ඇලුමිනියම් පිරිපහදු කරන්නේ කෙසේද සහ එහි අඩංගු මූලද්‍රව්‍ය මොනවාද?

ඇලුමිනියම් (Al) යනු සැහැල්ලු, රිදී පැහැයෙන් යුත් සුදු පැහැති ලෝහයක් වන අතර එය පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ ඔක්සිජන් සහ සිලිකන් වලට පසුව තුන්වන වඩාත් බහුල මූලද්‍රව්‍යය ලෙස ශ්‍රේණිගත කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, එහි ඉහළ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාශීලීත්වය නිසා, එය කිසි විටෙකත් ස්වභාවිකව එහි පිරිසිදු ලෝහමය ස්වරූපයෙන් සිදු නොවේ. ඒ වෙනුවට, එය සංයෝගවල දක්නට ලැබේ, ප්‍රධාන වශයෙන් බොක්සයිට් ලෝපස් තුළ, ගිබ්සයිට් (Al(OH)₃), බෝමයිට් (AlO(OH)) සහ ඩයස්පෝර් ඇතුළු හයිඩ්‍රේටඩ් ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් මිශ්‍රණයකි.

අදියර දෙකකින් පිරිපහදු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය

අමු බොක්සයිට් සිටඉහළ සංශුද්ධතා ඇලුමිනියම් ඇතුළත් වේවෙනස් කාර්මික ක්‍රියාවලි දෙකක්.

පළමු අදියර වන්නේ 1888 දී සංවර්ධනය කරන ලද බේයර් ක්‍රියාවලියයි. තලා දැමූ බොක්සයිට් පීඩනය යටතේ උණුසුම් සෝඩියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ද්‍රාවණයක් සමඟ මිශ්‍ර කර ඇලුමිනියම් දරණ ඛනිජ විසුරුවා හරින අතර යකඩ ඔක්සයිඩ් සහ සිලිකා වැනි අපද්‍රව්‍ය ඉතිරි කරයි. ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන සෝඩියම් ඇලුමිනේට් ද්‍රාවණය රතු මඩ අපද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම සඳහා පෙරීම සිදු කරයි, ඇලුමිනියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ස්ඵටික සමඟ බීජ කර, පිරිසිදු සුදු ඇලුමිනා හෝ ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් (Al₂O₃) නිපදවීමට ආසන්න වශයෙන් 1,100°C දී ගණනය කරනු ලැබේ. ලෝකයේ ඇලුමිනා වලින් 90% කට වඩා දැන් මෙම ක්‍රමය හරහා නිෂ්පාදනය කෙරේ.

දෙවන අදියර වන්නේ හෝල් හෙරොල්ට් ක්‍රියාවලියයි. ඇලුමිනා 2,000°C ට වැඩි ද්‍රවාංකයක් ඇති බැවින් සෘජු විද්‍යුත් විච්ඡේදනය ප්‍රායෝගික නොවේ. විසඳුම පවතින්නේ උණු කළ ක්‍රයොලයිට් (Na₃AlF₆) තුළ Al₂O₃ විසුරුවා හැරීමෙනි, එමඟින් ක්‍රියාකාරී උෂ්ණත්වය 950~1,000°C පමණ දක්වා අඩු වේ. එවිට මිශ්‍රණය හරහා විද්‍යුත් ධාරාවක් ගමන් කරයි. උණු කළ ඇලුමිනියම් පතුලේ (කැතෝඩය) එකතු වන අතර ඔක්සිජන් කාබන් ඇනෝඩ සමඟ ඒකාබද්ධ වී CO₂ සාදයි. මෙම විද්‍යුත් විච්ඡේදක ක්‍රමය ප්‍රාථමික ඇලුමිනියම් නිපදවීම සඳහා ඇති එකම කාර්මික ක්‍රියාවලිය ලෙස පවතී, 99.5~99.8% සංශුද්ධතාවයකින් යුත් ලෝහයක් ලබා දෙයි.

ඇලුමිනියම් අඩංගු මූලද්‍රව්‍ය මොනවාද?

පිරිසිදු ඇලුමිනියම් වල පරමාණුක ක්‍රමාංකය 13 සහ පරමාණුක බර ආසන්න වශයෙන් 26.98 g/mol වන Al මූලද්‍රව්‍යය පමණක් අඩංගු වේ. වාණිජ සංශුද්ධතා ඇලුමිනියම් (98.8–99.7% Al) ස්වභාවික අපද්‍රව්‍ය ලෙස යකඩ සහ සිලිකන් සුළු අංශු මාත්‍ර අඩංගු වේ. කෙසේ වෙතත්, බොහෝයෙදුම් ඇලුමිනියම් මිශ්‍ර ලෝහ මත රඳා පවතී, එහිදී යාන්ත්‍රික ගුණාංග සකස් කිරීමට නිශ්චිත මූලද්‍රව්‍ය හිතාමතාම එකතු කරනු ලැබේ.

ව්‍යුහාත්මක යෙදීම් සඳහා, 6000 ශ්‍රේණිය (උදා: 6061) එහි ප්‍රාථමික මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය ලෙස මැග්නීසියම් සහ සිලිකන් භාවිතා කරයි, සාමාන්‍යයෙන් 0.8~1.2% Mg සහ 0.400~.8% Si. මෙම මිශ්‍ර ලෝහය මධ්‍යස්ථ ශක්තිය, හොඳ වෑල්ඩින් කිරීමේ හැකියාව සහ උසස් යන්ත්‍රෝපකරණ හැකියාව පිළිබඳ විශිෂ්ට සමතුලිතතාවයක් ලබා දෙයි.

ඉහළ ශක්තියක් සහිත ඉල්ලුමක් සඳහා, 7000 ශ්‍රේණියේ (උදා: 7075) ප්‍රධාන මිශ්‍ර ලෝහ මූලද්‍රව්‍ය ලෙස සින්ක් සහ තඹ ඇතුළත් වන අතර, ආසන්න වශයෙන් 5.16~.1% Zn සහ 1.2~2.0% Cu වේ. 7075 හි T6 උෂ්ණත්වය 6061-T6 හි ආතන්ය ශක්තිය මෙන් දෙගුණයකට ආසන්න ප්‍රමාණයක් ලබා දෙන අතර, එය අභ්‍යවකාශ සහ ඉහළ කාර්ය සාධන ව්‍යුහාත්මක සංරචක සඳහා තෝරා ගැනීමේ ද්‍රව්‍යය බවට පත් කරයි.

වාණිජ මිශ්‍ර ලෝහවල ක්‍රෝමියම්, මැංගනීස් සහ ටයිටේනියම් අංශු මාත්‍ර ප්‍රමාණයක් ද බහුලව දක්නට ලැබෙන අතර, ඒ සෑම එකක්ම ධාන්‍ය පිරිපහදු කිරීම සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය සඳහා කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. නිශ්චිත යන්ත්‍රෝපකරණ හෝ නිෂ්පාදන අවශ්‍යතා සඳහා නිවැරදි ද්‍රව්‍ය තෝරා ගැනීම සඳහා එක් එක් මිශ්‍ර ලෝහයේ නිශ්චිත මූලද්‍රව්‍ය සංයුතිය අවබෝධ කර ගැනීම අත්‍යවශ්‍ය වේ.