ALÜMİNYUM
ALÜMİNYUM
Yoğunluğu 2,7 olan hafif maden. Aynı hacimde demirden üç kat daha hafiftir. 660 derecede erir.
Alüminyum, boksit denilen bir maden filizinden çıkartılır. Boksit adı, 1821’de bu filizin ilk bulunduğu yerin adından gelir (Fransa’da Provence iline bağlı Baux [Bo] köyü). Boksit, içinde biraz demir bulunduğu için kırmızı, daha doğrusu pas rengindedir.
Boksitten elektroliz adı verilen bir yöntemle alüminyum elde edilir; bu yöntem çok fazla elektriğe ihtiyaç gösterir; bir ton alüminyum elde etmek için 17 000 kw/saat elektrik gerekir. Bu nedenle alüminyum özellikle A.B.D., Kanada, S.S.C.B., Japonya ve Fransa gibi önemli elektrik kaynaklarına sahip ülkelerde üretilir.
Alüminyum üretimi hızla gelişmektedir: 1945’ten beri hemen hemen her 8 yılda bir üretim iki katına çıkar.
Alüminyum, demirden sonra en çok kullanılan madendir, çünkü sanayi açısından pek ilgi çekici özelliklere sahiptir: hafiftir, ısıyı ve elektriği iyi iletir, atmosfer aşındırmasına karsı dayanıklıdır. Bununla birlikte, saf alüminyum birçok yerde kullanılamayacak kadar yumuşak olduğundan, «hafif alaşımlar» denilen birçok alaşımda, silisyum ile, magnezyum ile, bakır ile karıştırılır. Hafif oldukları için bu alaşımlar hafif malzemeyi gerektiren her yerde, özellikle uçak ve otomobil yapımında çok kullanılır (kullanılan alaşıma Dür alimin denir)
Alüminyumdan en fazla otomobil yapımında yararlanılır; hafif olduğu için piston, karterler ve karoserlerde, iletken olduğu için blok silindir ve üst kapaklarda, süsleme amacıyla far ve ayna çerçevelerinde, kapı kollan v.b. yerlerde çok kullanılır. Alüminyum veya hafif alaşımlar bina yapımında, elektrikli araçlarda, kap-kacak yapımında v.b. yerlerde kullanılır. Alüminyum oksit başka doğal kimyasal elementlerle karıştırılınca safir ve yakuta dönüşür. Aynı oksit, toz haline getirilirse zımpara olur; bu da yüzeyleri aşındırarak düzlemeğe yarar.
ALÜMİNYUM RAPORU / TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası 1 ALÜM İ NYUM RAPORU TMMOB METALURJİ MÜHENDİSLERİ ODASI Alüminyum Komisyonu
1-ALÜMİNYUM SEKTÖRÜ
Alüminyum Sektörü, cevherden birincil alüminyum ve hurdadan ikincil alüminyum üreten, bunları kullanım amaçlarına göre alaşımlandırarak üretilen ve ithal edilen külçe döküm ve işleme ingotlarını, dökme, haddeleme, çekme ve dövme işlemlerine tabi tutarak piyasaya uç ürünlere kadar mal üreten kuruluşları kapsamaktadır. Sektör ile ilgili raporda kullanılan alüminyuma özgü terimler aşağıda açıklanmıştır;
BOKSİT Birincil alüminyum üretiminde temel girdi olan alüminanın elde edildiği cevher gurubu.
ALÜMİNA (Al2O3) Birincil alüminyumun elde edildiği hammadde
BİRİNCİL ALÜMİNYUM Alüminanın elektroliz yöntemiyle indirgenmesi ile üretilen alüminyum
İKİNCİL ALÜMİNYUM Yeni ve/veya eski hurdadan üretilen alüminyum
DÖKÜM ÜRÜNÜ Sıvı metalin kalıp içine çeşitli yöntemlerle dökülmesi ve katılaşarak kalıbın şeklini alması ile elde edilen ürün.
EKSTRÜZYON ÜRÜNÜ Alüminyumun bir kalıp içerisinden preslenerek elde edilen boyu kesitine göre oldukça uzun ürün (boru, çubuk,profil)
İLETKEN Elektrik enerjisinin iletimi için sürekli döküm, ekstrüzyon yöntemleri ile elde edilen filmaşinin soğuk çekilmesiyle üretilen örgülü tel halat.
YASSI ÜRÜN Hadde tezgahlarında elde edilen ürün (levha, folyo, şerit, disk).
YARI ÜRÜN Alüminyumun işlenmesi sonucunda elde edilen, fakat kendisi de başka bir işlemde girdi olabilen ürün (profil, levha, folyo, şerit, disk). Yeni Hurda Üretim ve metal işleme kademelerinde çıkan alüminyum artık
HURDA Eski Hurda Çeşitli kullanım alanlarında ömrünü doldurmuş alüminyum parçalar.
Ülkemizde birincil alüminyum üreten tek kuruluş, şu anda özelleştirilmek üzere Özelleştirme İdaresi Başkanlığına bağlanan ve üretimini sürdürmeye çalışan “Eti Alüminyum A.Ş. Genel Müdürlüğü”dür. Özel sektör kuruluşları ağırlıklı olarak ikincil alüminyum ve buna dayalı sadece yarı ürün ve/veya uç ürün üretimi alanında faaliyet göstermekte olup, bir anlamda alüminyum işleyen kuruluşlardır. Günümüzde, alüminyum yarı-ürün ve ürünlerin farklı sınıflandırılmalarına rastlanılmaktadır. Alüminyumla ilgili kuruluşların teknolojileri, kullanım alanları ile bulundukları ülkelerin gümrük, uluslararası ticaret ve endüstriyel sistemlerine göre değişen, farklı yaklaşımlardan kaynaklanan sınıflandırmalar yapılmasına rağmen, ülkemizde daha çok alüminyum üretim ve teknolojisine dayanılarak düzenlenmiş aşağıdaki sınıflandırma, alüminyumla ilgili kuruluşlarca benimsenmiştir.
A)-Döküm Ürünleri:
a) Döküm İngotu(Alaşımlı külçe, alaşımsız külçe, elektrik iletken)
b) İşleme İngotu(Ekstrüzyon ürünlerinin üretiminde kullanılan yuvarlak ve köseli ingot ve hadde mamulleri üretiminde kullanılan yassı ingot)
c) Sürekli Döküm Levha (filmaşin) ve çubuk
d) Granüle Alüminyum
e) Toz Alüminyum
B)-Hadde Ürünleri:
a) Sıcak Hadde (levha rulo): 6 mm ve daha üst kalınlıkta
b) Soğuk Hadde (levha, rulo,şerit,disk): 0,2 mm-6 mm c)
Folyo: 7-200 mikron
C)-Ekstrüzyon Ürünleri:
a) Çeşitli Profiller
b) Alüminyum Teller
D)-Parça Döküm Ürünleri:
a) Kum Döküm Ürünleri
b) Kokil Döküm Ürünleri
c) Basınçlı Döküm Ürünleri Kullanım alanlarına göre yapılan diğer bir sınıflandırma ise, şu şekildedir:
1. Külçe
2. Alüminyum Toz ve Pullar
3. Ekstrüzyon Ürünleri
4. Levha
5. İletkenler
6. Folyo
7. Döküm Ürünleri
2-ALÜMİNYUM
Periyodik cetvelin III A gurubunda bulunan ve atom numarası 13, atom ağırlığı 26.89 olan +3 değerlikli bir element olan alüminyumun 20o C’taki yoğunluğu 2,7gr/cm³, ergime noktası 659,8°C, kaynama noktası 2450°C, ısınma ısısı 0.224Cal/gr(1000 C’ta), erime ısısı 400Cal/gr, 20o C’taki elektriksel iletkenliği bakırın %65’i, ısıl iletkenliği 0,5, ışık yansıtılabilirliği %90 olup, bu özellikler alaşım elementleri katılarak büyük ölçüde değiştirilebilmektedir. Alüminyum doğada bileşikler halinde bulunur. Yerkabuğundaki yaklaşık olarak %8 civarındaki içeriğiyle alüminyum, oksijen ve silisyumdan sonra en çok bulunan üçüncü elementtir. Bu kadar çok bulunmasına rağmen varlığı 1808 yılında İngiliz Sir Humpry Davy tarafından tespit edilen bu metalin ticari anlamda üretim teknolojisi ancak 1886 yılında Paul Louis Toussaint Héroult (Fransa) ve Charles Martin Hall(ABD) birbirlerinden habersiz şekilde ayrı ayrı çalışarak geliştirilmiştir. Günümüzde HallHéroult yöntemi olarak halen kullanılan bu yöntemde bu iki bilim adamı, alüminyum oksitin ergimiş kriyolitin içinde çözündürülerek üzerinden güçlü bir elektrik akım geçirildiğinde, alüminyumun elektrolitin altında sıvı halde biriktiğini fark etmişlerdir. Bu yöntemin keşfinden sadece iki yıl sonra, 1888’de İsviçre’nin Neuhausen kentinde Schweizerische Metallurgische Gesellschaft tarafından Hėroult patentiyle, yine aynı yıl A.B.D.’deki Pittsburgh kentinde Pittsburgh Reduction Company tarafından Hall patentiyle ilk alüminyum elektrolizhaneleri kurulmuştur. Bundan sonra bu alanda çok hızlı teknik ve ekonomik gelişmeler yaşanmaya başlamış, 1900 yılına gelindiğinde İsviçre ve Amerika ile birlikte Fransa(1889), İngiltere(1896), Almanya(1898) ve Avusturya(1899) da alüminyum üreten ülkeler arasındaki yerlerini almıştır. 1900 yılında dünya birincil alüminyum toplam yıllık üretimi 8.000 ton iken, 1913 yılında 65.000 tona, 1920 yılında 128.000 tona, 1938 yılında 537.000 tona, 1946 yılında 681.000 tona, 2002 yılında 22-23 milyon tona ve 2003 yılında ise 25-27 milyon ton seviyelerine yükselmiştir. Yaklaşık 110 yıl önce ticari anlamda üretimine başlanan alüminyum, insanoğlunun binlerce yıl boyunca kullandığı bakır, kalay ve kurşunun bugünkü toplam üretimlerinden çok daha fazla bir miktarda üretilmektedir. Günümüzde geriye kazanılmış (ikincil) alüminyumla birlikte toplam yıllık alüminyum arzı yaklaşık 30 milyon tona ulaşmışken, bakır 14,7 milyon ton, çinko 8,6 milyon ton, kurşun 6 milyon ton, magnezyum 0,4 milyon ton, kalay 0,2 milyon ton ve çelik 858 milyon ton seviyelerinde üretilmektedir(Grafik-1). Demir-çelik üretiminin yanında bu miktar küçük görülebilir. Ancak, ürettiği katma değer açısından bakıldığında; yıllık 22.000.000 ton alüminyumun katma değer karşılığı 150.000.000 ton demir-çeliğe eşdeğer olduğu görülmektedir.
3-NEDEN ALÜMİNYUM ?
Alüminyumu diğer metallere göre birçok alanda avantajlı kılan en önemli ana özelliklerini;
1. Hafifliği,
2. Hafifliğine Karşın Alaşımlandırıldığında Yeterli Mukavemeti,
3. Tekrar Defalarca Kullanılabilirliği,
4. Yüksek Korozyon Direnci,
5. Çekilebilirliği,
6. Şekillendirilebilirliği,
7. Dövülebilirliği,
8. İşlenebilirliği,
9. Yüksek Isı ve Elektriksel İletkenliği,
10. Işık ve Isı Yansıtıcılığı olarak sıralayabiliriz.
Demirden üç kat daha hafif olan alüminyum alaşımlandırılmak suretiyle demire yakın mukavemette bir malzemeye dönüşebilmektedir. Böylece, örneğin alüminyumun otomotiv sanayinde kullanımı, aracın ağırlığını azaltarak yakıt tüketimini düşürmekte, buna karşılık yük kapasitesini arttırmaktadır. Alüminyum normal atmosfer koşullarında oksijen ile reaksiyona girerek kendi yüzeyinde doğal bir koruyucu film tabakası oluşturur. Ortalama 635×10-9 cm kalınlığında olan bu alümina tabakası alüminyumu korozyondan korur. Anotlama, boyama, laklama alüminyumun korozif etkilere karşı koruyucu özelliğini artıran diğer uygulamalardır. Mükemmel elektrik iletkenliği nedeniyle alüminyum, elektrik enerjisi iletim ve dağıtımının başlıca elemanları olan yalıtılmış hava hattı ve yeraltı güç kabloları ve ek malzemelerde, yakın zamana kadar bu alanlarda kullanılan bakır’ın yerini almıştır. Alüminyumun önemli diğer bir özelliği mükemmel bir ısı ve ışık yansıtıcısı olmasıdır. Bu özelliği sayesinde aydınlatma aksamlarında ve ısı yataklarında yaygın olarak alüminyum kullanılmaktadır. Toksit ve bulaşıcı olmayan alüminyumun neredeyse alternatifsiz olduğu diğer bir kullanım alanı da gıda ve ilaç ambalaj uygulamalarıdır. 0,007 mm kalınlığında dahi alüminyum folyo tam olarak ışık, aroma ve gaz geçirgensizliğe sahiptir. Masif olarak yanmaz özellikte olan alüminyum mikro parçalar haline getirildiğinde büyük ısı açığa çıkararak yanar. Bu özelliği nedeniyle roketlerde yakıt olarak kullanılabilmektedir. Diğer metallere göre neredeyse %100 geri dönüşümlü olan alüminyumun geleceğin metali olmasını sağlayacak en önemli ana unsurlardan birisi de ekolojik özelliğidir. Dünyada, özellikle gelişmiş ülkelerde, kamuoylarının 1980’lerde doruğa ulaşan çevre korumacılığı baskısıyla ve 1973 ile 1979 yıllarındaki petrol krizleriyle hızlanan sınırlı kaynakların en ekonomik, çevreyi en az kirletecek ve daha az enerji tüketecek şekilde kullanımı gibi kriterler, alüminyumu alternatif malzemelere göre avantajlı hale getirmektedir. Çünkü sahip olduğu birçok özellikler nedeniyle sanayide bu gelişmelere uygun bir ortam sağlamaktadır Her ne kadar birincil üretimde çok miktarda enerji harcanıyorsa da, son yıllarda yapılan araştırmalar, enerji dengesi açısından, kullanım ömrü dolan alüminyumun birincil üretimin sadece %5’i kadar enerji kullanılarak yeniden kullanıma sunulması, uzun vadede alüminyumun ikame malzemelerden tasarruf yanında çevre atıklarının azalması yönüyle de daha ekonomik ve çevre dostu olduğunu göstermektedir. Alüminyumun dünya kabuğunda neredeyse sınırsız miktarda bulunduğu gerçeği de bu metalin sahip olduğu diğer bir üstünlüktür. Üretim maliyetleri de dikkate alınarak yakıt tasarrufunun daha çok önem kazanacağı, bu da daha hafif otomobillerin imalatını gündeme getirecek, bu açıdan mükemmel dayanım/ağırlık oranına sahip alüminyum rakipsiz bir malzeme durumundadır. Alüminyum çeliğin %69’una yakın bir ağırlık ile aynı güç faktörünü sağlamaktadır. Alüminyumun bu özellikleri, kullanım alanlarının gelişmesinde ve tüketiminin artmasında büyük önem taşır. Bu nedenle ABD her yıl yayınladığı stratejik metaller içinde alüminyum her zaman ilk sıralarda yer almaktadır.
kaynak: ALÜMİNYUM RAPORU / TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası 1 ALÜM İ NYUM RAPORU TMMOB METALURJİ MÜHENDİSLERİ ODASI Alüminyum Komisyonu