அலுமினியத்தின் அறிமுகம்
அலுமினியம் ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை நிறமுள்ள, இலகுவான மற்றும் இணக்கமான உலோகம் ஆகும், இது பூமியின் மேலோட்டில் மிகவும் செறிவாகக் காணப்படும் உலோகத் தனிமமாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது. இது சிறந்த அரிப்பு எதிர்ப்பையும் மின் கடத்துத்திறனையும் கொண்டுள்ளது, இது பல நவீன பயன்பாடுகளில் விலைமதிப்பற்றதாக அமைகிறது. அதன் குறைந்த அடர்த்தி, அதிக வலிமை-எடை விகிதத்துடன் இணைந்து, அதன் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு பங்களிக்கிறது.
அலுமினியத்தின் அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
அலுமினியத்தின் தனித்துவமான பண்புகள் அதை அன்றாடம் எதிர்கொள்ளும் பல பொதுவான பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகின்றன.
1. சமையல் பாத்திரங்கள் மற்றும் உபகரணங்கள்
அலுமினியம் சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் காரணமாக பானைகள், சட்டிகள், பிரஷர் குக்கர்கள் மற்றும் பிற சமையலறை பாத்திரங்களைத் தயாரிக்க பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது சமமாக சமைக்க உதவுகிறது. பல இந்தியக் குடும்பங்கள் தினசரி உணவு தயாரிப்பிற்காக அலுமினியப் பாத்திரங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
2. பொதி செய்யும் பொருட்கள்
அலுமினியத் தாள் (ஃபாயில்) ஒளி, ஆக்ஸிஜன், ஈரப்பதம் மற்றும் பாக்டீரியாக்களுக்கு எதிராக ஒரு தடையாகச் செயல்படும் திறன் காரணமாக, இந்தியாவில் உட்பட உலகளவில் உணவுப் பாதுகாப்பு மற்றும் பொதி செய்வதில் ஒரு முக்கியப் பொருளாகும். இது பான கேன்கள் மற்றும் மருந்தக பிளிஸ்டர் பேக்குகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
3. கட்டுமானம் மற்றும் கட்டிடக்கலை
இலகுரக மற்றும் அரிப்பு-எதிர்ப்பு கொண்ட அலுமினியம் சாளர சட்டகங்கள், கதவு சட்டகங்கள், கூரைத் தகடுகள், திரைச் சுவர்கள் மற்றும் அலங்காரப் பேனல்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் பயன்பாடு கட்டிடங்களில் ஆற்றல் திறனை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் அழகியல் பன்முகத்தன்மையை வழங்குகிறது.
4. மின்சார பரிமாற்றக் கோடுகள்
தாமிரத்தைப் போல கடத்துத்திறன் இல்லாவிட்டாலும், அலுமினியத்தின் குறிப்பிடத்தக்க குறைந்த எடை மற்றும் செலவு அதை உயர் மின்னழுத்த மேல்நிலை மின் பரிமாற்றக் கோடுகளுக்கு விருப்பமான பொருளாக ஆக்குகிறது. ஸ்டீல் (ACSR) கொண்டு வலுவூட்டப்பட்ட அலுமினிய கடத்திகள் இந்தியாவின் பரந்த மின்சாரக் கட்டமைப்பில் பொதுவானவை.
5. போக்குவரத்து
அலுமினியத்தின் குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் அதிக வலிமை-எடை விகிதம் விண்வெளித் துறையில் விமான பாகங்களுக்கு மிகவும் முக்கியம். இது எரிபொருள் திறன் மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் வகையில் தானியங்கி வாகனங்கள், ரயில் பெட்டிகள் மற்றும் கடற்படைக் கப்பல்களிலும் அதிகரித்து வருகிறது.
அலுமினியத்தின் இயற்கையான இருப்பு
அலுமினியம் அதன் அதிக வினைத்திறன் காரணமாக இயற்கையில் தனி உலோக நிலையில் காணப்படுவதில்லை. இது பல கனிமங்களில், பொதுவாக ஆக்சைடுகள் மற்றும் சிலிக்கேட்டுகளாகச் செறிவாகக் காணப்படுகிறது. வணிக ரீதியாக அலுமினியம் பிரித்தெடுக்கப்படும் முதன்மை தாது பாக்சைட் ஆகும். பாக்சைட் என்பது ஒப்பீட்டளவில் அதிக அலுமினிய உள்ளடக்கத்தைக் கொண்ட ஒரு படிவுப் பாறை ஆகும், இது முக்கியமாக அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடு கனிமங்களால் (கிப்ஸைட், போஹ்மைட் மற்றும் டயாஸ்போர்) ஆனது.
உலகளவில் பாக்சைட் குறிப்பிடத்தக்க வைப்புக்கள் காணப்படுகின்றன, இந்தியாவில் கணிசமான இருப்புக்கள் உள்ளன. இந்தியாவில் உள்ள முக்கிய பாக்சைட் சுரங்கப் பகுதிகள் ஒடிசா, ஆந்திரப் பிரதேசம், குஜராத், மகாராஷ்டிரா, மத்தியப் பிரதேசம் மற்றும் ஜார்க்கண்ட் ஆகியவை அடங்கும். குறிப்பாக ஒடிசா, இந்தியாவின் பாக்சைட் இருப்புக்கள் மற்றும் உற்பத்தியில் பெரும் பங்கைக் கொண்டுள்ளது.
