سهم ۹۰ درصدی آندهای پیش‌پخت شده از تولید آلومینیوم

می متالز - آندهای کربنی یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌ها در هزینه‌های تولید آلومینیوم اولیه به‌شمار می‌آید. آندهای کربنی به دو طریق پیش‌پخته شده و روش سودربرگ تهیه می‌شوند. امروزه حدود ۹۰ درصد تولیدکنندگان از آندهای کربنی پیش‌پخت شده به‌دلیل بازدهی بالایی که نسبت به آندهای سودربرگ دارند، استفاده می‌کنند.

تولید آلومینیوم از منابع معدنی با تولید آلومینا (اکسید آلومینیوم) از بوکسیت آغاز می‌شود. آلومینای به‌دست آمده با خلوص بالا در سلول‌های الکتروشیمیایی توسط جریان الکتریکی احیا شده و آلومینیوم خالص حاصل می‌شود. در این واحدها آلومینا ابتدا در حمام مذابی از ترکیبات فلورید (به عنوان الکترولیت سلول) حل شده و سپس با اِعمال جریان الکتریکی مستقیم، سبب احیای آلومینای محلول شده که متعاقبا آلومینیوم خالص (به‌دلیل دمای بالا به‌صورت مذاب) و اکسیژن تولید می‌شود. چون دما در این فرآیند بالاتر از نقطه ذوب آلومینیوم است و همچنین به‌دلیل وجود ترکیباتی همچون فلورید در الکترولیت، از کربن (گرافیت) به عنوان الکترود استفاده می‌شود. اکسیژن تولید شده در فرآیند با کربن واکنش داده و گاز دی‌اکسید کربن (یا مونوکسید کربن) ایجاد می‌شود. به همین ترتیب به‌ازای تولید هر تن آلومینیوم، حدود ۰.۴ تن کربن مصرف می‌شود.

در کل تکنولوژی‌های تولید آلومینیوم با سیستم‌های آندی را می‌توان در دو دسته مختلف قرار داد، تکنولوژی‌های بر پایه پیش‌پخت آندهای کربنی و آندهای سودربرگ. آنچه این دو تکنولوژی را از هم متمایز می‌کند، نحوه تولید آندهای کربنی است. در روش پیش‌بخت، ابتدا کُکی که از فرآیندهای پتروشیمی به‌دست آمده را با قیر (به عنوان نگه‌دارنده) مخلوط کرده تا «خمیر سبز» تهیه شود. خمیر به‌دست آمده بعد از فرم‌دهی در کوره‌های مخصوصی پخته می‌شود تا بلوک‌های کربنی صلبی به‌دست آید. تعداد متعددی از بلوک‌های کربنی درون هر پات قرار داده می‌شود. عمر هر بلوک تقریبا بین ۲۶ تا ۳۰ روز است و معمولا قبل از مصرف کامل هر بلوک، با بلوک کربنی جدید جایگزین می‌شود. کربن باقی‌مانده دوباره وارد فرآیند تولید آند کربنی می‌شود تا بلوک‌های جدیدی تولید شود.

اساس تکنولوژی سودربرگ حذف واحدهای تولید آندهای کربنی و کاهش هزینه‌های تولید از این طریق است. در سلول‌های مختص تکنولوژی سودربرگ، به‌جای استفاده از تعداد متعددی آند کربنی، از یک آند بزرگ استفاده می‌شود. در این نوع از سلول‌ها، ابتدا محفظه فولادی (از جنس فولاد زنگ‌نزن) مورد نظر داخل پات قرار گرفته و سپس خمیر سبز از قسمت فوقانی محفظه ریخته شده تا خمیر سبز شکل محفظه فولادی را به خود بگیرد. دمای نسبتا بالای پات، سبب پخته شدن و سفت شدن آند می‌شود.

با توجه به بررسی‌ها تنها مزیت تکنولوژی سودربرگ در قیاس با روش پیش‌پخت در کاهش هزینه‌ها (عموما در هزینه‌های اولیه و سرمایه‌گذاری) است. این در حالیست که آندهای سودربرگ نه تنها به مقدار جریان الکتریکی بیشتری نسبت به آندهای پیش‌پخت شده نیاز دارند، بلکه از لحاظ مسائل زیست‌محیطی و نشر گازهای مضر در طبیعت، آندهای پیش‌پخته مرجح هستند. از طرف دیگر مقدار کُک پتروشیمی (که مهم‌ترین سهم در هزینه‌های ساخت آندهای کربنی را دارد) در آندهای کربنی پیش‌پخت شده به نسبت آندهای کربنی سودربرگ کمتر است.

از همین منظر می‌توان علت عدم موفقیت چشم‌گیر تکنولوژی سودربرگ را در مقایسه با روش پیش‌پخت برای تولید آندهای کربنی صنعت آلومینیوم، بالاتر بودن هزینه‌های جاری و عملیاتی آندهای سودربرگ در قیاس با آندهای پیش‌پخت شده دانست. همین دلیل باعث شده تا حدود ۹۰ درصد تولیدکنندگان آلومینیوم اولیه، از آندهای کربنی پیش‌پخت شده برای تولید آلومینیوم استفاده کنند.

منبع: باشگاه آلومینیوم

آندهای پیش‌پخت شده آلومینیوم آلومینا