Αλουμίνιον—Από την Περιέργεια στην Πολύμορφη Χρήση – World Reader's Digest

Αλουμίνιον—Από την Περιέργεια στην Πολύμορφη Χρήση

imagesΣΤΟ 1821, πλησίον της Γαλλικής κοινότητος Λε Μπω, ένας χημικός βρήκε ένα σκληρό αργιλλώδες μετάλλευμα με κόκκινη απόχρωσι. Παίρνοντας την ονομασία βωξίτης από το πλησιέστερο χωριό απεδείχθη ότι περιείχε αλουμίνα κατά 52%. Άλλα μπορεί να ρωτήσετε τι είναι η αλουμίνα; Είναι αλουμίνιο συνδυασμένο με οξυγόνο η οξείδιον του αλουμινίου. Επί πολλά χρόνια αυτό το σκληρό υλικό ανθίστατο σε όλες τις προσπάθειες να χωρισθούν τα συστατικά του. ’Αλλ’ αυτό συνέβαινε έως το 1827, οπότε οι πρώτες μικροσκοπικές σταγόνες του μετάλλου εξήχθησαν μέσω μιας δύσκολης και δαπανηρής χημικής επεξεργασίας. Χωρίς αμφιβολία τότε, πριν από εκατό χρόνια, το αλουμίνιο ήταν απλώς ένα σπάνιο πράγμα, έστω και αν είναι το τρίτο κατά σειράν άφθονο στοιχείο του φλοιού της γης.

Πρόοδος στη Μείωσι του Κόστους Παραγωγής

Στη Διεθνή Έκθεσι του 1855 στο Παρίσι παρουσιάσθηκε η πρώτη στερεά ράβδος αυτού του αργυρόλευκου μετάλλου. Σ’ εκείνη την περίπτωσι το αλουμίνον, ή αλουμίνιον καθώς είναι γνωστό στην Αγγλία και στις χώρες της Ευρώπης, εξήλθε από τη μεταλλουργική έρευνα για ν’ αναγνωρισθή από το ευρύτερο κοινό ως ένα χρήσιμο μέταλλο. Άλλα για σκεφθήτε!—το κόστος του! Πάνω από $34 η ουγγιά ήταν πράγματι, ένα τόσο πολύτιμο μέταλλο που εξετιμάτο ακόμη του χρυσού, στο σπίτι του Ναπολέοντος ΙΙΙ, Αυτοκράτορος της Γαλλίας. Παρ’ όλη την ευχαρίστησί του για την υψηλή τιμή του αλουμινίου εκείνη την εποχή, με το να είναι πρακτικός άνθρωπος διείδε τη χρησιμοποίησί του σε ελαφρές κατασκευές για τον στρατό του. Έτσι, επανειλημμένως ο βασιλεύς εχρηματοδότησε έναν Γάλλον επιστήμονα για να βρη τρόπους παραγωγής του μετάλλου σε μεγάλες ποσότητες και σε χαμηλό κόστος.

Η εργασία του απέδωσε τη μείωσι του κόστους λίγο πάνω από ένα δολλάριο την ουγγιά. Βέβαια το μέταλλο εξακολουθούσε να είναι πάρα πολύ ακριβό για εμπορική διάθεσι. Αργότερα ένας Αμερικανός χημικός βρήκε έναν τρόπο που κατέβασε το κόστος στα πενήντα σεντς. Η τιμή εξακολουθούσε να είναι υψηλή και ως εκ τούτον οι έρευνες εξακολουθούσαν να επιμένουν για μια πιο οικονομική μέθοδο επεξεργασίας του ακατέργαστου υλικού.

Το 1886 δυο νεαροί επιστήμονες, ο ένας στη Γαλλία και ο άλλος στις Ηνωμένες Πολιτείες, εργαζόμενοι εντελώς άγνωστοι μεταξύ τους, ανεκάλυψαν το κλειδί απελευθερώσεως του μετάλλου από το οξείδιο του σε μεγάλη κλίμακα, Το κόστος τώρα έπεσε στα 12,5 σεντς. Αμέσως άνοιξε η πόρτα στην εκτεταμένη εκμεταλλευσι των αποθεμάτων βωξίτου. Καθώς τα χρόνια περνούσαν νεώτερες βελτιώσεις στην τεχνική εχαμήλωσαν το κόστος της επεξεργασίας σε λιγώτερο από είκοσι σεντς τη λίβρα στο μέσον τον εικοστού αιώνος,

Τα Ακατέργαστα Υλικά

Αν και ο βωξίτης είναι, το πρώτο υλικό που χρειάζεται για την παραγωγή του αλουμινίου, εν τούτοις απαιτούνται και άλλα ορυκτά και ουσίες. Άλλα πρώτα θα παρατηρήσουμε πώς ο βωξίτης μετατρέπεται σε καθαρή αλουμίνα. Εργασίες ανοικτού μεταλλείου που χρησιμοποιούν πελώρια μηχανικά φτυάρια απομακρύνουν το μετάλλευμα από κει που ανεπαύετο επί χιλιάδες χρόνια, Δυο τόννοι μεταλλεύματος απαιτούνται για την εξαγωγή ενός τόννου αλουμίνας.