பிரித்தெடுத்தல் மற்றும் தொழில்துறை செயலாக்கம்
பாக்சைட்டிலிருந்து தூய அலுமினிய உலோகத்தைப் பிரித்தெடுப்பது இரண்டு-நிலை தொழில்துறை செயல்முறையை உள்ளடக்கியது.
பேயர் செயல்முறை
பேயர் செயல்முறை பாக்சைட் தாதுவை அலுமினாவாக (அலுமினியம் ஆக்சைடு, Al₂O₃) சுத்திகரிக்கப் பயன்படுகிறது.
- நொறுக்குதல் மற்றும் கழுவுதல்: களிமண் மற்றும் பிற அசுத்தங்களை அகற்ற பாக்சைட் தாது நொறுக்கப்பட்டு கழுவப்படுகிறது.
- செரிமானம்: நொறுக்கப்பட்ட தாது சூடான, அடர் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) கரைசலுடன் அதிக அழுத்தத்தின் கீழ் கலக்கப்படுகிறது. இது அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடுகளைக் கரைத்து, கரையக்கூடிய சோடியம் அலுமினேட் (NaAlO₂) ஐ உருவாக்குகிறது, அதே நேரத்தில் இரும்பு ஆக்சைடுகள் போன்ற அசுத்தங்கள் கரையாத சிவப்பு சேறாக (red mud) எஞ்சியிருக்கும்.
- தெளிவாக்குதல் மற்றும் படிவாக்குதல்: சூடான கூழ்மப்பசை சிவப்பு சேற்றைப் பிரிக்க வடிகட்டப்படுகிறது. தெளிவான சோடியம் அலுமினேட் கரைசல் பின்னர் குளிர்விக்கப்படுகிறது, மேலும் அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடின் (Al(OH)₃) நுண்ணிய படிகங்கள் விதைகளாக சேர்க்கப்படுகின்றன. கரைசல் குளிர்ந்தவுடன், அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடு வீழ்படிவாகிறது.
- கால்சினிஃகேஷன்: வீழ்படிவான அலுமினிய ஹைட்ராக்சைடு பின்னர் மிக அதிக வெப்பநிலைக்கு (சுமார் 1000°C) சுழலும் உலைகளில் சூடுபடுத்தப்படுகிறது, இது நீர் மூலக்கூறுகளை வெளியேற்றி, தூய அலுமினாவை (Al₂O₃) அளிக்கிறது.
ஹால்-ஹெரோல்ட் செயல்முறை
ஹால்-ஹெரோல்ட் செயல்முறை என்பது அலுமினாவை தூய அலுமினிய உலோகமாக மாற்றப் பயன்படும் ஒரு மின்பகுப்பு குறைப்பு முறையாகும்.
- கரைத்தல்: மிக அதிக உருகுநிலை கொண்ட அலுமினா, உருகிய கிரையோலைட் (Na₃AlF₆) கலவையில் சுமார் 950-1000°C வெப்பநிலையில் கரைக்கப்படுகிறது. கிரையோலைட் ஒரு கரைப்பானாகச் செயல்பட்டு, மின்பகுளியின் உருகுநிலையைக் குறைக்கிறது, இதனால் ஆற்றல் தேவைகள் குறைகின்றன.
- மின்பகுப்பு: உருகிய கரைசல் ஒரு பெரிய கார்பன் பூசப்பட்ட எஃகு கலத்தில் வைக்கப்படுகிறது, இது கத்தோடாகச் செயல்படுகிறது. பெரிய கார்பன் தொகுதிகள் மின்பகுளியில் தொங்கவிடப்படுகின்றன, அவை ஆனோடுகளாகச் செயல்படுகின்றன. ஒரு வலுவான நேரடி மின்சாரம் கலத்தின் வழியாகச் செலுத்தப்படும் போது:
- கரைந்த அலுமினாவிலிருந்து வரும் அலுமினிய அயனிகள் (Al³⁺) கத்தோடை நோக்கி ஈர்க்கப்பட்டு, அங்கு அவை எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று உருகிய அலுமினிய உலோகமாக (Al) குறைக்கப்படுகின்றன. இந்த உருகிய அலுமினியம் கலத்தின் அடியில் படிந்து, குறிப்பிட்ட கால இடைவெளியில் உறிஞ்சி எடுக்கப்படுகிறது.
- ஆக்ஸிஜன் அயனிகள் (O²⁻) கார்பன் ஆனோடுகளால் ஈர்க்கப்பட்டு, அங்கு அவை எலக்ட்ரான்களை இழந்து கார்பனுடன் வினைபுரிந்து கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂) வாயுவை உருவாக்குகின்றன. இந்த வினை கார்பன் ஆனோடுகளைத் தொடர்ந்து நுகர்கிறது, இதனால் அவற்றை வழக்கமாக மாற்றுவது அவசியம். இந்தச் செயல்முறை மிகவும் ஆற்றல்-செறிவு வாய்ந்தது, இதற்கு குறிப்பிடத்தக்க மின்சாரம் தேவைப்படுகிறது. தேசிய அலுமினிய நிறுவனம் லிமிடெட் (NALCO), ஹிண்டால்கோ இண்டஸ்ட்ரீஸ் மற்றும் வேதாந்தா அலுமினியம் போன்ற நிறுவனங்களால் இயக்கப்படும் பல பெரிய அலுமினிய உருக்கும் ஆலைகள் இந்தியாவில் உள்ளன, அவை உள்நாட்டு மற்றும் சர்வதேச சந்தைகளுக்கான அலுமினிய உலோகத்தை உற்பத்தி செய்ய இந்த செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன.