Alüminyumun Çıkarılması ve Arıtılması, Hall-Héroult Elektrolitik Yöntemi

Bilinen boksit yatakları, mevcut üretim seviyelerinde dünyaya yüzlerce yıl boyunca alüminyum tedarik edebilir. Yüksek kaliteli boksit yatakları tükendiğinde, işletilmeye hazır önemli miktarda ikincil cevher rezervi kalacaktır: ABD'nin kuzeybatısı ve Avustralya'daki laterit yatakları, ABD'nin batısındaki anortosit, Avrupa'daki apatit ve alunit, ABD'nin güneydoğusundaki kaolinit. Alümina için boksit dışındaki diğer kaynaklar da mevcuttur: alümina kileri, dawsonit, alüminli şistler, magmatik kayaçlar ile saprolit ve sillimanit mineralleri. Rusya’da alümina, boksit içermeyen cevherlerden — yani nefelin siyenit ve alunit — rafine edilmektedir. Avustralya, Gine ve Endonezya’daki devasa boksit madenleri, diğer bölgelerdeki ikincil cevherlere olan ilgiyi erteleme eğilimindedir. Bu ülkeler, alüminyumu çıkarıp rafine ederek nihai yüksek kaliteli alüminyum ürünlerini elde etmektedir.

Alüminyumun Çıkarılması ve Arıtılması

Madencilik

Ticari olarak işletilen boksitin en büyük kısmı, açık ara Dünya yüzeyinde veya yüzeye yakın bir yerde bulunmaktadır. Dolayısıyla, bu maden açık ocaklarda çıkarılmakta ve bu işlem sırasında üst tabakanın sadece asgari düzeyde kaldırılması gerekmektedir. Boksit yatakları patlatılarak gevşetilir ve hidrolik kepçe veya dragline ile kazılır; cevher ise kamyon, demiryolu veya konveyör bantla işleme tesisine taşınır ve burada daha kolay işlenebilmesi için kırılır. Nakliye, boksit maliyetlerinin önemli bir kalemini oluşturduğundan, rafineri tesisleri mümkünse maden sahalarının yakınında kurulur.

Çıkarılan tüm boksitin yaklaşık yüzde 90’u alümina haline getirilir ve bu alümina da nihayetinde alüminyum olarak eritilir. Geri kalan yüzde 10 ise aşındırıcılar, refrakterler ve ham petrol çıkarılmasında kullanılan destek maddeleri gibi diğer uygulamalarda kullanılır. Yaklaşık dört ton yüksek kaliteli boksitten iki ton alümina elde edilir ve bu alüminadan bir ton alüminyum üretilir.

Çıkarma ve Arıtma

Çıkarma ve alüminyum arıtma Boksitten alüminyum elde edilmesi iki aşamalı bir süreçtir: alümina elde etmek için boksitin arıtılması ve alüminyum üretmek için alüminanın eritilmesi. Boksit, demir oksit, silika ve titanyum dioksit gibi bir dizi safsızlık içerir. Bu safsızlıklar arıtma sırasında giderilmezse, eritme işlemi sırasında metalle alaşım oluşturarak onu kirletirler. Bu nedenle, bu safsızlıkları ortadan kaldırmak için cevherin işlenmesi gerekir. Arıtılmış alümina genellikle yüzde 0,5 ila 1 oranında su, yüzde 0,3 ila 0,5 oranında soda ve yüzde 0,1'den az diğer oksitler içerir. Çeşitli modifikasyonlara sahip Bayer prosesi, alümina üretimi için en yaygın olarak kullanılan yöntemdir ve tüm alüminyum, Hall-Héroult elektrolitik prosesi kullanılarak alüminadan üretilir.

Cevherin arıtılması

Alümina elde etmek amacıyla boksit, kil veya diğer cevherlerin arıtılmasında bir dizi alkali, asit ve termal yöntem bulunmaktadır. Asit ve elektrotermal işlemler genellikle ya çok pahalıdır ya da ticari kullanım için yeterli saflıkta alümina üretmemektedir. Çin ve Rusya’da, cevherin kireç ve soda ile işlenmesini içeren bir işlem kullanılmaktadır.