من العلب إلى الطائرات، أصبح الألومنيوم مادةً أساسيةً في العمارة والصناعة. كان هذا "المعدن النبيل" أغلى من الذهب، أما الآن فقد أصبح مادةً أساسيةً للاقتصاد المستدام. سنسرد هنا بعض الحقائق الشيقة حول عناصر الألومنيوم، ونوضح لكم كيف تطور الألومنيوم عبر التكنولوجيا.

الألومنيوم في الماضي – أغلى من الذهب

في منتصف القرن التاسع عشر، كان الألومنيوم يعتبر معدنًا أكثر قيمة من الذهب بسبب ندرته وصعوبة تكريره.

  • كان الإمبراطور الفرنسي نابليون الثالث يستخدم أدوات مائدة من الألومنيوم فقط في ولائمه، بينما كان ضيوفه يستخدمون أدوات مائدة من الذهب والفضة. في ذلك الوقت، كان سعر الألومنيوم يفوق سعر الذهب بكثير، وأصبحت أدوات الألومنيوم رمزًا للقوة والثروة.

  • في معرض باريس العالمي عام 1855، تم وضع علامة "فضة من الطين" على الألومنيوم وتم عرضه بجوار جواهر التاج.

  • في معرض لندن العالمي عام 1889، تم عرض الألومنيوم كمعدن نادر إلى جانب الذهب، مما يسلط الضوء على ندرته.

الألومنيوم الآن – في كل مكان

عندما تفتح علبة صودا أو تدفع نافذة، يتم دمج الألومنيوم في كل تفاصيل الحياة.

  • يبلغ الإنتاج العالمي السنوي من الألومنيوم أكثر من 69 مليون طن.

  • يبلغ الإنتاج العالمي السنوي من الألومنيوم المعاد تدويره أكثر من 34 مليون طن.

  • أهم ثلاث صناعات تستخدم الألومنيوم هي:

    1. تشكل صناعات النقل ما بين 28% و30%. (بما في ذلك السيارات والطائرات والسكك الحديدية عالية السرعة ومترو الأنفاق والحافلات والسفن وما إلى ذلك).
    2. صناعة البناء والتشييد لـ 22%-25%. (بما في ذلك الأبواب والنوافذ، والجدران الستارية، والألمنيوم المستخدم في تشييد المباني، والألمنيوم المزخرف)
    3. صناعات التعبئة والتغليف 18%-20%. (العلب، رقائق الطعام، الخ.)

أسباب الاستخدام الواسع للألمنيوم

إن الأسباب الأساسية وراء تحول الألومنيوم من معدن ثمين نادر إلى مادة أساسية في الصناعة هي مزيج من الاختراقات التكنولوجية وتطوير الموارد والمزايا المميزة.

التقدم التكنولوجي

  • في عام ١٨٨٦، اخترع العالم الأمريكي تشارلز هول والعالم الفرنسي بول هيرولت، بشكل مستقل تقريبًا، طريقة التحليل الكهربائي للملح المنصهر للكريوليت والألومينا. أدى التحليل الكهربائي إلى انخفاض حاد في سعر الألومنيوم بنسبة ٩٠١TP٣T خلال ٢٠ عامًا.

احتياطيات الموارد الغنية

توفر احتياطيات البوكسيت الوفيرة مواد خام كافية للاستخدام المكثف للألمنيوم، مما يُقلل من تكلفة الإنتاج.

  • يشكل الألومنيوم 8.1% من الكتلة الإجمالية لقشرة الأرض وهو العنصر المعدني الأكثر وفرة في قشرة الأرض، متجاوزًا بكثير المعادن الأخرى مثل الحديد (5%) والنحاس (0.006%).

  • يتواجد الألومنيوم في الطبيعة على شكل البوكسيت.

  • يتركز توزيع البوكسيت في العالم بشكل رئيسي في: غينيا (24%)، وأستراليا (16%)، وفيتنام، والبرازيل، وإندونيسيا.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

  • الألومنيوم خفيف جدًا.

    تبلغ كثافة الألومنيوم حوالي ٢٫٧ غ/سم٣. وبالمقارنة مع الحديد (٧٫٨٦ غ/سم٣) والنحاس (٨٫٩٦ غ/سم٣)، فإن كثافة الألومنيوم أقل بكثير، مما يجعل نفس حجم منتجات الألومنيوم أخف بكثير من المعادن الأخرى.

    انقر الألومنيوم مقابل الفولاذ

  • يتمتع الألومنيوم بقوة عالية.

    من خلال السبائك والمعالجة الحرارية، تزداد قوة الألومنيوم بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، تصل قوة سبيكة 7075T6 إلى أكثر من 500 ميجا باسكال.

    انقر قوة الخضوع مقابل قوة الشد: دليل لاختيار سبائك الألومنيوم

  • يتمتع الألومنيوم بقدرة جيدة على السحب.

    من خلال عمليات مختلفة، يمكن تحويل الألومنيوم إلى سلك ألومنيوم، وصفائح ألومنيوم، ورقائق ألومنيوم، وقضبان ألومنيوم، وأنبوب ألومنيوم، ومقاطع ألومنيوم، وأجزاء ألومنيوم ذات أشكال معقدة.

  • يتمتع الألومنيوم بموصلية حرارية جيدة.

    مع معامل توصيل حراري يبلغ حوالي 237 واط/(م・ك)، يتفوق الألومنيوم بين المعادن الشائعة ويُستخدم غالبًا في أحواض الحرارة.

    انقر هل الألومنيوم موصل جيد للكهرباء؟

  • يتمتع الألومنيوم بمقاومة جيدة للحريق.

    سطح الألومنيوم عرضة لتكوين طبقة كثيفة من أكسيد الألومنيوم في الهواء، وهو يتميز بدرجة انصهار عالية (حوالي ٢٠٥٠ درجة مئوية) وثبات كيميائي. هذا يجعله أكثر مقاومة للحرارة والتآكل الناتج عن اللهب في المراحل الأولى من الحريق.

    انقر فهم نقطة انصهار الألومنيوم

  • الألومنيوم لا يصدأ.

    يتشكل غشاء كثيف من أكسيد الألومنيوم بسهولة على سطح الألومنيوم. يتميز هذا الغشاء بثباته العالي ومقاومته للتآكل.

    انقر هل يتآكل الألومنيوم؟ كيف نمنع تآكل الألومنيوم؟

  • يمكن إعادة تدوير الألومنيوم.

    الألومنيوم معدن قابل لإعادة التدوير بشكل لا نهائي، ويمكن لإعادة تدويره أن يحافظ على موارد البوكسيت بفعالية. يتطلب إعادة تدوير الألومنيوم طاقة أقل بحوالي 5% من استخراج الألومنيوم الأولي من البوكسيت.

الألومنيوم على الخط الزمني - حقائق تاريخية

1807-1809

الألومنيوم همفري ديفي

همفري ديفيحاول الكيميائي البريطاني، دون جدوى، استخراج الألومنيوم المعدني عن طريق التحليل الكهربائي للألومينا المنصهرة. اقترح اسم الألومنيوم وتغيرت لاحقًا إلى الألومنيوم.

انقر الألومنيوم أو الألومنيوم لمعرفة الفرق.

1825

هانز كريستيان أورستد

عالم دنماركي هانز كريستيان أورستد استخدم ملغم البوتاسيوم لاختزال كلوريد الألومنيوم اللامائي، وحصل على كمية صغيرة من الألومنيوم المعدني (بضعة مليغرامات) للمرة الأولى.

1854

هنري سانت كلير ديفيل

هنري إتيان سانت كلير ديفيل، وهو عالم فرنسي، حقق إنتاج الألومنيوم على نطاق صغير عن طريق اختزال أملاح NaAlCl₄ المعقدة بالصوديوم. كان معدن الألومنيوم باهظ الثمن في ذلك الوقت.

1886

اختراق عظيم

سي إم هول وبول إل تي هيرولت

عالم أمريكي تشارلز مارتن هول والعالم الفرنسي بول (لويس توسان) هيرولت اخترع طريقة التحليل الكهربائي لملح الكريوليت والألومينا المنصهر (عملية هول-هيرولت) في وقت واحد تقريبًا، وهو ما خفضت تكلفة إنتاج الألومنيوم بشكل كبير. تم تحويل الألومنيوم من معدن ثمين نادر إلى مادة صناعية أساسية.

1888

أول مصنع للتحليل الكهربائي للألمنيوم في العالم ( شركة بيتسبرغ للتخفيض ) تم تأسيسها من قبل تشارلز مارتن هول وزملائه في بيتسبرغ، الولايات المتحدة الأمريكية، و بدأ إنتاج الألومنيوم على نطاق واسع.

هذا النبات معروف الآن باسم ألكوا (شركة الألمنيوم الأمريكية).

1899

أول استخدام لجسم الألومنيوم في صناعة السيارات.

1903

تم استخدام أجزاء الألومنيوم من قبل الأخوين رايت في تصنيع أول طائرة، رايت فلاير، وهو ما يمثل أول استخدام للألمنيوم في مجال الطيران.

1906

عالم معادن ألماني ألفريد ويلم اخترع سبائك الألومنيوم الصلبة (Al-Cu-Mg)، مما زاد من قوة الألومنيوم بمقدار الضعف. نطلق على سبيكة Al-Cu-Mg اسم سبيكة الألومنيوم "2xxx"، وهي تُستخدم دائمًا في الطائرات.

1936

ال إكسترا سوبر دورالومين تم تطوير (Al-Zn) بواسطة شركة سوميتومو ميتال في اليابان. هذا سبيكة الألومنيوم والزنك يُعرف الآن باسم سبيكة "7xxx".

1956

تجاوز إنتاج الألومنيوم إنتاج النحاس عالميًا، وأصبح أكثر المعادن غير الحديدية إنتاجًا. ويُستخدم الألومنيوم على نطاق واسع في البناء، والتغليف، والإلكترونيات، والمركبات، وغيرها من الصناعات.

العقد الأول من القرن الحادي والعشرين

زيادة استخدام سبائك الألومنيوم في صناعات السكك الحديدية عالية السرعة، والمركبات ذات الطاقة الجديدة، والفضاء، والطاقة الخضراء.

نحن نؤمن أنه مع ابتكار التكنولوجيا، فإن الألومنيوم سيخلق بالتأكيد المزيد من الإمكانيات لنا بأدائه الممتاز وتطبيقاته الواسعة.

فونوف لبثق وتصنيع الألمنيوم

دعونا نبدأ من أفكارك.