Miksi tyydyttävä alumiinioksidi on vihrein teollisuustuote

Alumiinitrihydraatti on luonnostaan palonestoaine, joka toimii polymeereihin lisättynä sekä täyteaineena että pidennysaineena ja auttaa tukahduttamaan tulipalon ja savun muodostumisen samalla kun se sitoutuu vesimolekyyleihin endotermisen dehydraation ja endotermisen haihtumisen aikana.

Puhdistettaessa bauksiittia alumiiniksi syntyy sivutuotteena piidioksidia, mutta ohjaamalla 1/3 tästä alumiinioksidista alumiinivalimoiden ja elektrodialumiinisulaton kautta on mahdollista välttää kokonaan sivutuotteena syntyvä piidioksidi ja samalla parantaa energiatehokkuutta.

Korkealaatuinen bauksiitti

Bauksiitti on kivimineraali, joka koostuu suurista pitoisuuksista alumiinia sisältäviä aineita, kuten Boehmite-AlO(OH), Gibbsite-AlO(OH)3 ja Diaspore-AlO(OH). Bauksiitin louhinta on tärkeä tulonlähde monille maille; alumiinin tuotannossa käytetään näitä mineraaleja laajalti monissa sovelluksissa, ja se on uskomattoman kestävä ja monikäyttöinen; siksi sen suosio kasvaa edelleen dramaattisesti vuosikymmenten kuluessa; sen louhintaan liittyy kuitenkin edelleen lukuisia ongelmia, koska sen laatu riippuu sen maantieteellisestä sijainnista ja syvyydestä, joka vaihtelee suuresti esiintymien välillä;

SiO2 (silikamoduuli), joka mittaa kivimineraaleissa olevan liukoisen piidioksidin määrää, on yksi tärkeimmistä mittareista bauksiittiesiintymien arvioinnissa. Se mittaa bauksiittinäytteiden vesipitoisuutta käyttäen kyllästettyjä suolaliuoksia; tämä mittaus osoittaa, kuinka paljon liukoista piidioksidia voidaan huuhtoa malmista jalostuksen aikana, ja osoittaa, onko malmi laadukas alumiinioksidin tuotantoon. Korkea SiO2-arvo osoittaa, että esiintymä on korkealaatuinen tuotantokäyttöön.

Vaikka bauksiittia voidaan valmistaa erilaisilla prosesseilla, suurin osa siitä louhitaan maailmanlaajuisesti avolouhos- tai kaivosmenetelmillä ja kuljetetaan jalostamoon jalostettavaksi alumiinioksidiksi ja sen johdannaisiksi, jolloin se toimitetaan maailmanlaajuisesti eri käyttötarkoituksiin, kuten keramiikan tai sementin valmistukseen. Noin 85% maailman bauksiittituotannosta käytetään pelkästään tähän tuotantomenetelmään, kun taas loput voidaan käyttää muihin käyttötarkoituksiin, kuten keramiikan ja sementin valmistukseen.

Norsunluurannikko saattaa pian ohittaa Guinean neljänneksi suurimpana tuottajana uusien bauksiittiesiintymien löytämisen ansiosta.

Norsunluurannikon bauksiittiesiintymät ovat pääasiassa lateriittisia ja sisältävät huomattavia määriä gibbsiittia, mikä antaa esiintymille korkean SiO2-pitoisuuden ja alhaisen kvartsipitoisuuden, minkä vuoksi ne soveltuvat metallisen alumiinin tuotantoon. Suurin osa afrikkalaisesta bauksiitista käytetään maanosassaan alumiinin tuotantoon; Mosambik ja Tansania vievät bauksiittia Sambian sementtitehtaiden käyttöön, kun taas muut tuottajamaat, kuten Kamerun, Ghana ja Guinea, vievät tuotteitaan enemmän ulkomaille kuin Afrikkaan, kuten Eurooppaan ja Kiinaan.

Vähentynyt energiankulutus

Vaikka alumiinioksidin valmistus itsessään ei vaadi merkittävää energiankulutusta, sen koko tuotantoprosessi voi olla erittäin energiaintensiivinen. Tämän energiaa tuhlaavan tuotantoprosessin lieventämiseksi on otettu käyttöön erilaisia tekniikoita, joilla parannetaan sekä energiatehokkuutta että tehtaan tuotantoa.

Alumiinioksidin valmistuksessa kuluva energia on peräisin suurelta osin mädätys-, haihdutus- ja laimentamisprosesseista; nämä energiaintensiiviset toiminnot kuluttavat suuria määriä sähköä. Yksi tapa vähentää niiden käyttöä on malmin rikastaminen tai suora mädätys, joka lisää raaka-aineena käytettävän bauksiitin tuotantosuhdetta; tämän suhdeluvun kasvattaminen johtaa merkittäviin energiansäästöihin, jotka osaltaan vähentävät koko teollisuuden energiaintensiteettiä.

Sähkövirta on toinen merkittävä energiantarve alumiinioksidin tuotannossa, sillä se ohjaa elektrolyysireaktioita kennossa. Energiankulutuksen vähentämiseksi vähennä anodivaikutusten taajuutta ja kestoa. Tämä voidaan saavuttaa joko alentamalla katodipotentiaalia tai lisäämällä virrantiheyttä - nykyaikaiset esipolttokennot pystyvät toimimaan viikkoja ilman anodivaikutuksia!

Toinen energiansäästötoimenpide on alumiinioksidin käyttäminen lämpöeristeenä katodin päällä, jolloin minimoidaan lämpöhäviöt ja hiilianodien aiheuttama ilman palaminen. Alumiinioksidi toimii nykyaikaisissa kennoissa myös korroosiolta suojaavana pinnoitteena.

Alumiinin karbormisessa pelkistämisessä on vaihtoehtoinen tuotantomenetelmä, joka ei edellytä sähköä mutta tuottaa hiilidioksidia ja alumiinikarbidikaasua, joka voidaan helposti muuntaa nestemäiseksi alumiiniksi. Valitettavasti tähän prosessiin liittyvät reaktiot tapahtuvat kuitenkin yli 2000 celsiusasteen lämpötiloissa, mikä johtaa huomattaviin lämpöhäviöihin ja aiheuttaa merkittäviä kasvihuonekustannuksia.

Jotta tätä vaihtoehtoa voitaisiin pitää toteuttamiskelpoisena, se edellyttäisi merkittäviä investointeja tekniikkaan ja uuden laitoksen toimintaan. Lisäksi karbotermisiä prosesseja on vaikea laajentaa ja ne vaativat valtavia määriä energiaa reaktiotuotteiden lämmön talteenottoon.

Ympäristöystävällinen

Alumiinituotteiden houkutteleminen asiakkaisiin on nykyään ympäristöystävällisin saatavilla oleva teollisuustuote, sillä alumiini voidaan kierrättää lukuisia kertoja menettämättä sen suorituskykyä tai laatua. Lisäksi kierrätysalumiinin valmistukseen käytetään jopa 95% vähemmän energiaa kuin neitseellisten raaka-aineiden valmistukseen - mikä tarkoittaa pienempiä kasvihuonepäästöjä ja luonnonvarojen säästämistä!

Energiakustannukset, jotka liittyvät bauksiitin louhimiseen, jalostamiseen ja jalostamiseen primaarialumiiniksi, voivat olla huomattavat; lateriitin louhinta on suoritettava trooppisista maaperistä monimutkaisella kemiallisella Bayer-prosessilla, jolla lateriittipitoista lateriittia louhitaan trooppisista maaperistä jalometallien talteenottoa varten. Valitettavasti alumiinin louhintaprosessit voivat olla erittäin tuhoisia ympäristölle, sillä bauksiitin louhinta tuhoaa usein koskemattomia metsiä; pilaantumista voi tapahtua avolouhoksista, suurista patoaltaista, jotka tulvivat alkuperäisyhteisöjä ja saastuttavat jokia myrkyllisillä raskasmetalleilla, ja tämä on vain kaksi louhintaprosesseihin liittyvää ongelmaa - mikä tekee alumiinin tuotannosta erittäin ympäristöä tuhoavaa verrattuna muihin alumiinin valmistajiin.

Toinen merkittävä ongelma on bauksiitin jalostusprosessissa syntyvä punaliete, jonka myrkyllinen liete on varastoitava suuriin laskeutusaltaisiin, jotka voivat vuotaa tai rikkoutua, mikä voi johtaa ympäristökatastrofiin. Lisäksi sen raskasmetallipitoisuudet aiheuttavat terveysuhkia ihosairauksien, kuivumisen ja jopa kuoleman muodossa lähistöllä asuville ihmisille.

Tällä hetkellä kuitenkin pyritään minimoimaan nämä alumiinin tuotannon ympäristövaikutukset. Jotkin yritykset tarjoavat vähähiilistä primaarialumiinia, jonka hiilijalanjälki on enintään 4 kiloa CO2e tuotettua alumiinikiloa kohti. Ne saavuttavat tämän käyttämällä uusiutuvaa energiaa ja tehokasta elektrolyysitekniikkaa sekä alumiinioksidin että primaarialumiinin tuotannossa.

Valmistajat voivat käyttää kannettavia röntgenfluoresenssianalysaattoreita tulevan ja lähtevän alumiinioksidin tuotannon seurantaan, jolloin ne voivat nopeasti ja tehokkaasti tunnistaa ympäristölle uhkaavia epäpuhtauksia - nämä ongelmat voidaan sitten korjata mukauttamalla tuotantoprosesseja vastaavasti.

Tyydyttävä alumiinioksidi on ympäristöystävällistä, koska se kestää korroosiota ja ei tarvitse jatkuvaa orgaanista maalia tai epäorgaanista kalvoa, kuten teräs vaatii. Lisäksi sen itsekorjautuvat ominaisuudet voivat auttaa vähentämään huoltokustannuksia merkittävästi ja samalla lisätä rakenteiden pitkäikäisyyttä.

Kierrätettävä

Kierrätys tyydyttävä alumiinioksidi on olennainen osa alumiiniteollisuutta, ja siihen kerätään sekä esikuluttajaromua (teollisuusromua) että jälkikuluttajaromua, joka on peräisin juomatölkeistä, ikkunanpuitteista, sähkökaapeleista ja keittoastioista, jotka kuluttajat ovat jättäneet lojumaan ja hylänneet. Romu voidaan sulattaa ja kierrättää takaisin uusiksi alumiinituotteiksi ilman, että laatu tai ominaisuudet heikkenevät; tämä prosessi kuluttaa jopa 95% vähemmän energiaa kuin uuden alumiinin tuottaminen raaka-aineista.

Alumiinin kierrätettävyys johtuu sen atomirakenteesta, jonka ansiosta sitä voidaan sulattaa ja muovata toistuvasti ilman, että sen olennaiset ominaisuudet muuttuvat. Tämän vuoksi alumiinia on muovia helpompi erottaa ja käyttää uudelleen ajan mittaan, mikä säästää luonnonvaroja ja energiankulutusta, mikä on elintärkeää aikana, jolloin ilmastonmuutoksesta tulee yhä vakavampi.

Alumiinia voidaan kierrättää loputtomiin, kunhan otetaan käyttöön järjestelmät, joilla varmistetaan sen puhtaus sulatuksen aikana, mikä tekee siitä erittäin monipuolisen materiaalin, jota voidaan käyttää useissa eri sovelluksissa.

Monikäyttöisyytensä ansiosta vaahtomuovilevy voidaan helposti muotoilla eri muotoisiksi ja kokoisiksi ja käyttää rakennus- ja rakennusmateriaaleina. Lisäksi se tarjoaa kevyet mutta kestävät eristysominaisuudet sähkö-, lämpö- ja kemikaalinkestävyyden osalta.

Alumiinioksidia voidaan kierrättää sulatusprosessissa käyttämällä joko erittäin puhdasta bauksiittia tai alumiinioksidijätettä, ja tässä tutkimuksessa tutkittiin sen sintrausominaisuuksia, kun se sintrattiin jopa 20 kuivapainoprosenttia alumiinioksidijätteellä. Sintrausparametreja, kuten lämpötilaa, aikaa ja apuaineita, vaihdeltiin, jotta voitiin tutkia, miten ne vaikuttivat lopullisiin mekaanisiin ominaisuuksiin. Tulokset osoittivat, että alumiinioksidijätteen lisääminen ei muuttanut merkittävästi sintrattujen näytteiden tiivistymistä, mikrorakennetta, kovuutta tai särömurtumissitkeyttä.

Sintrausparametrit, jotka eivät vaikuttaneet merkittävästi mekaanisiin ominaisuuksiin, olivat lämpötila- ja aikaparametrit. Lisäksi tutkittiin sintrauksen apuaineen vaikutuksia mekaanisiin ominaisuuksiin muuttamalla sen pitoisuutta ja hiukkaskokoa; näytteiden Raman-spektrit, jotka oli sintrattu alumiinioksidijätteen kanssa ja ilman sitä, osoittivat, että molemmissa tapauksissa esiintyi korundia, ja pelkkä sintraus tuotti suuremman intensiteetin ja kapeammat piikin pohjat kuin näyte, johon oli lisätty alumiinioksidijätettä.