एल्यूमीनियम धातुकर्म प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। धातुकर्म एक ऐसा क्षेत्र है जो धातुओं या धातु मिश्र धातुओं में अयस्कों के परिवर्तन का अध्ययन करता है। इस विधि से कई धातुएँ प्राप्त होती हैं, जैसे तांबा, टाइटेनियम, लोहा और मैंगनीज।
एल्यूमीनियम के मामले में, इस्तेमाल किया जाने वाला मुख्य अयस्क है main बाक्साइट (आकृति), जिसमें हाइड्रेटेड एल्युमिनियम ऑक्साइड (Aℓ .) होता है2हे3. एक्स एच2ओ) और विभिन्न अशुद्धियाँ।
एल्यूमीनियम धातु विज्ञान में, निम्नलिखित चार चरण होते हैं:
जब एल्युमिनियम ऑक्साइड (Aℓ .)2हे3(रों)) बॉक्साइट से अलग हो जाता है, इसका नाम बन जाता है एल्यूमिना.
पहले, निम्नलिखित किया गया था: एल्यूमीनियम क्लोराइड उत्पन्न करने के लिए एल्यूमिना को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ इलाज किया गया था; जिसे धात्विक पोटेशियम या सोडियम के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए रखा गया था, जिससे यौगिक की कमी हुई और धातु एल्यूमीनियम को जन्म दिया गया:
अज़ी2हे3(रों) + 6 एचसीℓ(यहां)→ 4 एℓसीℓ3 (एक्यू) + 3 एच2हे(ℓ)
एसीℓ3 (एक्यू) + 3K(ओं)→ 3 केसीℓℓ(ओं) + अज़ी(ओं)
हालांकि, यह विधि बहुत महंगी और अक्षम थी, इसलिए एल्यूमीनियम को दुर्लभ धातु माना जाता था।
लेकिन 1886 में दो वैज्ञानिकों ने अलग-अलग ऊपर वर्णित विधि विकसित की, जिसमें आग्नेय इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग किया गया था। ये वैज्ञानिक थे अमेरिकी चार्ल्स एम. हॉल और फ्रांसीसी पॉल हेरौल्ट, इसलिए इस पद्धति को कहा जाने लगा हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया या केवल,हॉल प्रक्रिया, जबकि चार्ल्स एम। हॉल ने इसका पेटेंट कराया।
उन्होंने पाया कि मुख्य बिंदु यह था कि ऐसा करने के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड तरल कैसे बनाया जाए। अपने आग्नेय इलेक्ट्रोलिसिस को करने में सक्षम हो, क्योंकि समस्या यह थी कि इसका गलनांक ऊपर था 2000 डिग्री सेल्सियस उन्होंने एक फ्लक्स, क्रायोलाइट अयस्क (Na) का इस्तेमाल किया3एℓएफ6), जो एल्यूमीनियम ऑक्साइड के पिघलने के तापमान को लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस तक कम करने में सक्षम था।
इस प्रकार, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, एल्यूमीनियम ऑक्साइड और क्रायोलाइट के इस मिश्रण को कार्बन-लाइन वाले स्टील इलेक्ट्रोलाइटिक बर्तन में रखा गया था। इस पिघले हुए मिश्रण से विद्युत धारा प्रवाहित होती है। कंटेनर की दीवारें जो मिश्रण के संपर्क में हैं, इलेक्ट्रोलिसिस (कैथोड) के नकारात्मक ध्रुव के रूप में कार्य करती हैं, जहां एल्यूमीनियम के धनायनों की कमी होती है। एनोड (पॉजिटिव पोल) ग्रेफाइट या कार्बन से बने सिलेंडर होते हैं, यानी दोनों कार्बन से बने होते हैं, जहां ऑक्सीजन आयनों का ऑक्सीकरण होता है:
कैथोड अर्ध-प्रतिक्रिया: 4 Aℓ3+(ℓ) + 12 और- → 4 एℓℓ(ℓ)
एनोड अर्ध-प्रतिक्रिया: 6 O2-(ℓ) → 12 और- + 3 ओ2(जी)
गठित ऑक्सीजन एनोड में कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करती है और कार्बन डाइऑक्साइड भी उत्पन्न करती है:
3 ओ2(जी) + 3 सी(ओं) → 3 सीओ2(जी)
तो इस आग्नेय इलेक्ट्रोलिसिस की समग्र प्रतिक्रिया और योजना जो एल्यूमीनियम को जन्म देती है, द्वारा दी गई है:
प्राप्त एल्युमिनियम तरल रूप में होता है, क्योंकि इसका गलनांक 660.37 C होता है, जो कि एल्यूमिना और क्रायोलाइट के मिश्रण से कम होता है। एल्युमीनियम भी मिश्रण से सघन होता है और इसलिए इसे कंटेनर के नीचे जमा किया जाता है, जहां इसे एकत्र किया जाता है।
1 टन एल्यूमीनियम के उत्पादन में इसका उपयोग किया जाता है:
- 4 से 5 टन बॉक्साइट, कहाँ से 2 टन एल्यूमिना;
- 50 किलोग्राम क्रायोलाइट (क्रायोलाइट के कई प्राकृतिक भंडार नहीं हैं, इसलिए, यह आमतौर पर फ्लोराइट (CaF) से इसके संश्लेषण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।2), प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में खनिज);
- 0.6 टन कोयला इलेक्ट्रोड के लिए।
सालाना एल्युमीनियम का उत्पादन अधिक होता है 27.4 मिलियन टन.
मुख्य एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में, हमारे पास निम्नलिखित हैं:
जेनिफर फोगाका द्वारा
रसायन विज्ञान में स्नातक
स्रोत: ब्राजील स्कूल - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm