียสปนลงไปเพื่อให้อลูมินาหลอมตัวได้ง่ายการแยกด้วยเตาไฟฟ้าจะใช้อุณหภูมิประมาณ 900-950 องศาเซลเซียสอลูมิเนียมจะแยกไปจับอยู่ที่ขั้วลบเป็นอลูมิเนียมบริสุทธิ์ สินแร่บอกไซด์ 4 ตันจะให้ผลึก อลูมินาประมาณ 2 ตันและจะให้โลหะอลู มิเนียมประมาณ 1 ตัน


            การแยกอลูมิเนียมด้วยกระแสไฟฟ้า เริ่มโดยการแยกอลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ออกจากแร่บ๊อกไซด์ ซึ่งมีสารเจือปนอยู่บ้าน เช่น Sio2 ,Tio2 และเหล็กออกไซด์ (Fe2O3) นำเอาแร่ออกไซด์ที่บดเป็นก้อนเล็ก ๆ ผสมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ที่กำลังร้อนพวกสารเจือปนทั้งหลายจะไม่ทำปฏิกริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ส่วนอลูมิเนียมออกไซด์ จะทำปฏิกริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้ โซเดียมอลูมิเนท (aluminate) ละลายปนอยู่ในน้ำดังสมการ


                        2Na (OH) + Al2O3 . 3H2O --->  2NaAlo2 + 4 H2O


            ถ้าทำการกรองในขณะที่สารผสมยังร้อนอยู่พวกสารเจือปนต่าง ๆ จะถูกกรองออกหมด เราจะได้สารละลายโซเดียมอลูมิเนท (sodium aluminate) นำมาทำให้เจือจางโดยการเติมน้ำ และทำให้เย็นลงจาปรากฏว่าโซเดียวอลูมิเนทจะแตกตัวให้ Al2O3 . 3H2O กับ Na (OH) ซึ่งก็เป็นปฏิกริยากลับกับปฏิกริยาที่กล่าวมาแล้ว เราทิ้งให้ Al2O3 . 3H2O ตกตะกอนทำการกรองเอา Al2O3 . 3H2O ออกแล้วนำไปเผาไล่น้ำออกที่อุณหภูมิประมาณ 900 – 1000o C ก็จะได้ Alumina บริสุทธิ์ (Al2 O3) ซึ่งจะนำไปแยกด้วยกระแสไฟฟ้าต่อไป โดยเอาอลูมิน่าไปละลายใน Cryolite (Na3 Al F6) ที่อุณหภูมิ 980o C ใช้สารละลายนี้เป็นน้ำยาอีเลคโตรไลด์ใส่ในถังที่บุด้วยคาร์บอน ซึ่งจะทำหน้าที่เป็น Cathode และใช้แท่งถ่านคาร์บอนจุ่มลงด้านบนของอิเลคโตรไลต์ ทำหน้าที่ขั้ว anode จะปรากฏว่าอลูมิเนียมจะไปรวมอยู่ที่ก้นถังซึ่งเป็นขั้ว Cathode1 จะต้องระบายอลูมิเนียมออกทางก้นถังเป็นระยะแล้วนำไปเทลงในเบ้า ingot เพื่อทำเป็นแท่งต่อไป อลูมิเนียมที่ได้จะมีความบริสุทธิ์ 99.95%

    การถลุงอลูมิเนียมด้วยไฟฟ้าต้องใช้กำลังงานไฟฟ้ามากและต้องเป็นกำลังไฟฟ้าราคาถูกกล่าวกัน ว่าการที่จะถลุงให้ได้อลูมิเนียม 1 ตันนั้นตองใช้ไฟฟ้าจำนวน18,000 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมง เสียเวลาถลุง ทั้งหมอ 120 ชั่วโมงใช้ ไฟฟ้าขนาดแรงดัน 5-6 โวลต์ ปริมาณกระแส 20,000-70,000 แอมแปร์ อลูมิเนียมในสมัยแรกๆ ที่มนุษย์รู้จักถลุงใช้มิได้ถลุงด้วยไฟฟ้า แต่ถลุงด้วยปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ต้นทุนการผลิตก็สูงมาก ในรัชสมัยพระเจ้านโปเลียนมหาราชของฝรั่ง อลูมิเนียมมีราคาสูงกว่าทองคำ ภาชนะต่างๆที่ใช้ในพระราชวังสมัยนั้นนิยมทะด้วยอลู มิเนียม เพราะ เป็นโลหะหายาก อลูมิเนียมเพิ่งจะ ใช้เป็นโลหะราคาถูกเมื่อมนุษย์รู้จักถลุงด้วยไฟฟ้าเมื่อประมาณ 70 ปีมานี้เอง

 

 

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล