كيف يتم تصنيع الألومنيوم ؟ الإجابة داخل المقال

هناك عدة خطوات أساسية لتصنيع الألومنيوم :
تنقية البوكسيت للحصول على الألومينا.
 
وبعد التنقية بالصهر يتم صب الألومنيوم المنصهر في قوالب أو في صور أخرى. ويتم بعد ذلك تحويله إلى المنتجات النهائية. ويُستخدم ما بين 1,8 إلى 2,7 كجم من البوكسيت لإنتاج 0,5 كجم من الألومنيوم.
 
تنقية البوكسيت.
 وفيها يتمُّ فصل الألومينا الموجودة في المعدن الخام عن أكسيد الحديد والسليكا وأكسيد التيتانيوم. ويستخدم منتجو الألومنيوم طريقة باير لفصل الألومينا. وقد اخترع هذه الطريقة العالم النمساوي كارل جوزيف باير عام 1888م. ويبدأ منتجو الألومنيوم طريقة باير بخلط مسحوق البوكسيت بمحلول الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم). وتقوم آلات خاصة بِضَخ المخلوط إلى صهاريج كبيرة تسمى وحدات الهضم. وفي الهاضمات يتم تسخين الخليط تحت ضغط في درجة حرارة تتراوح ما بين 150°م و250°م لمدة 30 دقيقة.
 وتسبب الحرار ة والضغط ذوبان الألومينا في هيدروكسيد الصوديوم وتكوين محلول من ألومينات الصوديوم. تتبقى المواد الأخرى في البوكسيت على هيئة صلبة تسمى الطين الأحمر نظرًا للونها الأحمر. ويمر محلول ألومينات الصوديوم ومعه الطين الأحمر خلال مجموعة من الصهاريج التي تحتوي على مرشحات من القُماش لفصل المحلول عن المادة الصُّلبة، ثم يتم استبعاد الطين الأحمر، ويبرد محلول ألومينات الصوديوم ويرسل إلى صهاريج أخرى تُسمى المُرسِّبات. وهناك تضاف بلورات من هيدروكسيد الألومنيوم إلى محلول ألومينات الصوديوم الذي يتم رجُّه (تقليبه) لعدة أيام. وتسبب هذه المرحلة ترسيب معظم الألومينا الموجودة في المحلول وتجمعها على سطح البلورات. وبعد ترسيب الألومينا يتمُّ ترشيح المحلول لفصل البلورات عن المحلول. وتغسل البلورات لإزالة أي شوائب عالقة، ثم تسخن إلى درجة حرارة 100,1 200,1°م. وتعمل الحرارة على طرد الماء من هيدروكسيد الألومنيوم وتترك بلورات بيضاء دقيقة من مسحوق الألومينا. تتركب الألومينا من الألومنيوم والأكسجين. ولاسترجاع الألومنيوم من المحلول، يُعيدُ المصنِّعون تنقية المحلول بإضافة كمية جديدة من البوكسيت وهيدروكسيد الصوديوم. وقد تُضاف كميات صغيرة من الجير (أكسيد الكالسيوم) ورماد الصودا (كربونات الصوديوم غير المائية).
صَهْر الألومينا.
ويبدأ منتجو الألومنيوم استخدام طريقة هال هيرولت بإذابة الألومينا في مغطس كيميائي يتركَّب أساسًا من الكريوليت (فلوريد الصوديوم والألومنيوم). يوجد أيضًا في هذا المغطس الكيميائي كميات صغيرة من فلوريد الألومنيوم وفلوريد الكالسيوم. ويوضع هذا المغطس الكيميائي في حوض كبير مستطيل من الصُّلب ويسخن حتى درجة 950°م.
وتسمى أحواض الصُّلب هذه خلايا أو أحواضًا، وهي مبطنة من الداخل بالكربون. وفي مرحلة تالية تسمى الاختزال بالتحليل الكهربائي يُعَلَّق لوح أو أكثر من الكربون داخل كل حوض ثم تُرسل شحنات كهربائية خلال المغطس الكيميائي من البطارية. ويسري التيار الكهربائي إلى الكربون المبطن للحوض الصُّلب مكملاً الدائرة الكهربائية.
 وتعمل ألواح الكربون عمل الأنود أو القطب الموجب من الدائرة الكهربائية بينما يعمل الغلاف الكربوني للحوض عمل الكاثود أو القطب السَّالب. وخلال مرور التيار الكهربائي في الخليَّة تتحلل الألومينا إلى مكوناتها. ويتحد عنصر الأكسجين في الألومينا مع الكربون في الأنود ويعطي غاز ثاني أكسيد الكربون. ويتجمع الألومنيوم على الكاثود في قاع الخلية. يوجد في مصنع الألومنيوم عدد من الخلايا قد يصل إلى 200 خلية تحليل كهربائي متصلة بعضها ببعض في صف طويل يُسمى خط الخلايا الكهربائية. ويستمر اختزال الألومينا إلى ألومنيوم في الخلايا بصفة مستمرة.
وتضاف الألومينا إلى الخلايا بانتظام، ويعمل التيار الكهربائي على احتفاظ المغطس الكيميائي داخل الخلية بدرجة الحرارة المناسبة. ويمكن للخلية الكهربائية الكبيرة جدًا أن تنتج حوالي 1,8 طنًا متريًا من الألومنيوم يوميًا.
صَبُّ الألومنيوم المنصهر.
صبات التصنيع أو صبات الدلفنة يستخدمها منتجو الألومنيوم لتصنيع شرائط وألواح ورقائق. وقد تكون الصَّبَّة بطول تسعة أمتار وعرض 1,8مترًا وسمك 0,6 متر وقد تزن 16 طنًا متريًا. ولصنع صبَّة التَّصنيع فإنّ المنتجين يصنعون سبائك الألومنيوم أثناء إعداد هذه الصَّبات، وذلك بإضافة فلزات أخرى إلى الألومنيوم المنصهر في الفرن، حيث يتم تنقية خليط الفلزات معًا. ويمكن أيضًا إضافة الألومنيوم المستعمل أو الألومنيوم المعاد تصنيعه. تتضمن عملية التنقية التي تسمى أيضًا عملية الصَّهر إمرار غاز النيتروجين أو بعض الغازات الأخرى خلال السَّائل المنصهر عن طريق مضخات. وتؤدي هذه الغازات إلى طفو الشَّوائب على السَّطح، حيث يتم كشطها والتخلص منها. وتحدث بعض التفاعلات الكيميائية أثناء عملية الصَّهر، وتؤدي هذه التفاعلات إلى احتجاز بعض من غاز الهيدروجين داخل السَّائل المنصهر. وفي مرحلة أخرى من مراحل التَّصنيع تُسمى مرحلة إزالة الغازات، يضاف غاز الكلور أو بعض الغازات الأخرى إلى السائل المنصهر لإزالة الهيدروجين. وبعد الانتهاء من عملية الصَّهر وإزالة الغازات، يتم صبُّ سبائك الألومنيوم المنصهر في صبَّات، عادة بطريقة التبريد المباشر.
وفي هذه الطريقة وبعد صب السبيكة في القالب، يَتَعَرَّض القالب لتيار من الماء البارد. ويعمل الماء البارد على سرعة تبريد السبيكة وتقويتها. وتسمى أيضًا صبات السبائك أو صبات إعادة الصهر وتزن من 1,8 إلى 23 كجم. وفي معظم الأحوال يتم صب الألومنيوم المنصهر من البوتقة مباشرة إلي قوالب التشكيل، حيث يُتْرَك لِيَبْرد ويَتَصلَّب تدريجيًا. ويبيع منتجو الألومنيوم صبَّات المسابك مباشرة إلى مصانع تُسمى المسابك. وفي هذه المسابك يُعاد صهر الصبات مع الألومنيوم المستعمل والألومنيوم المعاد تصنيعه كما تجرى عمليات السبك والصَّهر وإزالة الغازات. وتتم إعادة تشكيل سبائك الألومنيوم على شكل أجزاء للاستخدام العملي في السيارات والمنتجات الأخرى. كتل الألومنيوم تصنع إما في أشكال مستطيلة أو في شكل أعمدة رفيعة. ويتم تصنيعها بالطريقة التي تصنع بها صبات التصنيع. ويُصنع منها كتل مستطيلة الشكل وقضبان وأجزاء آلات أخرى متعددة. وتشبه القضبان الكتل المستطيلة الصغيرة من حيث الشكل،كما يمكن لهذه القضبان أيضًا أن تكون سداسية أو ثمانية الأضلاع، وتشبه القضبان شكل أعمدة الكُتَل الصغيرة. كما يتم تحويل القضبان والأعمدة إلى أنابيب وأسلاك وعدد من المنتجات الأخرى.