Έτσι το μεταλλευμα διέρχεται από μια ενδιάμεση διαχωριστική επεξεργασία πριν πάη στα χυτήρια. Ο βωξίτης αναμιγνύεται με ένα καυτό διάλυμα καυστικής σόδας, που είναι συνδυασμός ανθρακικού νατρίου και ασβέστου. Αυτό κάνει την αλουμίνια να αναμιγνύεται με τη διάλυσι της σόδας ενώ οι ακαθαρσίες, όπως ο πυρόλιθος, το οξείδιον του σιδήρου και ή τιτάνια, ξεχωρίζονται ως κόκκινη λάσπη. Το φιλτραρισμένο αυτό υγρό ρίπτεται σε δεξαμενές καθιζήσεως όπου η αλουμίνα χημικώς συνδυαζόμενη με νερό κρυσταλλοποιείται. Αυτοί οι κρύσταλλοι περνούν από περιστρεφόμενους υψικαμίνους θερμοκρασίας 1.100 βαθμών Κελσίου για να ξεχωρισθούν τα μόρια του νερού, αφίνοντας την υπό μορφή σκόνης λευκή αλουμίνα έτοιμη για αποστολή. Από τις αποθήκες η αλουμίνα μεταφέρεται στους γερανούς των πλοίων που περιμένουν για να τη μεταφέρουν στα χυτήρια.

Στα χυτήρια ή αλουμίνα συνδυάζεται με ένα άλλο ακατέργαστο υλικό—τον κρυολίτη. Αυτό το μετάλλευμα με τη γαλανόλευκη απόχρωσι, ή σκόνη του οποίου στην πραγματικότητα είναι αόρατη στο νερό, ανευρίσκεται στη Γροιλανδία όπου οι Εσκιμώοι το αποκαλούν «ο πάγος που δεν λυώνει το καλοκαίρι.» Παράγεται επίσης συνθετικά στη Γερμανία. Αυτό ήταν εκείνο που οι επιστήμονες, οι οποίοι ανεφέρθησαν παραπάνω, ανεκάλυψαν ότι ήταν το κλειδί της απέραντης αποθήκης της γης αυτού του μετάλλου. Διεπίστωσαν ότι ο λυωμένος κρυολίτης διαλύει το σκληρό οξείδιο του αλουμινίου και έπειτα με το να περάσουν ένα ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα μέσα στη λυωμένη διάλυσι του αλουμινίου θα μπορούσε ν’ αποχωρισθή από το οξυγόνο, αφήνοντας το καθαρό μέταλλο να κατακαθίση στον πυθμένα του δοχείου. Έτσι ήλθαν σε ύπαρξι τα ηλεκτρολυτικά «δοχεία» παραγωγής αλουμινίου.

Για παραγωγή αλουμινίου σε μεγάλη κλίμακα σε χυτήρια απαιτούνται πολλά «δοχεία» που τοποθετούνται σε «συστοιχίες δοχείων.» Στα χυτήρια της Εταιρίας Αλουμινίου του Καναδά, μερικά είναι καμωμένα από χάλυβα μιας ίντσας πάχους και έχουν μήκος τριάντα ποδών, πλάτος δώδεκα ποδών και βάθος τεσσάρων ποδών. Αυτά έχουν επένδυσι από άνθρακα που αποτελεί την κάθοδο (τον αρνητικό πόλο) του κυττάρου, ενώ η άνοδος (ο θετικός πόλος) είναι μίγμα οπτανθρακος (κοκ) πετρελαίου και πίσσας. Αυτή η σύνθεσις συσσωρευμένη μέσα σε ορθογώνιες θήκες από αλουμίνιο η χάλυβα, κρέμεται επάνω από το «δοχείο.» Ένα εξάρτημα ελέγχου χαμηλώνει προοδευτικά αυτόν τον συνεχή ανταλλακτικό τύπο της ανόδου μέσα στο «δοχείο» καθώς αυτό ψήνεται μόνο του και εξαντλείται στη λυωμένη διάλυσι της αλουμίνας και του κρυολίτου. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθή ότι αυτό το υλικό κατατρώγεται με αναλογία χιλίων πάουντς για κάθε τόννο μετάλλου που παράγεται.

Ο φθορίτης από τη Νέα Γη είναι ένα άλλο σπουδαίο συστατικό, καθώς και άλλα υλικά από όλη την υδρόγειο. Όλες μαζί οι πρώτες ύλες, που απαιτούνται για να παραχθή ένας τόννος καθαρού αλουμινίου, ανέρχονται σε επτά τόννους. Έτσι η αδιάκοπη παραγωγή χρειάζεται μια καλά οργανωμένη διευθέτησι μεταφοράς για να είναι βέβαιον ότι όλο το αναγκαίο υλικό βρίσκεται επί τόπου στον κατάλληλο χρόνο και στην κατάλληλη θέσι. Παραδείγματος χάριν, υλικά, που θα γέμιζαν 250 βαγόνια, καταναλίσκονται κάθε εικοσιτετράωρο από τα χυτήρια στη Σάγκενεη Βάλευ Κουμπέκ.

Ο Ρόλλος του Ηλεκτρισμού

Να έχετε υπ’ όψιν ότι ο βωξίτης μεταλλεύεται συνήθως σε χαμηλές τροπικές ή ημιτροπικές χώρες. Γι’ αυτό, η πιο σπουδαία πρώτη ύλη που απαιτείται—άφθονη φθηνή ηλεκτρική ενέργεια—σπανίως βρίσκεται στον χώρο του μεταλλεύματος. Γι’ αυτό ή αλουμίνα πρέπει να μεταφερθή στην ηλεκτρική ενέργεια. Αυτό έκαμε τον Καναδά, με την άφθονη παροχή φθηνής υδροηλεκτρικής ενεργείας, μια φυσική εγκατάστασι για μερικά από τα μεγαλύτερα χυτήρια του κόσμου.

Αν είχατε ένα συνήθη λαμπτήρα των 25 βαττ συνεχώς αναμμένον επί δύο εβδομάδες, ο ηλεκτρισμός που θα χρησιμοποιούσε θα ήταν ίσος με το ποσόν που χρειάζεται για να παραχθή ένα πάουντ αλουμίνιο. Το μέτριο Αμερικανικό σπίτι θα έπαιρνε τέσσερα χρόνια για να χρησιμοποιήση την ενέργεια που χρειάζεται για να εξαχθή ένας τόννος μετάλλου από την αρχική αλουμίνα! Πραγματικά, πριν από λίγα χρόνια, η βιομηχανία του αλουμινίου σ’ αυτή την ήπειρο χρησιμοποιούσε μέσα σ’ ένα χρόνο περισσότερο ηλεκτρισμό από όσος εχρειάζετο για να χορηγηθή ενέργεια για δέκα χρόνια σε μια πόλι που περιείχε μισό εκατομμύριο σπίτια! Από τότε, με τη σταθερή επέκτασι της βιομηχανίας, η ζήτησις ενεργείας αυξήθηκε ακόμη σχεδόν κατά το ήμισυ. Τι ζωτικό μέρος παίζει!

Κατασκευή

Όταν οι γυαλιστερές ράβδοι αποσπώνται από τη συστοιχία των δοχείων στο χυτήριο, αρχίζει, να εκτυλίσσεται ή ιστορία της προσαρμοστικότητας του μετάλλου. Με πολλές μεθόδους μεταμορφώνονται οι ράβδοι σε αντικείμενα πρακτικής χρήσεως. Πρώτα εισάγονται σε κλιβάνους ανατήξεως όπου προστίθενται αναμίξεις ουσιών, που ποικίλλουν ανάλογα με την τελική χρήσι στην οποία πρόκειται να τεθή το υλικό. Απ’ αυτή τη μέθοδο προκύπτουν οδοντωτοί ράβδοι για χυτήρια, στρογγυλές ράβδοι ή «δελτία» για εξώθησι. και ορθογώνιες πλάκες για ελασματοποίησι, σφυρηλάτησι ή στρίψιμο. Τα ίδια τα χυτήρια παράγουν ράβδους για να τραβηχτούν σε σύρμα αλουμινίου. Πόσο ευπροσάρμοστο αποδεικνύεται ότι είναι το μέταλλο για την παραγωγή βιομηχανικών προϊόντων!

Χρόνο με το χρόνο η χρησιμότης του αλουμινίου εξακολουθεί να αυξάνη. Επέκτασις των τωρινών χρήσεων και εφεύρεσις νέων ενθαρρύνεται από την ίδια τη βιομηχανία. Σταθερή μεταλλουργική έρευνα συνεχίζεται για ν’ ανοιχθούν ευρύτεροι τομείς στη χρησιμοποίησι των ιδιοτήτων της ελαφρότητας του, της μαλακότητος του και ακόμη της στερεότητος του. Αυτή η στερεότης επετεύχθη με την ανάμιξι του καθαρού αλουμινίου με άλλα μεταλλεύματα. Πολύς πειραματισμός προς αυτή την κατεύθυνσι παρήγαγε πολλές εκατοντάδες μιγμάτων, που όλα έχουν διάφορα χαρακτηριστικά. Το πόσο βελτιώθηκε η στερεότης του αποδεικνύεται από μια δοκιμαστική ράβδο μιας ίντσας καθαρού μετάλλου που σπάζει κάτω από βάρος λίγο περισσότερο των επτά τόννων, ενώ μια όμοια δοκιμαστική ράβδος, καμωμένη από ωρισμένα μίγματα που είναι τώρα σε κοινή χρήσι, μπορεί να ανθέξη σε πίεσι βάρους, σαράντα τόννων χωρίς να σπάση. Τέτοια μίγματα είναι ακόμη στερεώτερα από μερικούς τύπους χάλυβος, προσθέτοντας έτσι στην πολυμορφία του αλουμινίου, διότι διατηρούν τις αρχικές ιδιότητες της ελαφρότητος, της αντιστασεως στην οξείδωσι και της επιδεκτικότητος για επεξεργασία.

Η ποικιλόμορφη φύσις του μετάλλου αυξάνει περισσότερο με την ευχάριστη εμφάνισί του και με το να είναι καλός αγωγός της θερμότητος και του ηλεκτρισμού. Ελάτε λοιπόν τώρα να ιδήτε πώς αυτή ή ενδιαφέρουσα ουσία μετατρέπεται σε μερικά από τα χρήσιμα είδη που έχουν γίνει τόσο κοινά στον σύγχρονο κόσμο μας.

Τα Τελειωμένα Προϊόντα

Θα επισκεφθούμε πρώτα το Ρότζερστον της Σάουθ Ουέιλς και το γιγαντιαίο της εργοστασιο ελάσεως. Εδώ οι «πλάκες» αλουμινίου, βάρους δύο τόννων, κυλούν πίσω κι’ εμπρός δια μέσου μιας συνεχούς γραμμής θερμών πιεστηρίων που εκτείνονται σε ένα τέταρτο του μιλίου. Με αυτόν τον τρόπο βγαίνουν κύλινδροι από φύλλα αλουμινίου ή ίσα φύλλα αλουμινίου που το πάχος των εξαρταται από τη μελλοντική χρησιμοποίησί των. Αυτό ποικίλλει από ένα τέταρτο της ίντσας ώσπου ξαναπερνώντας από τον ίδιο δρόμο να γίνη τόσο λεπτο που χρειάζεται μια στοίβα από 1.250 φύλλα για να φθάση το ίδιο πάχος! Στο Κίγκστον του Όνταριο μια τέτοια μηχανή βγάζει κουλούρα πλάτους πενήντα τεσσάρων ιντσών με ταχύτητα περισσότερη του μισού μιλίου κάθε λεπτο. Από εργοστασια όπως αυτά το κατεργασμένο αλουμίνιο μεταφέρεται σε βιομηχανικά εργοστάσια για να γίνη η υπερκατασκευή ενός υπερωκεανίου ή η επένδυσις ενός διηπειρωτικού αεριωθουμένου αεροπλάνου. Ως έλασμα, μπορεί να το χρησιμοποιήτε στην κουζίνα σας για αναρίθμητους σκοπούς ή να βγάζετε το περιτύλιγμα της ευνοούμενης σας σοκολάτας. Αλλ’ αυτό δεν είναι όλο.

Ίσως να είσθε κάτοικος του Λονδίνου της Αγγλίας και κάθε μέρα να κάνετε διαδρομές με τον «υπόγειο.» Το άνετο τραίνο σας είναι καμωμένο από αλουμίνιο. Η ένα πρόσφατο ταξίδι δια μέσου της Ισπανίας να ήταν με το περίφημο τραίνο «ACT-TALGO» των Ισπανικών Σιδηροδρόμων. Μίγματα αλουμινίου συνετέλεσαν στο ευχάριστο ταξίδι σας. Στη Βόρειο Αμερική οι σιδηρόδρομοι κάνουν όλο και περισσότερη χρήσι του μετάλλου, που μια φορά ήταν ένα σπάνιο πράγμα. Βαγόνια- ψυγεία, επίπεδα φορτηγά οχήματα, βυτιοφόρα οχήματα και μεγάλα φορτηγά βαγόνια μεταφοράς ζώων, όλα καμωμένα από αλουμίνιο, τρέχουν ολοταχώς σε τραίνα μήκους μιλίων. Στις μεγάλες λεωφόρους του κόσμου το μέταλλο χρησιμοποιείται σε φορτηγά αυτοκίνητα, λεωφορεία, τροχόσπιτα και στο δικό σας αυτοκίνητο ακόμη. Πολλοί από τους υψηλούς ουρανοξύστες των μεγάλων πόλεων τον κόσμου επενδύονται με πορσελάνη εμαγιέ ή με γυαλιστερά φύλλα μιγμάτων αλουμινίου.

Στους γιγαντιαίους εναέριους στόλους, που τώρα εξυπηρετούν τις γραμμές των συνελεύσεων, μερικά μέρη πρέπει να είναι κατασκευασμένα για να μεταφέρουν τεράστιο φορτίο. Αυτά τα μέρη είναι σφυρηλατημένα με γιγάντιες πρέσσες όμοιες με την 50,000 τόννων πρέσσα του εργοστασίου Άλκοα στο Κλήβελαντ του Οχάιο. Αφού η πρέσσα κόψη το μέρος, αυτό «κόπτεται» στο κατάλληλο μέγεθος του σε μια τορνευτική φρέζα. Πελώριες πρέσσες εξωθήσεως τρίβουν το μέταλλο όπως η οδοντόπαστα, μετατρέποντας το από στρογγυλές ράβδους σε κάθε τι από κινητήρες αεροπλάνου μέχρι σκελετών γεφυρών. Πριν από λίγα χρόνια τέτοιοι σκελετοί χρησιμοποιήθηκαν για να κατασκευασθή ή πρώτη ολόκληρη από αλουμίνιο μεγάλη γέφυρα στον κόσμο επάνω στον ταχύρροο καταρράκτη του ωραίου ποταμού Σαγκενέη στο Κουμπέκ.

Από τον ισημερινό ως τους πόλους και σε όλη τη γη όλο και περισσότερες χρήσεις εφευρίσκονται γι’ αυτό το υπέρμαχο σε ελαφρότητα μέταλλο. Εκατό ουγγίες αλουμινίου επιστεγάζουν το περίφημο Μνημείο της Ουάσιγκτον προμηθεύοντας όχι μόνο έναν ωραίο ασημένιο θόλο αλλ’ επίσης κι’ ένα προστατευτικό αλεξικέραυνο. Φορητά συστήματα αρδευτικών ψεκαστήρων χρησιμοποιούνται, στις φυτείες καφέ της Βραζιλίας και στα αγροκτήματα ζαχαρότευτλων της νοτίου Αλμπέρτας. Επτά εκατομμύρια μίλια γραμμές μεταβιβάσεως διασχίζουν τις χώρες τον κόσμου φέροντας ζωτική ηλεκτρική ενέργεια σε πόλεις και εργοστάσια μέσω αγωγών αλουμινίου ενισχυμένου με χάλυβα. Σε πολλές περιπτώσεις αυτοί κρέμονται τώρα από στύλους από αλουμίνιο. Ακόμη και σπίτια οκτώ δωματίων με δύο βεράντες, συνολικού βάρους μόνον 2.300 πάουντς, προκατασκευάζονται από αυτό το μέταλλο που είναι για πολλές χρήσεις.

Θα ήταν δυνατόν να συνεχίσωμε για πολύ περιγράφοντας τα προϊόντα χιλιάδων εργοστασίων τα οποία κατασκευάζουν κάθε τι, από φουρκέτες έως σεζλόνγκ και από βαρέλια μπύρας έως φορητά εργαλεία ξυλουργών και μηχανικών! Βεβαίως το αλουμίνιο δεν είναι πια σπάνιο πράγμα, αλλ’ ένα από τα πιο πολύμορφα μέταλλα που είναι γνωστά στον άνθρωπο και για το οποίο άνθρωπος θα έπρεπε να είναι ευγνώμων στον Μεγάλο Δημιουργό, που πρώτος το έκλεισε μέσα στον φλοιό της γης.

*** g70 8/1 σ. 17-20 Αλουμίνιον—Από την Περιέργεια στην Πολύμορφη Χρήση ***