কিভাবে বক্সাইট থেকে অ্যালুমিনিয়াম বের করা হয়?

বক্সাইট থেকে অ্যালুমিনা পর্যন্ত: বায়ার প্রক্রিয়া

বক্সাইট হল অ্যালুমিনিয়ামের প্রধান আকরিক, একটি শিলা যাতে 40% থেকে 60% অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড একত্রে আয়রন অক্সাইড, সিলিকা এবং অন্যান্য অমেধ্য থাকে। প্রথম নিষ্কাশন পর্যায়, বায়ার প্রক্রিয়া, এই অমেধ্য থেকে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডকে আলাদা করে।

চূর্ণ বক্সাইট গরম, ঘনীভূত সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্রবণের সাথে মিশ্রিত হয় এবং প্রায় 150 থেকে 250 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় চাপে হজম হয়। অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড দ্রবীভূত হয়ে সোডিয়াম অ্যালুমিনেট তৈরি করে, যখন আয়রন অক্সাইড, সিলিকা এবং অন্যান্য অমেধ্য একটি কঠিন অবশিষ্টাংশ হিসাবে থাকে যাকে লাল কাদা বলে। একটি পরিষ্কার সোডিয়াম অ্যালুমিনেট দ্রবণ রেখে লাল কাদা অপসারণের জন্য স্লারিটি ফিল্টার করা হয়।

অ্যালুমিনিয়াম হাইড্রোক্সাইড তারপর বীজ বপন এবং ঠান্ডা করার মাধ্যমে দ্রবণ থেকে উত্তপ্ত হয়, এবং জল বের করার জন্য প্রায় 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় ঘূর্ণমান ভাটায় বা ফ্লুইড-বেড ক্যালসিনারে ধুলো এবং ক্যালসাইন করা হয়। পণ্যটি সাদা অ্যালুমিনা পাউডার, প্রায় বিশুদ্ধ অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড।

অ্যালুমিনা থেকে অ্যালুমিনিয়াম পর্যন্ত: হল-হেরোল্ট প্রক্রিয়া

অ্যালুমিনার একটি গলনাঙ্ক রয়েছে 2000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের উপরে, যা সরাসরি গলনকে অ-অর্থনৈতিক করে তুলবে। হল-হেরোল্ট প্রক্রিয়া অ্যালুমিনাকে গলিত ক্রিওলাইটে দ্রবীভূত করে, একটি ফ্লোরাইড খনিজ, যা অপারেটিং তাপমাত্রাকে প্রায় 950 ডিগ্রি সেলসিয়াসে কমিয়ে দেয়।

একটি শক্তিশালী প্রত্যক্ষ স্রোত, সাধারণত 150,000 থেকে 600,000 অ্যাম্পিয়ার, কার্বন অ্যানোড এবং একটি কার্বন-রেখাযুক্ত ক্যাথোডের মধ্যে কোষের মধ্য দিয়ে যায়। ক্যাথোডে, তরল অ্যালুমিনিয়াম গঠন করে এবং কোষের নীচে সংগ্রহ করে; অ্যানোডগুলিতে, অক্সিজেন কার্বন ডাই অক্সাইড মুক্ত করতে কার্বনের সাথে বিক্রিয়া করে। তরল অ্যালুমিনিয়াম কোষ থেকে সিফন করা হয় এবং আরও প্রক্রিয়াকরণের জন্য ইনগট, বিলেট বা স্ল্যাবে নিক্ষেপ করা হয়।

শক্তি এবং পরিবেশগত বিবেচনা

ইলেক্ট্রোলাইসিস হল শক্তির নিবিড়: এক টন প্রাথমিক অ্যালুমিনিয়াম উৎপাদনের জন্য প্রায় 13 থেকে 15 মেগাওয়াট-ঘন্টা বিদ্যুতের প্রয়োজন হয়, এই কারণেই জলবিদ্যুৎ প্ল্যান্ট সহ কম খরচে শক্তির উত্সগুলির কাছাকাছি স্মেল্টারগুলি অবস্থিত৷ প্রক্রিয়াটি অ্যানোডগুলি থেকে কার্বন ডাই অক্সাইডও নির্গত করে এবং বেয়ার প্রক্রিয়া থেকে লাল কাদা অবশ্যই ইঞ্জিনিয়ারড স্টোরেজ সুবিধাগুলিতে যত্ন সহকারে পরিচালনা করতে হবে।

এই প্রভাবগুলি পুনর্ব্যবহারের জন্য শক্তিশালী পরিবেশগত কেস ব্যাখ্যা করে: গলিত স্ক্র্যাপ অ্যালুমিনিয়াম প্রাথমিক উত্পাদনের প্রায় 5% শক্তি ব্যবহার করে এবং বক্সাইট এবং লাল কাদা চক্রকে সম্পূর্ণরূপে এড়িয়ে যায়, যে কারণে পুনর্ব্যবহৃত অ্যালুমিনিয়াম ইতিমধ্যে বিশ্বব্যাপী চাহিদার একটি বড় অংশ সরবরাহ করে।

বিকল্প এবং উদীয়মান রুট

বিকল্প নিষ্কাশন রুট বিদ্যমান কিন্তু কম সাধারণ. অ্যাসিড লিচিং নির্দিষ্ট আকরিক এবং শিল্প বর্জ্য থেকে অ্যালুমিনিয়াম নিষ্কাশন করতে পারে, তবে সাধারণত বেয়ার প্রক্রিয়ার চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল এবং জটিল। জড় অ্যানোডের উপর গবেষণা চলতে থাকে যা ইলেক্ট্রোলাইসিসের কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমনকে নির্মূল করবে এবং আরও দক্ষ সেল ডিজাইনের উপর, কিন্তু বেয়ার এবং হল-হেরোল্ট প্রক্রিয়াগুলি অ্যালুমিনিয়াম উত্পাদনের শিল্প মেরুদণ্ড হিসাবে রয়ে গেছে।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

প্রশ্নঃ বক্সাইট কি এবং কোথা থেকে আসে?
বক্সাইট হল একটি লালচে পাললিক আকরিক যা 40-60% অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (অ্যালুমিনা) গিবসাইট, বোহমাইট বা ডায়াস্পোর খনিজ হিসাবে ধারণ করে, যা মূলত অস্ট্রেলিয়া, গিনি, চীন, ব্রাজিল এবং ভারতে খনন করা হয়; 1 টন অ্যালুমিনিয়াম তৈরি করতে প্রায় 4-6 টন বক্সাইট প্রয়োজন।

প্রশ্ন: হল-হেরোল্ট ইলেক্ট্রোলাইসিস সেলের ভিতরে কী ঘটে?
অ্যালুমিনা প্রায় 950-970 ডিগ্রিতে গলিত ক্রায়োলাইটে দ্রবীভূত হয় এবং একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ দ্বারা কার্বন ক্যাথোডে গলিত অ্যালুমিনিয়ামে এবং কার্বন অ্যানোডে কার্বন ডাই অক্সাইডে বিভক্ত হয়; প্রক্রিয়াটি অ্যালুমিনা ফিড এবং অ্যানোড পরিবর্তনের সাথে অবিচ্ছিন্নভাবে চলে।

প্রশ্ন: প্রাথমিক অ্যালুমিনিয়াম উৎপাদন কত বিদ্যুৎ খরচ করে?
ইলেক্ট্রোলাইসিস ধাপে সাধারণত 13-15 kWh প্রতি কিলোগ্রাম অ্যালুমিনিয়াম খরচ হয়, এবং আধুনিক smelters গড়ে প্রায় 14,000-15,500 kWh প্রতি টন; এই কারণেই অ্যালুমিনিয়াম স্মেল্টারগুলি সর্বদা সস্তা শক্তি যেমন জলবিদ্যুৎ কেন্দ্রের পাশে থাকে।

প্রশ্ন: লাল কাদা কি এবং এটি কি হয়?
লাল কাদা হল লোহা-সমৃদ্ধ ক্ষারীয় অবশিষ্টাংশ যা বায়ার প্রক্রিয়ার পরে অবশিষ্ট থাকে, প্রতি টন অ্যালুমিনার প্রায় 1-1.5 টন; এটি সাবধানে পরিচালিত টেলিং পুকুরে সংরক্ষণ করা হয়, এবং নতুন প্রক্রিয়াগুলি লোহা, বিরল আর্থ পুনরুদ্ধার করে বা ল্যান্ডফিল কমাতে সিমেন্ট এবং নির্মাণ সামগ্রীতে ব্যবহার করে।

প্রশ্ন: কিভাবে অ্যালুমিনিয়াম উৎপাদন ক্লিনার হয়ে উঠেছে?
আধুনিক স্মেল্টাররা নির্গমন কমাতে ফিউম ট্রিটমেন্ট সহ জড় বা প্রিবেকড অ্যানোড ব্যবহার করে, কার্বনের পদচিহ্ন কমাতে হাইড্রো এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি ব্যবহার করে এবং শিল্প অভ্যন্তরীণভাবে স্ক্র্যাপ প্রক্রিয়ার পুনর্ব্যবহার করে; পুনর্ব্যবহৃত ধাতু থেকে অ্যালুমিনিয়াম উত্পাদন প্রাথমিক উত্পাদন শক্তির মাত্র 5% ব্যবহার করে।

প্রশ্ন: এক টন অ্যালুমিনিয়াম তৈরি করতে কত বক্সাইট লাগে?
একটি নিয়ম হিসাবে, প্রায় 4-5 টন বক্সাইট প্রায় 2 টন অ্যালুমিনাতে পরিমার্জিত হয়, যা পরে প্রায় 1 টন প্রাথমিক অ্যালুমিনিয়ামে গলে যায়। সঠিক অনুপাত আকরিকের গ্রেড এবং শোধনাগার এবং স্মেল্টারের দক্ষতার উপর নির্ভর করে।