อะลูมิเนียม

            อะลูมิเนียม (aluminium หรือ aluminum) เป็นโลหะที่พบในชีวิตประจำวัน และใช้ในงานต่างๆ รองจากเหล็ก และทองแดง เช่น ใช้ทำภาชนะในครัวเรือน ของใช้อื่นๆ และวัสดุก่อสร้าง อะลูมิเนียมเป็นโลหะที่นำไปใช้แทนเหล็กและทองแดงมากขึ้นทุกที ข้อดีของอะลูมิเนียมคือเป็นโลหะที่มีน้ำหนักเบากว่าเหล็กและทองแดง (เหล็กมีความหนาแน่น ๗,๘๕๒ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร อะลูมิเนียมมีความหนาแน่น ๒,๖๔๓ กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร) มีราคาถูก และเนื่องจากน้ำหนักเบา จึงใช้อะลูมิเนียมทำลำตัวของเครื่องบิน และอากาศยาน แต่เดิมอะลูมิเนียมเป็นโลหะที่มีความแข็งแรงต่ำ แต่ปัจจุบันมีอะลูมิเนียมผสมโดยผสมกับทองแดง แมกนีเซียม แมงกานีส หรือซิลิคอน ซึ่งโลหะผสมเหล่านี้ มีความแข็งแรง และความแข็ง (hardness) สูงกว่าอะลูมิเนียมบริสุทธิ์มาก


            เนื่องจากอะลูมิเนียมเป็นโลหะที่ไวต่อการรวมตัวกับออกซิเจนมาก แร่อะลูมิเนียมจึงมีอะลูมิเนียมในรูปออกไซด์ทั้งสิ้นทำให้การถลุงอะลูมิเนียมไม่สามารถใช้เตาต่างๆ ที่ใช้ถลุงเหล็ก หรือทองแดงหรือโลหะอื่นได้ เพราะอะลูมิเนียมเมื่อถลุงออกมาได้จะกลายเป็นออกไซด์ทันที อะลูมิเนียมปนอยู่ทั่วไปบนผิวโลกในรูปของดินเหนียว แร่ที่ใช้ผลิตอะลูมิเนียมคือ แร่บอกไซด์ สูตรทางเคมีคือ Al2O3 X(H)2O โดยปนอยู่กับออกไซด์ของเหล็ก ซิลิคอน และไทเทเนียม (titanium) ออกไซด์ของอะลูมิเนียมมีชื่อเรียกว่า อะลูมินา (alumina) แร่อะลูมิเนียมจึงเป็นแร่ที่มีราคาถูกเพราะหาได้ง่าย


            การผลิตอะลูมิเนียมแบ่งออกเป็น ๒ ขั้นตอนคือ ขั้นตอนแรกเป็นการแยกให้ได้ออกไซด์อะลูมีเนียมอย่างเดียว (pure Al2O3) จากแร่บอกไซด์ ขั้นตอนที่สองผลิตอะลูมิเนียมโดยการแยกอะลูมิเนียมที่หลอมละลายด้วยไฟฟ้า การแยกอะลูมิเนียมจากแร่ใช้กรรมวิธีของไบเยอร์ (Bayer process) คือ ล้างแร่บอกไซด์ให้สะอาด ตากแห้ง บดละเอียด ทำปฏิกิริยากับโซดาไฟ (NaOH) ในตู้อบ ได้สารละลายโซเดียมอะลูมิเนต (sodium aluminate; NaAlO2 )สารที่เจือปนในแร่บอกไซด์ เช่น เหล็ก ซิลิกาจะไม่ทำปฏิกิริยากับโซดาไฟ และตกเป็นตะกอนสีแดง (red mud) กรองสารละลายออกแล้วทิ้งสารละลายไว้จนเกิดตะกอนของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (aluminium hydroxide; Al(OH)3 ) กรองเอาตะกอนอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ออก แล้วนำไปเผากับหินปูนในเตาเผาแบบหมุนชนิดเดียวกับที่ใช้เผาซีเมนต์ (rotary kiln) จะได้ออกไซด์อะลูมิเนียมที่บริสุทธิ์

แผนภาพแสดงการแยกสลายอะลูมิเนียมให้บริสุทธิ์ (๙๙%) ในถังแยก ๓ ชั้น