أكسيد الألومنيوم المستخدم في السفع ليس رملًا يُستخرج من الطبيعة كما هو، بل مادة كاشطة صناعية تُصهر في فرن كهربائي ثم تتصلب وتُكسَّر وتُنخل. ومعرفة طريقة إنتاجه تساعد على فهم سبب اختلاف سلوك النوعين الأبيض والبني وعلى ماذا تعتمد جودة الحبيبات. نشرح في هذا المقال كيف يُصنع أكسيد الألومنيوم خطوة بخطوة من المادة الخام حتى الكيس.
المادة الخام: البوكسيت والألومينا
المصدر الرئيسي لأكسيد الألومنيوم هو البوكسيت، وهو صخر غني بمعادن هيدروكسيد الألومنيوم. ويمكن أن يسلك البوكسيت طريقين:
- الصهر المباشر: يُغذّى البوكسيت المكلّس إلى الفرن مع مصدر للكربون وإضافات مثل برادة الحديد، وينتج عن ذلك أكسيد الألومنيوم البني.
- التنقية أولًا: يُعالج البوكسيت بعملية باير فيتحول إلى مسحوق أبيض نقي يُسمى الألومينا المكلّسة، وهو المادة الخام لأكسيد الألومنيوم الأبيض.
تقوم عملية باير على إذابة البوكسيت في الصودا الكاوية وفصل الشوائب ثم تحويل هيدروكسيد الألومنيوم إلى ألومينا بالتكليس. وللمحة عامة راجع مقالة ويكيبيديا عن Bayer process (بالإنجليزية). والألومينا المكلّسة وحدها ليست مادة سفع، فحبيباتها ناعمة جدًا ولينة، والصهر هو الذي يعطي الحبيبات الصلبة المناسبة للسفع.
الصهر في فرن القوس الكهربائي
يحدث التحول الأساسي في فرن القوس الكهربائي، إذ يصهر القوس المتولد بين أقطاب الغرافيت المادة الخام بالكامل. وعندما تبرد الكتلة المنصهرة تتكون بلورات كوراندوم كبيرة وكثيفة، ولهذا يُسمى أكسيد الألومنيوم المستخدم في السفع أيضًا الكوراندوم المصهور كهربائيًا أو الألومينا المصهورة.
- أكسيد الألومنيوم الأبيض: تُصهر الألومينا المكلّسة النقية، فيكون المنتج عالي النقاء وخاليًا من الحديد، ويرد تركيبه في صفحة منتجنا بأكثر من 99% Al₂O₃.
- أكسيد الألومنيوم البني: يُصهر البوكسيت مع الكربون، فيختزل الكربون جزءًا من شوائب البوكسيت كالحديد والسيليكا فتترسب في قاع الفرن وتُفصل. وتمنح المكونات المتبقية مثل أكسيد التيتانيوم الحبيبات بنية أمتن ولونها البني.
وكما ورد في صفحات منتجاتنا، يُنتج أكسيد الألومنيوم البني بصهر البوكسيت والأنثراسيت في درجات حرارة عالية. وشرحنا الفرق في الاستخدام بين النوعين في مقال الفرق بين أكسيد الألومنيوم الأبيض والبني.
التبريد وتكسير الكتل
تُبرَّد الكتلة المنصهرة الخارجة من الفرن بطريقة مضبوطة، إذ تؤثر سرعة التبريد في حجم البلورات ومتانة الحبيبات، ولذلك يضبط كل منتج هذه المرحلة وفق عمليته. وتُكسَّر الكتل الكبيرة المتصلبة أولًا في كسارات أولية، ثم تُصغَّر تدريجيًا في كسارات فكية أو أسطوانية أو صدمية.
وطريقة التكسير هي التي تحدد شكل الحبيبات. فالسفع يحتاج إلى حبيبات زاوية حادة الحواف، وتصف صفحات منتجاتنا شكل الحبيبات بأنه «زاوي وغير منتظم». وهذا الشكل الزاوي يمكّن المادة من قطع السطح وإحداث الخشونة.
الفصل المغناطيسي والتنظيف
تُزال جزيئات الحديد القادمة من معدات التكسير، وفي النوع البني البقايا المعدنية من الصهر، بواسطة فواصل مغناطيسية. وهذه المرحلة مهمة خصوصًا لأكسيد الألومنيوم الأبيض الذي يُستخدم على أسطح حساسة للتلوث بالحديد كالفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. وعند الحاجة تُغسل الحبيبات أو يُزال غبارها، وجودة هذه المرحلة تعني غبارًا أقل وسطحًا أنظف أثناء السفع.
النخل وأرقام حبيبات FEPA
المرحلة الأخيرة هي فصل الحبيبات حسب الحجم، إذ تمر المادة المكسرة عبر مجموعات من المناخل وتُصنف وفق أرقام الحبيبات الكبيرة في معيار FEPA مثل F24 وF60 وF120. فمثلًا تذكر صفحات منتجاتنا 600–850 ميكرون لـ F24، و212–300 ميكرون لـ F60، و90–125 ميكرون لـ F120. أما الحبيبات الدقيقة جدًا فلا تُفصل بالمناخل بل بطرق تصنيف أخرى.
شرحنا كيفية قراءة أرقام الحبيبات في مقال أكسيد الألومنيوم F80، واستخدام الحبيبات الناعمة في مقال مسحوق أكسيد الألومنيوم.
كيف تؤثر جودة الإنتاج في السفع؟
- النقاء: قد يسبب الحديد والشوائب الأخرى بقعًا وتلوثًا على المعادن الحساسة.
- شكل الحبيبات: الحبيبات الزاوية تقطع بسرعة، أما المسطحة جدًا أو الإبرية فتتكسر بسهولة أكبر.
- نسبة الغبار: المنتج غير المنخول جيدًا يحتوي غبارًا أكثر، فتقل الرؤية ويزداد الاستهلاك.
- توزيع الأحجام: النطاق الضيق يعطي خشونة أكثر تجانسًا على السطح.
يمكنك قراءة أثر الصلادة في السفع في مقال صلادة أكسيد الألومنيوم، والقطاعات التي تستخدمه في مقال استخدامات أكسيد الألومنيوم.
الأسئلة الشائعة
هل أكسيد الألومنيوم طبيعي أم صناعي؟
أكسيد الألومنيوم المستخدم في السفع صناعي. مادته الخام هي البوكسيت الطبيعي، لكن الحبيبات تُنتج بصهره وتصليبه في فرن القوس الكهربائي ثم تكسيره ونخله.
لماذا يختلف إنتاج الأبيض عن البني؟
يُنتج الأبيض من الألومينا المكلّسة المنقاة بعملية باير، أما البني فيُنتج بصهر البوكسيت مباشرة مع الكربون، وهذا يغيّر النقاء واللون ومتانة الحبيبات.
كيف يُحدد حجم حبيبات أكسيد الألومنيوم؟
تمر المادة المكسرة عبر مناخل وتُصنف وفق أرقام FEPA، ويرد نطاق كل رقم بالميكرون في نشرة المنتج الفنية وفي صفحات منتجاتنا.
اطلب عرض سعر لأكسيد الألومنيوم
أخبرنا بتطبيقك والسطح والخشونة المطلوبة، وسنختار معًا نوع أكسيد الألومنيوم ورقم الحبيبات المناسبين. تصفح جميع المنتجات في صفحة المنتجات أو املأ نموذج طلب عرض السعر.
