245.7 مليار دولار حجم سوق الألمنيوم.. كيف يُصنع المعدن الخفيف؟
الألمنيوم هو أحد المعادن الأكثر استخداما في العالم، ويوجد في كل شيء من علب المشروبات الغازية إلى قطع غيار الطائرات.
ومع ذلك، فإن المعدن خفيف الوزن لا يتم استخراجه بشكل سهل، حيث إن إنتاجه عملية معقدة.
ما هي مراحل إنتاج الألمنيوم؟
في كل عام، ينتج العالم حوالي 390 مليون طن من صخور البوكسيت، ويستخدم 85% منها في صناعة الألمنيوم.
البوكسيت عبارة عن صخور مكونة من أكاسيد الألمنيوم إلى جانب معادن أخرى، وهي المصدر الرئيسي للألمنيوم في العالم.
بعد التعدين، يتم تكرير البوكسيت إلى ألومينا، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى ألمنيوم، حيث ينتقل الألمنيوم عادة من خام إلى معدن على 3 مراحل.
المرحلة الأولى: تعدين البوكسيت
يُستخرج البوكسيت عادةً من الأرض في مناجم مفتوحة، حيث تمثل ثلاث دول فقط، هي أستراليا والصين وغينيا 72% من إنتاج المناجم العالمي.
تعتبر أستراليا إلى حد بعيد أكبر منتج للبوكسيت، كما أنها موطن لمنجم Weipa، وهو أكبر عملية تعدين للبوكسيت على مستوى العالم.
غينيا، ثالث أكبر منتج، لديها أكثر من 7 مليارات طن من احتياطيات البوكسيت، أكثر من أي دولة أخرى، بالإضافة إلى ذلك، تعد غينيا أكبر مصدر للبوكسيت على مستوى العالم، حيث تذهب 76% من صادراتها من البوكسيت إلى الصين.
بعد خروج البوكسيت من الأرض، يتم إرساله إلى المصافي في جميع أنحاء العالم لتصنيع الألومينا، مما يمثل المرحلة الثانية من عملية الإنتاج، وفقا لبيانات "elements.visualcapitalist".
المرحلة الثانية: إنتاج الألومينا
في تسعينيات القرن التاسع عشر، اخترع الكيميائي النمساوي كارل جوزيف باير عملية ثورية لاستخراج الألومينا من البوكسيت.
اليوم، وبعد أكثر من 100 عام، لا يزال حوالي 90% من مصافي الألومينا تستخدم عملية باير لتكرير البوكسيت.
عملية تكرير البوكسيت تتم على 4 خطوات، هي الهضم والترشيح والتساقط والتكليس.
الأولى عملية الهضم، حيث يخلط البوكسيت مع هيدروكسيد الصوديوم ويسخن تحت الضغط. في هذه المرحلة، يذيب هيدروكسيد الصوديوم بشكل انتقائي أكسيد الألمنيوم من البوكسيت، تاركا وراءه معادن أخرى على شكل شوائب.
الخطوة الثانية، هي الترشيح، حيث يتم فصل الشوائب وتصفيتها من المحلول، وتشكيل بقايا تعرف بالطين الأحمر، بعد التخلص من الطين، يتم تحويل أكسيد الألمنيوم إلى ألومينات الصوديوم.
أما الخطوة الثالثة، التساقط، حيث تم يتم تبريد محلول ألومينات الصوديوم وترسبه في صورة صلبة متبلورة من هيدروكسيد الألمنيوم.
الخطوة الرابعة يطلق عليها التكليس، حيث يتم غسل بلورات هيدروكسيد الألمنيوم وتسخينها في أجهزة تكليس لتشكيل أكسيد الألمنيوم النقي، مادة رملية بيضاء تعرف باسم الألومينا.
الشوائب أو الطين الأحمر المتخلف في عملية إنتاج الألومينا هو مصدر قلق بيئي رئيسي، مقابل كل طن من الألومينا، تنتج المصافي 1.2 طن من الطين الأحمر، وهناك أكثر من 3 مليارات طن منه مخزنة في العالم اليوم.
الصين، ثاني أكبر منتج وأكبر مستورد للبوكسيت، تزود أكثر من نصف الألومينا في العالم.
يعد العديد من المنتجين الرئيسيين للبوكسيت، بما في ذلك أستراليا والبرازيل والهند، من بين أكبر منتجي الألومينا، على الرغم من عدم وجود أي منها قريبا من الصين.
للألومينا تطبيقات في العديد من الصناعات، بما في ذلك البلاستيك ومستحضرات التجميل والإنتاج الكيميائي، لكن بالطبع، يتم شحن معظمها إلى المصاهر لتصنيع الألمنيوم.
المرحلة الثالثة: إنتاج الألمنيوم
يتم تحويل الألومينا إلى ألمنيوم من خلال الاختزال الإلكتروليتي. إلى جانب الألومينا نفسها، هناك معدن آخر يسمى الكريوليت وهو مفتاح العملية، إلى جانب كميات من الكهرباء.
في منشآت صهر الألمنيوم، تمتلئ المئات من خلايا الاختزال الإلكتروليتي بالكرايوليت المنصهر.
يتم بعد ذلك إلقاء الألومينا (المكونة من ذرتين من الألمنيوم و3 ذرات أكسجين) في هذه الخلايا، ويقوم تيار كهربائي قوي بتفكيك الرابطة الكيميائية بين ذرات الألمنيوم والأكسجين.
ينتج عن التحليل الكهربائي ترسيب ألمنيوم سائل نقي في قاع الخلية، ثم يتم تنقيته وصبه في أشكالها وأحجامها المختلفة.
تهيمن الصين على إنتاج الألمنيوم العالمي وهي أيضًا أكبر مستهلك. جارتها الهند هي ثاني أكبر منتج، حيث تنتج عشر إنتاج الصين فقط.
كما هو الحال بالنسبة لإنتاج الألومينا، فإن بعض البلدان التي تنتج البوكسيت والألومينا تنتج الألمنيوم أيضا، مثل الهند وأستراليا وروسيا.
ما يقرب من ربع الألمنيوم المنتج سنويا تستخدمه صناعة البناء، وتذهب نسبة 23% إلى هياكل المركبات والأسلاك والعجلات وأجزاء أخرى من صناعة النقل.
وتشكل رقائق الألمنيوم والعلب والتعبئة أيضًا استخداما نهائيا رئيسيا آخر بحصة استهلاك تبلغ 17%.
جعلت تطبيقات الألمنيوم الواسعة الانتشار من أسواق المعادن الأكثر قيمة. في عام 2021، بلغت قيمة سوق الألمنيوم العالمي حوالي 245.7 مليار دولار، ومع نمو الاستهلاك من المتوقع أن يتضاعف حجمه تقريبا ليصل إلى 498.5 مليار دولار بحلول عام 2030.
aXA6IDMuMTM5LjEwOC40OCA= جزيرة ام اند امز
