‫وزارة الصناعة واملعادن‬
‫الرشكة العامة للصناعات التعدينية‬
‫دراسة موسعة يف اس تخالص الالومينا‬
‫وانتاج معدن الاملنيوم من خام الاكؤولني‬
‫العرايق‬
‫اعداد ادلراسة‬
‫رئيس املهندسني الاقدم‬
‫رغـد حمـيي ادليـن جاسـم‬
‫مسؤول شعبة ادلراسات يف قسم الاس تخراج املعدين‬
‫همندس حاس بات‪ /‬عقد‬
‫همندس حاس بات‪ /‬عقد‬
‫ابراهمي فاضل عبد العباس‬
‫عبد الاهل خليل غالم‬
‫‪i‬‬
‫قامئة احملتوايت‬
‫ت‬
‫‪iii‬‬
‫قامئة اخملططات‬
‫‪iv‬‬
‫قامئة الاشاكل‬
‫‪v‬‬
‫قامئة اجلداول‬
‫‪v‬‬
‫قامئة اخلرائط‬
‫‪1‬‬
‫املقدمة‬
‫‪2‬‬
‫الفصل ا ألول‪ :‬ا ألمهية الصناعية ل أللومينا عالية النقاوة (‪)HPA‬‬
‫‪14‬‬
‫الفصل الثاين‪ :‬الاكؤولني‬
‫‪43‬‬
‫الفصل الثالث‪ :‬انتاج الالومينا من الاكؤولني ابس تخدام اكربوانت الاكلس يوم‬
‫الفصل الرابع‪ :‬اس تخالص الالومينا من الاكؤولني بطريقة التحميص واملعاجلة احلامضية ‪51‬‬
‫‪61‬‬
‫الفصل اخلامس‪ :‬انتاج الشب من الاكؤولينايت‬
‫‪73‬‬
‫الفصل السادس‪ :‬املشاريع الصناعية النتاج الالومينا من الاكؤولني‬
‫‪88‬‬
‫الفصل السابع‪ :‬الاملنيوم معدن املس تقبل‬
‫‪100‬‬
‫الفصل الثامن‪ :‬دراسة حاةل مصنع انتاج الاملنيوم يف الهند‬
‫‪120‬‬
‫املصادر‬
‫‪ii‬‬
‫قامئة اخملططات‬
‫ت‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫‪8‬‬
‫‪9‬‬
‫‪10‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪13‬‬
‫‪14‬‬
‫‪15‬‬
‫‪16‬‬
‫‪17‬‬
‫‪18‬‬
‫معرف اخملطط‬
‫اخملطط رمق (‪ )1‬يوحض الزايدة املتوقعة يف انتاج الس يارات الكهرابئية وصوال لس نة ‪2025‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )2‬يوحض تقس اميت الطلب عىل الالومينا العالية النقاوة للس يارات الكهرابئية‬
‫وخملتلف الاس تخدامات الاخرى‬
‫اخملطط رمق (‪ )3‬يوحض سوق خام الاكؤولني حسب التقس اميت اجلغرافية‬
‫اخملطط رمق (‪ )4‬يوحض العملية ا ألساس ية النتاج الالومينا من الاطيان الصناعية‬
‫اخملطط رمق (‪ )5‬يوحض العملية ا ألساس ية النتاج الالومينا بطريقة املعاجلة احلامضية‬
‫اخملطط رمق (‪ )6‬يوحض العالقة اللوغاريمتية للمواللية اللوغاريمتية ل ألنواع ‪ Al‬مقابل ثوابت توازن‬
‫التفاعالت ودرجة امحلوضة يف احمللول‬
‫اخملطط رمق (‪ )7‬يوحض نتاجئ اس تخالص ا ألملنيوم والتغريات الكتلية يف خام اخلام أأثناء اللكس نة‬
‫اخملطط رمق (‪ )8‬يوحض نتاجئ اس تخالص ا ألملنيوم والتغريات الكتلية يف خام اخلام أأثناء الطحن‬
‫اخملطط رمق (‪ )9‬يوحض املعاجلة احلامضية خلام الاكؤولني حبامض النرتيك‬
‫اخملطط رمق (‪ )10‬يوحض التحليل املعدين لعينة الاكؤولني ابس تخدام ‪XRD‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )11‬يوحض التحليل احلراري التفاضيل لعينة الاكؤولني‬
‫اخملطط رمق (‪ )12‬مرشوع انتاج الالومينا العالية النقاوة من الاكؤولني‬
‫اخملطط رمق (‪ )13‬اخزتال الالومينا االلكرتولييت اىل معدن الاملنيوم‬
‫اخملطط رمق (‪ )14‬يوحض االنتاج العاملي ل ألملنيوم ا ألويل حسب املنطقة اجلغرافية‬
‫اخملطط (‪ )15‬يوحض اس هتالك ا ألملنيوم للس يارات حسب املنطقة اجلغرافية‬
‫اخملطط رمق (‪ )16‬العملية الصناعية يف مرشوع انتاج الاملنيوم‬
‫اخملطط رمق (‪ )17‬تسلسل العمليات يف مصنع الاكربون‬
‫اخملطط رمق (‪ )18‬تسلسل العمليات يف مصنع ا ألنودات اخلرضاء‬
‫‪iii‬‬
‫الصفحة‬
‫‪8‬‬
‫‪10‬‬
‫‪20‬‬
‫‪27‬‬
‫‪28‬‬
‫‪30‬‬
‫‪33‬‬
‫‪33‬‬
‫‪35‬‬
‫‪48‬‬
‫‪51‬‬
‫‪77‬‬
‫‪80‬‬
‫‪91‬‬
‫‪91‬‬
‫‪107‬‬
‫‪115‬‬
‫‪116‬‬
‫قامئة الاشاكل‬
‫ت‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫‪8‬‬
‫‪9‬‬
‫‪10‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪13‬‬
‫‪14‬‬
‫‪15‬‬
‫‪16‬‬
‫معرف الشلك‬
‫شلك رمق (‪ )1‬الفواصل بني ا ألنود والاكثود يف بطارية الليثيوم ايون‬
‫شلك (‪ )2‬يوحض املقارنة بني الطريقة التقليدية النتاج الالومينا والطرق احلديثة‬
‫شلك رمق (‪ )3‬الاكؤولني الابيض‬
‫شلك رمق (‪ )4‬الاكؤولني العرايق الامحر‬
‫شلك رمق (‪ )5‬اكؤولني منطقة الصوفية (الاكؤولني الصويف)‬
‫شلك رمق (‪ )6‬منجم خام الاكؤولني الابيض‬
‫شلك رمق (‪ )7‬مصنع انتاج روالت الاملنيوم‬
‫شلك رمق (‪ )8‬مصهر الاملنيوم‬
‫شلك رمق (‪ )9‬خطوط انتاجية مضن مصنع انتاج منتجات الاملنيوم‬
‫شلك رمق (‪ )10‬الاهامتم ادلويل مبعدن الاملنيوم مكعدن اسرتاتيجي‬
‫شلك رمق (‪ )11‬أأحد مصاهر الاملنيوم يف الهند‬
‫شلك رمق (‪ )12‬صفوف اخلالاي الكهرابئية يف قاعة انتاج معدن الاملنيوم من الالومينا‬
‫شلك رمق (‪ )13‬نظام توزيع اخلالاي الكهرابئية يف قاعة الانتاج‬
‫شلك رمق (‪ )14‬ا ألنود اخلاص ابخلالاي الكهرابئية النتاج الاملنيوم‬
‫شلك رمق (‪ )15‬ا ألنودات بعد اخراهجا من اخلالاي الكهرابئية‬
‫شلك رمق (‪ )16‬شلك أأنودات بعد معلية التنظيف‬
‫‪iv‬‬
‫الصفحة‬
‫‪7‬‬
‫‪12‬‬
‫‪36‬‬
‫‪37‬‬
‫‪38‬‬
‫‪39‬‬
‫‪93‬‬
‫‪94‬‬
‫‪96‬‬
‫‪97‬‬
‫‪99‬‬
‫‪100‬‬
‫‪109‬‬
‫‪111‬‬
‫‪112‬‬
‫‪112‬‬
‫قامئة اجلداول‬
‫ت‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫‪6‬‬
‫‪7‬‬
‫‪8‬‬
‫‪9‬‬
‫‪10‬‬
‫‪11‬‬
‫‪12‬‬
‫‪13‬‬
‫‪14‬‬
‫‪15‬‬
‫‪16‬‬
‫الصفحة‬
‫معرف اجلدول‬
‫‪31‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )1‬يوحض مقارنة بني لكف املعاجلة احلامضية للاكؤولني‬
‫‪34‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )2‬يوحض التفاعالت الرئيس ية اليت حتدث أأثناء معلية املعاجلة احلامضية‬
‫‪40‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )3‬الرتكيب الكميياوي ألطيان الاكؤولني يف منطقة احلس ينيات‬
‫اجلدول رمق (‪ )4‬الرتكيب الكميياوي ألطيان الاكؤولني امللونة والبنفسجية يف منطقة احلس ينيات ‪40‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )5‬الرتكيب الكميياوي ألطيان الاكؤولني امللونة يف منطقة جنوب غرب احلس ينيات ‪41‬‬
‫‪41‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )6‬الرتكيب الكميياوي ألطيان الاكؤولني يف منطقة دوخيةل‬
‫‪42‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )7‬الرتكيب الكميياوي ألطيان منطقة العامج‬
‫‪48‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )8‬يوحض الرتكيب املعدين خلام الاكؤولينايت‬
‫‪49‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )9‬يوحض الرتكيب الكميياوي خلام الاكؤولينايت‬
‫‪50‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )10‬يوحض حتليل احلجم احلبييب خلام الاكؤولني‬
‫‪70‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )11‬يوحض مكوانت أأاكس يد املعادن الرئيس ية‬
‫‪78‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )12‬توقعات الطلب عىل الالومينا خملتلف الاس تخدامات لغاية العام ‪2026‬‬
‫‪90‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )13‬االنتاج والاس هتالك العاملي للألومينا الصناعية حسب املناطق الرئيس ية‬
‫‪95‬‬
‫اجلدول رمق )‪ (14‬أأرقام االنتاج والاس هتالك العاملية للمناطق الرئيس ية‬
‫‪118‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )15‬متطلبات املواد اخلام للمرشوع‬
‫‪120‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )16‬يوحض تفاصيل النفاايت الصلبة املتودلة يف املصنع‬
‫قامئة اخلرائط‬
‫معرف اخلارطة‬
‫ت‬
‫‪ 1‬اخلارطة رمق (‪ )1‬رواسب الاكؤولني يف الصحراء الغربية‬
‫‪ 2‬اخلارطة رمق (‪ )2‬رواسب طني الاكؤولني العرايق يف الصحراء الغربية حملافظة ا ألنبار‬
‫‪v‬‬
‫الصفحة‬
‫‪38‬‬
‫‪56‬‬
‫املقدمة‬
‫نظرا للخصائص الفزيايئية والكمييائية اجليدة يمت اس هتالك ا أللومينا (‪ )Al2O3‬عىل نطاق واسع‬
‫ً‬
‫يف صناعات املواد الاكشطة والسرياميك واحلرارايت والسمنت واملواد الكمييائية‪ .‬كام أأهنا‬
‫املصدر الوحيد ملعدن ا ألملنيوم (‪ .)Al‬تظل معلية ابير ومعلية ‪ Hall-Heroult‬يه العمليات‬
‫الوحيدة القابةل للتطبيق يف صناعات ا أللومينا وا ألملنيوم‪ .‬تنتج معلية ابير ا أللومينا من خام‬
‫البوكسايت‪ ،‬وتؤدي معلية ‪ Hall-Heroult‬اىل اذابة مسحوق ا أللومينا اىل دفعة من‬
‫الكريواليت النتاج معدن ا ألملنيوم‪.‬‬
‫يف البداية‪ ،‬مت توس يع المنط اجلغرايف للأملنيوم املعدين من خالل دراسة واس تغالل‬
‫احتياطيات البوكسايت الكبرية يف غرب افريقيا و أأسرتاليا‪ .‬يف الوقت احلارض يواجه العامل طل ًبا‬
‫ً‬
‫مفرطا عىل معدن ا ألملنيوم مقرتانً ابخنفاض البوكسايت عايل اجلودة‪.‬‬
‫تضاعف انتاج ا ألملنيوم ا ألويل يف العامل تقري ًبا للفرتة من عام ‪ 2007‬اىل عام ‪ ،2017‬يقابل‬
‫ذكل تقلص كبري يف الاحتياطيات العاملية من خام البوكسايت اخلام اليت مت تقدير احتياطياهتا‬
‫تكفي البرشية ملدة ‪ 50‬عا ًما فقط اضافة اىل ذكل حتاول البدلان ذات املوارد احملدودة من‬
‫البوكسايت تقليل اعامتدها اخلاريج عىل البحث عن مصادر بديةل ل أللومينا وا ألملنيوم‪.‬‬
‫تمتثل التحدايت ا ألخرى اليت تواجه صناعة ا ألملنيوم يف عدم قدرة معلية ابير عىل معاجلة‬
‫خامات البوكسايت اليت حتتوي عىل نس بة عالية من الس يلياك ( أأي ‪ ،)٪SiO2 7‬واخنفاض‬
‫معدل ا أللومينا اىل الس يلياكت‪ ،‬وارتفاع اس هتالك الصودا الاكوية‪ ،‬وتكوين الس يلياك العايل‪،‬‬
‫ومكيات كبرية من خملفات البوكسايت ومشالك ختزين الطني ا ألمحر‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫الفصل الاول‬
‫ا ألمهية الصناعية ل أللومينا عالية النقاوة (‪)HPA‬‬
‫ا أللومينا عالية النقاء (‪ )HPA‬يه شلك عايل النقاوة من أأوكس يد ا ألملنيوم (‪.)Al2O3‬‬
‫ا أللومينا عالية النقاء عبارة عن منتج عايل القمية ذو تطبيقات صناعية كبرية ومطلوب بشدة‬
‫حيث أأنه مكون أأسايس مطلوب النتاج الياقوت الاصطناعي‪ .‬يس تخدم الياقوت‬
‫الاصطناعي يف تصنيع راكئز مصابيح ‪ ،LED‬ورقائق أأش باه املوصالت املس تخدمة يف‬
‫صناعة االلكرتونيات‪ ،‬وزجاج الياقوت املقاوم للخدش املس تخدم لوجوه ساعة اليد‪ ،‬والنوافذ‬
‫البرصية‪ ،‬ومكوانت الهواتف اذلكية‪ .‬ال يوجد بديل لـ ‪ HPA‬يف صناعة الياقوت الصناعي‪.‬‬
‫عىل حنو مزتايد‪ ،‬يمت اس تخدام ‪ HPA‬كطالء عىل الصفاحئ الفاصةل يف بطارايت الليثيوم‬
‫دوالرا أأمريكيًا للكيلوغرام) مع توقع‬
‫أأيون‪ HPA .‬عبارة عن مادة عالية السعر (تصل اىل ‪ً -40‬‬
‫منو كبري يف الطلب الس نوي مدفوع بشلك أأسايس بصناعات رسيعة المنو‪ :‬صناعة الياقوت ‪/‬‬
‫‪ LED‬وصناعة بطارايت الليثيوم أأيون رسيعة المنو‪(Dr. Michael Green 2018).‬‬
‫نواي (‪ ،)2018‬تشري‬
‫مع الطلب العاملي عىل ‪ HPA‬اذلي يبلغ حوايل ‪ 19000‬طن س ً‬
‫التقديرات اىل أأن هذا الطلب سيمنو مبعدل منو س نوي مركب (‪ )CAGR‬يبلغ ‪-2018( ٪30‬‬
‫‪)2028‬؛ حبلول عام ‪ 2028‬من املتوقع أأن يبلغ الطلب يف السوق حوايل ‪ 272،000‬طن‬
‫نواي‪ ،‬مدفوعًا ابالعامتد املزتايد ملصابيح ‪ LED‬يف مجيع أأحناء العامل ابالضافة اىل الطلب‬
‫س ً‬
‫املزتايد من قبل مصنعي بطارايت الليثيوم أأيون خلدمة سوق الس يارات الكهرابئية املتصاعد‪.‬‬
‫خالل احلرب العاملية الثانية وبعدها‪ ،‬اكن من املتوقع اىل حد كبري وجود العديد من املوارد‬
‫املعدنية الغري بوكسايتية‪ .‬منحت هيئة املسح اجليولويج ا ألمريكية عدة براءات اخرتاع النتاج‬
‫ا أللومينا‪ .‬مت نرش تقرير مرتبط ابلبحث والتطوير للمواد اخلام عىل بعض السلع املعدنية الأكرث‬
‫أأمهية الس تعادة ا ألملنيوم من قبل املفوضية ا ألوروبية‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫من املتوقع أأن يزداد الطلب العاملي عىل الاكؤولني مبعدل منو س نوي مركب (‪ )CAGR‬يبلغ‬
‫‪ ٪4.4‬ليصل اىل ‪ 43.1‬مليون طن حبلول عام ‪ 2025‬مع اس مترار الاس تخدام الرئييس‬
‫صغريا من سوق‬
‫للاكؤولني يف تصنيع الورق ا ألبيض‪ .‬متثل الالومينا عالية النقاوة قس ًما فرع ًيا ً‬
‫الاكؤولني ولكن الفوائد الكبرية اليت توفرها الالومينا ‪ Al2O3‬عالية النقاء (> ‪)٪99.99‬‬
‫أأصبحت مفهومة بشلك أأفضل‪ .‬ان الالومينا عالية النقاوة متعدد الاس تخدامات ويُرى أأن هل‬
‫اس تخدامات هممة يف العامل احلديث مثل مصابيح ‪ LED‬وطالء الاكثود و أألواح فاصل القطب‬
‫املوجب يف بطارية ليثيوم أأيون‪ .‬يؤدي رفع نقاوة الالومينا من ‪ ٪99.9‬اىل ‪ ٪99.9999‬اىل‬
‫دوالرا أأمريكيًا‬
‫رفع القمية املضافة لاللومينا اىل السعر النقدي احلايل يف ‪ LME‬البالغ ‪ً 1700‬‬
‫للطن للأملنيوم‪(wakaolin.com.au) .‬‬
‫تاأثري الس يارات الكهرابئية عىل منو الطلب‬
‫تمتتع ا أللومينا ابس تقرار فزياييئ وكمييايئ مماثل للس يلياك ومنع امحلل الايوين املتعاكس أليوانت‬
‫الكربيت‪ .‬ذرة ا ألوكسجني مع زوج االلكرتون الوحيد من مركبات السرياميك‪ ،‬مثل ا أللومينا‬
‫والس يلياك‪ ،‬لها تفاعل قوي مع ايوانت الكربيت من خالل تفاعالت ثنايئ القطب‪ .‬يف الواقع‪،‬‬
‫تعترب املواد غري العضوية أأكرث فائدة من حيث الاس تقرار احلراري وقابلية التوصيل ابلكهرابء‬
‫واخلصائص املياكنيكية اللكية من املواد العضوية‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫جنحت مجموعة مواد الفواصل الغري عضوية يف تصنيع فاصل غري عضوي نقي ابس تخدام‬
‫هيلك ا ألسالك النانوية اخلزيف ادلقيق واملوحد‪ .‬ابملقارنة مع البويل بروبيلني التجاري‪ ،‬فان‬
‫فاصل السرياميك هذا قد عزز املسامية‪ ،‬وامتصاص السائل ابلكهرابء‪ ،‬واملوصلية ا أليونية‪،‬‬
‫والاس تقرار احلراري‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬أأظهر هذا الفاصل يف خلية ‪Li | LiFePO4‬‬
‫)‪ (LFP‬أأداء دوري أأفضل من أأداء الفاصل التجاري‪ .‬يف درجات حرارة التشغيل العالية‬
‫تقرا‪.‬‬
‫و أأظهرت البطارايت اليت حتتوي عىل فواصل ‪ Al2O3‬أأداء دوري مس ً‬
‫يعترب عامل الطلب الكبري عىل الس يارات الكهرابئية هو العامل الرئييس اذلي وقف وراء‬
‫المنو السويق عىل الالومينا مدفوعًا بشلك أأسايس ابلمنو القوي يف الطلب عىل طالء فواصل‬
‫بطارية الليثيوم ايون ‪(Dr. Michael Green 2018).LIB‬‬
‫ان الالومينا العالية النقاوة ‪ ،HPA‬خبصائصها املتفوقة مثل السطوع العايل والصالبة الفائقة‬
‫ومقاومة التالك الفائقة‪ ،‬جتد تطبيقات يف مصابيح ‪ LED‬وراكئز أأش باه املوصالت وبطارايت‬
‫الليثيوم والعدسات البرصية وا ألهجزة الطبية احليوية وغريها‪ .‬من املتوقع أأن حتل مصابيح‬
‫‪ LED‬حمل أأنظمة االضاءة التقليدية متا ًما ألهنا مس تدامة ودامئة وأمنة‪.‬‬
‫تعد الالومينا العالية النقاوة ‪ HPA‬يف شلك مسحوق مكوانً هم ًما يف الطالءات الواقية‬
‫ويس تخدم كامدة فوسفورية يف شاشات البالزما‪ .‬يف منطقة أس يا واحمليط الهادئ‪ ،‬وقد غذى‬
‫المتويل احلكويم استامثرات القدرة التصنيعية للرشاكت االلكرتونية‪ ،‬واليت بدورها من املتوقع‬
‫أأن تغذي الطلب عىل ‪ HPA‬خالل فرتة التحليل‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫يف عام ‪ ،2018‬اس تحوذت مصابيح ‪ LED‬عىل أأكرب حصة من الطلب عىل ‪ ،HPA‬ابجاميل‬
‫‪ 20000‬طن‪ ،‬أأي ما يعادل ‪ ٪ 52‬من الطلب العاملي‪ .‬اكن قطاع الطلب عىل الاس تخدام‬
‫الهنايئ ا ألرسع ًمنوا يف الس نوات ا ألخرية هو فواصل البطارايت ‪ ،LIBs‬اليت منت مبعدل منو‬
‫س نوي مركب بلغ ‪ ،٪25.7‬ووصلت اىل ‪ 5000‬طن يف عام ‪ .2018‬وقد اخنفض الطلب‬
‫عىل الفوسفور تدرجيي ًا‪ ،‬حيث حلت بدائل ‪ LED‬حمل االضاءة الفلورية بشلك مزتايد‪ .‬ميثل‬
‫زجاج الياقوت حصة صغرية نسبيًا من السوق كلك‪ ،‬ابجاميل حوايل ‪ 2000‬طن يف عام‬
‫‪.2018‬‬
‫منو الطلب عىل فاصل بطارية ليثيوم أأيون‬
‫• من املتوقع حدوث منو ابرز يف سوق الفواصل اخلاصة ببطارايت ‪ - LIBs‬مبعدل منو‬
‫س نوي مركب بنس بة ‪ ،٪49‬من ‪ 5000‬طن يف عام ‪ 2018‬اىل ‪ 80.000‬طن يف عام ‪2025‬‬
‫– مع الانتشار املزتايد ألهجزة المكبيوتر اللوحية واملركبات الكهرابئية‪ ،‬من املتوقع أأن حتقق‬
‫بطارايت الليثيوم أأيون (‪ )LIBs‬سعة أأكرب وكثافة طاقة أأعىل‪.‬‬
‫تقدم الفواصل الوظائف احلامسة لفصل ا ألقطاب املوجبة والسالبة بسبب التدفق احلر‬
‫أليوانت الليثيوم عرب السائل املنحل ابلكهرابء اذلي مي أل مساهما املفتوحة‪ .‬عندما يمت حشن‬
‫بطارية ليثيوم أأيون أأكرث من الالزم‪ ،‬فاهنا تطلق احلرارة وينتج عهنا قرص داخيل‪ .‬تقوم الرشاكت‬
‫بعزل الاكثود كهرابئ ًيا من ا ألنود ملنع الانتشار احلراري النامج عن قرص ادلائرة واملسامهة يف‬
‫خريا سالمة املس هتكل الشلك رمق (‪(Dr. Michael Green .)1‬‬
‫اس تقرار اجلهد العايل و أأ ً‬
‫)‪2018‬‬
‫‪5‬‬
‫‪The Teijin Group, https://www.teijin.com/‬‬
‫الشلك رمق (‪ )1‬الفواصل بني الانود والاكثود يف بطارية الليثيوم ايون‬
‫يقود غالبية منو الطلب عىل ‪ :HPA‬تدمع هذه التوقعات احلصة السوقية ل ألسطوانة واملنشور‬
‫والبولمير ‪ /‬فواصل احلقيبة للبطارايت اليت يمت انتاهجا‪ .‬من املتوقع أأن تمنو أأهجزة الفصل‬
‫ا ألسطوانية بقوة (‪ ٪29‬معدل منو س نوي مركب) وترتفع من حصة السوق البالغة ‪٪64‬‬
‫للفواصل اىل ‪ ٪87‬حبلول عام ‪(The Teijin Group).2025‬‬
‫• يمنو متوسط جحم اخلالاي للبطارايت أأيضً ا‪ ،‬حيث متيل ‪ LIBs‬أأكرث حنو الس يارات‬
‫الكهرابئية بد ًال من ا ألهجزة االلكرتونية اللوحية‪.‬‬
‫• توفر أأهجزة الفصل اخلزفية أأعىل مزجي من أأداء درجة احلرارة والسالمة ودورة احلياة ‪-‬‬
‫ونتيجة ذلكل‪ ،‬يف فرتة التنبؤ‪ ،‬من املتوقع أأن حتقق التسويق الشامل يف املركبات الكهرابئية‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫ومع ذكل‪ ،‬من املتوقع زايدة الطلب من قبل فئة املس هتلكني عىل املركبات الكهرابئية عىل‬
‫الرمغ من حسب ادلمع اذلي أأعلنته احلكومة تعويض تاأثري حسب ادلمع لرشاء الس يارات‬
‫الكهرابئية‪ .‬وقد قدرت مؤسسة ‪ GlobalData‬أأن االنتاج الصيين من الس يارات املكهربة‬
‫زاد بنس بة ‪ ٪ 128‬يف عام ‪ 2021‬ومن املتوقع أأن يرتفع بنس بة ‪ ٪ 42‬يف عام ‪ 2022‬مع ‪4.75‬‬
‫مليون وحدة‪ .‬واصلت احلكومة الصينية احلفاظ عىل هدفها املمتثل يف احتساب ‪ ٪ 20‬عىل‬
‫ا ألقل من مجيع مبيعات الس يارات يف البالد حبلول عام ‪.2025‬‬
‫‪Globaldata-china-will-end-ev-subsidies-after-30-cuts-in-2022‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )1‬يوحض الزايدة املتوقعة يف انتاج الس يارات الكهرابئية وصوال لس نة ‪2025‬‬
‫ان زايدة انتاج الس يارات الكهرابئية يف الصني والعامل يرتمج اىل زايدة الاحتياج اىل‬
‫البطارايت نوع ليثيوم ايون اليت تس تخدم الالومينا كفواصل بني الاكثود والانود ما يعين‬
‫ا ألمهية الصناعية الكبرية املرتتبة عىل انتاج الالومينا من الاكؤولني اذلي توجد ترس باته الكبرية‬
‫يف العراق‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫اكتسب الطلب عىل ا أللومينا عالية النقاء قوة دفع ومن املتوقع أأن يمنو مبعدل منو س نوي‬
‫مركب يبلغ ‪ ٪22.0‬من حيث احلجم خالل فرتة التحليل‪ ،‬بسبب زايدة الطلب من التطبيقات‬
‫مثل مصابيح ‪ ،LED‬وشاشات العرض االلكرتونية‪ ،‬والس يارات‪ ،‬والاس تخدامات الطبية‪.‬‬
‫ومن املتوقع أأن يس متر هذا الاجتاه مع الزايدة يف اعامتد ‪ HPA‬من قبل املس تخدمني الهنائيني‬
‫والتطورات التكنولوجية الناش ئة يف صناعة االلكرتونيات‪.‬‬
‫تعد الزايدة يف تغلغل مصابيح ‪ LED‬يف سوق االضاءة والارتفاع يف تطبيقات ا أللومينا عالية‬
‫النقاء يف الهواتف اذلكية والساعات اذلكية وا ألهجزة اللوحية من العوامل الرئيس ية اليت تدفع‬
‫منو السوق العاملية‪.‬‬
‫ومع ذكل‪ ،‬من املتوقع أأن يؤدي ارتفاع تلكفة االنتاج اىل اعاقة منو السوق‪.‬‬
‫س يطر قطاع مصابيح ‪ LED‬عىل سوق ا أللومينا عايل النقاء يف عام ‪ ،2018‬بسبب التحول‬
‫حنو اضاءة ‪ LED‬مقارنة ابالضاءة التقليدية‪ .‬عالوة عىل ذكل‪ ،‬أأدت احلاجة املزتايدة ملصادر‬
‫االضاءة املوفرة للطاقة اىل زايدة الطلب عىل مصابيح ‪ ،LED‬مما أأدى اىل منو هذا القطاع‪.‬‬
‫أأدت زايدة اس هتالك الفرد من الطاقة اىل زايدة الطلب عىل الكهرابء يف مجيع أأحناء العامل‪.‬‬
‫وقد أأدى هذا بدوره اىل زايدة الطلب عىل ا أللومينا عالية النقاء يف صناعة االضاءة‪ .‬تُعد‬
‫شاشة االلكرتونيات أأكرث رشاحئ التطبيقات رحبًا‪ ،‬حيث تستمثر العديد من الرشاكت يف‬
‫حمس نة مثل ا أللومينا عالية النقاء يف شاشات االلكرتونيات‪ ،‬واليت‬
‫منتجات ذات جودة ّ‬
‫تشمل ا ألهجزة اللوحية والهواتف اذلكية والساعات اذلكية‪(Dr. Michael Green 2018). .‬‬
‫‪8‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )2‬يوحض تقس اميت الطلب عىل الالومينا العالية النقاوة للس يارات الكهرابئية وخملتلف الاس تخدامات الاخرى‬
‫‪9‬‬
‫هيدف مرشوع انتاج الالومينا اىل تلبية الطلب املزتايد عىل الالومينا العالية النقاوة ‪HPA‬‬
‫من خالل ادخال هذه التقنية يف القرن احلادي والعرشين‪ .‬تعمتد تقنية االنتاج التقليدية عىل‬
‫امدادات خام البوكسايت وقد وجد ان التحدايت الرئيس ية يف مهنجية التنقية احلالية لـ ‪HPA‬‬
‫تمتثل يف ارتفاع تاكليف االنتاج‪ ،‬والتاأثري البييئ الكبري‪ ،‬وزايدة اضطراابت االمداد‪.‬‬
‫يتضمن التصنيع التقليدي ل أللومينا العالية النقاوة ‪ HPA‬معلية من مرحلتني معرها ‪ 100‬عام‬
‫(‪ – Bayer‬اس تخالص الالومينا و‪ - Hall-Heroult‬الصهر‪ ،‬انظر الرمس البياين أأدانه)‬
‫اليت تتطلب مراحل متعددة من املعاجلة واملواد ا ألولية ابهظة المثن ( أأي مصبوابت ا ألملنيوم‬
‫النقية)‪ ،‬واليت تتطلب استامثرا عاليا‪ ،‬وتاكليف عالية للتشغيل‪ ،‬وتشمل العامةل املكثفة‬
‫وتاكليف الطاقة‪.‬‬
‫يف العملية التقليدية‪ ،‬يمت تصنيع معدن ا ألملنيوم العايل النقاوة الباهظ المثن والكحول النتاج‬
‫أألكوكس يد ا ألملنيوم عايل النقاء‪ ،‬واذلي يمت بعد ذكل حتلهل ابملاء النتاج ا أللومينا املائية‪ .‬مث يمت‬
‫احلصول عىل ‪ HPA‬عن طريق اللكس نة‪.‬‬
‫تعد طريقة انتاج الالومينا احلديثة ابس تخدام طني أأملنيوم عايل اجلودة (اكؤولني) يف معلية‬
‫خصيصا للخام من الطرق ذات الكفاءة‬
‫ترش يح وترسيب حامض الهيدرولكوريك مت تطويرها ً‬
‫الاستامثرية العالية وتوافقها العايل مع البيئة‪(Dr. Michael Green 2018). .‬‬
‫‪10‬‬
‫الشلك (‪ )2‬يوحض املقارنة بني الطريقة التقليدية النتاج الالومينا والطرق احلديثة‬
‫‪11‬‬
‫يف عام ‪ ،1977‬نرشت ‪Direction des Recherches et du Développement‬‬
‫‪ Miniers Mission Arabie Saoudite‬وثيقة عن معليات اس تخراج ا أللومينا‪ .‬من بني‬
‫لك هذه العمليات املطورة‪ ،‬مل يمت العثور عىل أأي هجة انفست معلية ابير من الناحية‬
‫الاقتصادية وبد أأ بعضها و أكنه جتارب منضدية مت تطويرها اىل مس توى رايدي وليس صناعي‪.‬‬
‫يف عام ‪ ،2004‬بد أأت رشكة يف كندا (‪ ).Inc ،Orbite Technologies‬يف انتاج ا أللومينا‬
‫من الطني احملتوي عىل ا ألملنيوم بواسطة املعاجلة ابحلامض لكن ‪ Orbite‬أأوقفت نشاطها بعد‬
‫أأن أأعلنت أأهنا خرست ‪ 127‬مليون دوالر خالل ‪ 6‬س نوات من االنتاج‪.‬‬
‫يف الصني‪ ،‬ذكرت العديد من املصادر انتاج ا أللومينا من رماد الفحم املتطاير‪ .‬تمتثل العيوب‬
‫املهمة لهذه العمليات يف احملتوى العايل من الس يلياك واحملتوى املنخفض من ا أللومينا لهذه‬
‫اخلامات غري البوكسايتية الامر اذلي يؤدي اىل ارتفاع اس هتالك الطاقة أأثناء معلية‬
‫الاس تخالص‪ .‬اما من الناحية الفنية والاقتصادية‪ ،‬فان انتاج ا أللومينا من خام عايل اجلودة‬
‫أأسهل من اخلام منخفض ادلرجة‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬فان لكس نة هيدروكس يد الاملنيوم‬
‫املرتسب ‪ Al(OH)3‬اذلي يمت احلصول عليه يف معلية ابير أأسهل بكثري من لكس نة امالح‬
‫ا ألملنيوم مثل لكوريد الاملنيوم (‪ ،)AlCl3‬اذلي يمت احلصول عليه عن طريق املعاجلة احلامضية‬
‫للخامات غري البوكسايتية‪ .‬يف الونة ا ألخرية‪ ،‬أأجرى العديد من الباحثني دراسات ملحوظة‬
‫لتحسني كفاءة اسرتداد ا أللومينا من خام غري البوكسايت من خالل ادخال طرق جديدة‬
‫للمعاجلة املس بقة مثل التنش يط املياكنييك أأو تعديل العوامل اليت تؤثر عىل الاس تخالص‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫يمت انتاج معظم ا أللومينا التجارية يف العامل من خالل معلية ابير ابس تخدام البوكسايت كامدة‬
‫خام‪ .‬يرتكز انتاج البوكسايت يف عدد حمدود من البدلان الغنية خبامات البوكسايت وهذا اخلام‬
‫غري متاح بسهوةل لتلبية الطلب الصناعي املزتايد عىل انتاج ا أللومينا‪ .‬حددت بعض البدلان‬
‫اليت ال متتكل منامج البوكسايت موارد حملية بديةل الس تخراج ا أللومينا‪ .‬ذلكل‪ ،‬من الرضوري‬
‫البحث عن انتاج هذه املادة اخلام املهمة من خالل املوارد ا ألخرى املتاحة من املواد اخلام‬
‫اليت حتتوي عىل نس بة عالية من ا أللومينا وحمتوى قليل من أأوكس يد احلديد‪.‬‬
‫ميكن أأن تكون الاحتياطيات الضخمة من املواد احملتوية عىل ا ألملنيوم منخفضة ادلرجة وغري‬
‫تقليدية‪ ،‬مثل البوكسايت ذو النس بة العالية من الس يليكون‪ ،‬وا ألنورثوسايت‪ ،‬ورماد الفحم‬
‫املتطاير ‪ fly Ash‬مبثابة وس يةل فعاةل مصدر للمواد اخلام النتاج ا أللومينا‪.‬‬
‫يعترب الصلصال هو أأحد املواد اخلام املتعددة ا ألملنيوم اليت تتوزع عىل نطاق واسع يف العامل‪.‬‬
‫يتوي العديد من أأنواع الصلصال عىل ما يرتاوح بني ‪ ٪40-25‬من ا أللومينا واليت ميكن أأن‬
‫تكون كبديل مناسب خلام البوكسايت اذلي ميكن من خالهل اس تخالص ا أللومينا عالية‬
‫النقاوة‪.‬‬
‫تعد طريقة تلبيد اجلري احدى التقنيات الواعدة املناس بة ملعاجلة خامات ا ألملنيوم غري‬
‫البوكسايتية ومنخفضة ادلرجة اليت حتتوي عىل نس بة كبرية من أأوكس يد الس يليكون‪ .‬هذه‬
‫الطريقة لها العديد من املزااي اليت جتعلها أأكرث اقتصادا وقابةل للتطبيق‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫الفصل الثاين‬
‫الاكؤولني‬
‫‪ 1.1‬التعريف واخلصائص‬
‫الصلصال مادة ترابية تكون بالستيكية عندما تكون رطبة ولكهنا صلبة عند حرقها وتتكون‬
‫بناء عىل الرتكيب‪،‬‬
‫أأ ً‬
‫ساسا من جزيئات دقيقة من س يلياكت ا ألملنيوم املائية ومعادن أأخرى‪ً .‬‬
‫فهيي عبارة عن س يلياكت ا ألملنيوم املتبلورة اليت حتتوي عىل شوائب أأخرى‪ .‬ميكن أأن تكون‬
‫واندرا ما تكون من الزركون وا ألاباتيت‬
‫املكوانت الثانوية للطني عبارة عن حبيبات كوارتز‪ً ،‬‬
‫واجلرانيت وغريها وغال ًبا ما يتوي الصلصال عىل مواد مضافة مثل هيدروكس يدات احلديد‬
‫وميكن أأن يتوي الطني عىل مادة عضوية ومكيات صغرية من خصور املنغنزي ذات اللون‬
‫اخملرض‪.‬‬
‫الاكؤولني‪ ،‬أأو الطني الصيين‪ ،‬أأبيض اللون تقري ًبا‪ .‬ويمتزي عن غريه من أأنواع الطني الصناعي‬
‫بناء عىل جحم حبيباته ادلقيقة ولونه النقي‪ .‬ان القدرة العالية عىل التشتت يف املاء جيعلها صبغة‬
‫ً‬
‫مثالية‪(A. B. SlDeeba et al 2019).‬‬
‫ان املكون ا ألسايس يف خام الاكؤولني هو معدن الاكؤولينايت‪ ،‬وهو عبارة عن س يلياكت‬
‫ا ألملنيوم املائية يتكون من حتلل بعض املعادن الارضية مثل الفدلس بار‪.‬‬
‫وفقًا للتكوين املعدين‪ ،‬هناك أأربع مجموعات رئيس ية من الطني‪:‬‬
‫‬‫‬‫‬‫‪-‬‬
‫الاكؤولينايت )‪،(Al4(OH)8Si4O10‬‬
‫املونمتورلوانيت وهو س يلياكت رطبة معقدة من ‪ ،Mg ،Al‬و ‪.Na‬‬
‫االياليت وهو مركب الس يلياكت املايئ من ‪.Na ،Fe ،Mg ،Al‬‬
‫الهالوزويت )‪)Al4(OH)8Si4O10 × 4H2O‬‬
‫‪14‬‬
‫اضافة اىل املعادن السابقة فان الاطيان يتوي عىل ‪ 30‬نوعًا خمتلفًا من الطني النقي مضن هذه‬
‫نظرا خلصائصها املفيدة‬
‫الفئات‪ .‬احدى اجملموعات الفرعية للمونمتورلوانيت يه طني البنتوانيت‪ً .‬‬
‫جدً ا مثل اخلاصية الشعرية العالية‪ ،‬واخلصائص الريولوجية الفريدة‪ ،‬والتصلب‪ ،‬والدلونة‪،‬‬
‫والتسييل الانس يايب‪ ،‬ودرجة عالية من الانتفاخ‪ ،‬فض ًال عن درجة عالية من الكفاءة يف تبادل‬
‫دورا هم ًما يف صناعة حديثة‪ .‬تسمح اخلاصية الشعرية‬
‫الاكتيوانت ‪ ،M+‬فان الطني اليوم يلعب ً‬
‫العالية واملسامية للطني ابمتصاص مكيات كبرية من املاء‪ .‬املتغرية الانس يابية يه خاصية لبعض‬
‫أأنواع الطني عندما تعجن تصبح أأكرث لزوجة‪ .‬يزيد العجن أأيضً ا من قدرة التشكيل نتيجة للتغري‬
‫يف الطبيعة الكهرابئية لطبقات سطح الطني‪.‬‬
‫الانتفاخ هو اخلاصية املهمة ملعادن الطني اليت تتيح تطبيقها عىل نطاق واسع يف خمتلف الصناعات‬
‫يف جمال الهندسة اجليوتقنية والهندسة البيئية والتطبيقات الصناعية ا ألخرى‪ .‬ان ادلرجة العالية‬
‫من الكفاءة لتبادل الاكتيوانت ‪ M+‬انجتة عن اختالالت الشحنة يف هيلك الطني الناجت عن‬
‫تبادل ايوانت الاملنيوم ‪ Al+3‬الستبدال ايوانت الس يليكون الرابعية ‪ Si+4‬يف الصفاحئ الرابعية‬
‫السطوح‪ ،‬وايوانت املغنيس يوم الثنائية ‪ Mg2+‬الستبدال اكتيوانت الاملنيوم الثالثية ‪ Al3+‬يف‬
‫الصفاحئ الامثنية السطوح‪.‬‬
‫ابالضافة اىل اخلصائص الفزيايئية والكمييائية املذكورة أأعاله‪ ،‬يمتتع الطني مبزيات جيدة أأخرى‪،‬‬
‫مثل‪:‬‬
‫‪ ‬متوفرة حمل ًيا‪.‬‬
‫‪ ‬تعديهنا ومعاجلهتا ونقلها وصيانهتا ليست كثيفة الاس هتالك للطاقة‪.‬‬
‫‪ ‬ليست مرضة بصحة االنسان‪ ،‬أأي ال تسبب أأي انبعااثت ضارة‪ ،‬وال تسبب هتيج‬
‫اجلدل‪ ،‬أأو عدمية الراحئة‪ ،‬وال حتتوي عىل اضافات كمييائية‪ ،‬وال حتتوي عىل كهرابء‪،‬‬
‫ومتتص االشعاع الضار‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تعترب اضافات الطني أأكرث مالءمة للبيئة (مثل القش ونفاايت اخلشب والرمل وما اىل‬
‫ذكل)‪.‬‬
‫يسامه الطني يف توفري مناخ مرحي للغرفة من خالل امتصاص الرطوبة اليت تكون حتت‬
‫ظروف خمتلفة ويمت اطالقها يف الغرفة‪ ،‬وتنظمي درجة حرارة الغرفة عن طريق التربيد‬
‫يف الصيف والتدفئة يف مناخ الش تاء‪ ،‬وامتصاص الرواحئ‪.‬‬
‫اس تقرار ومتانة عنارص البناء املصنوعة من الطني تاكد تكون غري حمدودة‪.‬‬
‫ال تتطلب منتجات الطني ً‬
‫اراي اضافيًا‪.‬‬
‫عزال حر ً‬
‫الصلصال قابل العادة التدوير‪.‬‬
‫ان اللون ا ألبيض للمعادن اما ان يكون بشلك طبيعي أأو ميكن أأن ينتج بعد املعاجلة اليت من‬
‫خاللها يمت ازاةل املعادن واملركبات ا ألخرى اليت تعمل عىل تلوين اخلام باألوان اخرى‪ .‬من هجة‬
‫اخرى يسامه احلجم ادلقيق جلس اميت املعادن يف احلصول عىل اللون ا ألبيض من خالل معلية‬
‫تش تيت الضوء‪.‬‬
‫عىل الرمغ من وجود الاكؤولني يف مجيع أأحناء العامل‪ ،‬اال أأن الرواسب ذات البياض واللزوجة‬
‫املناس بة وغريها من اخلصائص املفضةل اندرة‪ .‬ومن املفارقات أأن أأفضل الرواسب ال توجد يف‬
‫الصني‪ .‬الوالايت املتحدة دلهيا ترس بات عالية اجلودة يف اجلنوب الرشيق‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫التطبيقات الصناعية للاكؤولني‬
‫يس تخدم الاكؤولني يف العديد من الصناعات بسبب خصائصه الفزيايئية والكمييائية الفريدة‬
‫ألنه خامل كمييائ ًيا عىل نطاق واسع نسبيًا من ا ألس الهيدروجيين‪ .‬الاكؤولني أأبيض اللون وهل‬
‫قوة تغطية أأو اخفاء جيدة عند اس تخدامه كصبغة أأو مكوسع يف ا ألغش ية املطلية وكذكل‬
‫ميكن اس تخدامه كامدة مالئة يف العديد من التطبيقات الصناعية مثل الورق والبالستيك‬
‫واملطاط وطالء ‪ PVC‬عىل ا ألسالك والاكبالت والسرياميك‪ .‬الشلك وجحم اجلس اميت‬
‫واللون والنعومة وعدم الكشط يه خصائص فزيايئية هممة بشلك خاص‪(A. B. SlDeeba .‬‬
‫)‪et al 2019‬‬
‫يعمل الاكؤولني عىل حتسني مظهر الورق ما جيعهل يمتزي ابللمعان والنعومة والسطوع والعتامة‪.‬‬
‫يسن الاكؤولني أأيضً ا العديد من اخلصائص ا ألخرى للورق مثل امتصاص احلرب وامتصاص‬
‫صبغة احلرب‪ ،‬تقليل ميل الورق اىل ظهور اخليوط ادلقيقة عىل السطح واخلشونة‪ ،‬واليت‬
‫بدورها تعزز قابلية طباعة الورق‪ .‬يس تخدم الورق عىل نطاق واسع يف معليات التغليف‬
‫ابلورق ويف الطباعة‪ .‬غذت أأنشطة التجارة االلكرتونية املزتايدة‪ ،‬ال س امي يف البدلان الناش ئة‪،‬‬
‫الطلب عىل التغليف الوريق‪ .‬ذلكل‪ ،‬فان منو صناعة الورق يكون مدفوع بسبب الطلب‬
‫املزتايد عىل الورق يف التعبئة والتغليف والوسائط املطبوعة‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫حتليل سوق الاكؤولني ‪:2027-2020‬‬
‫الاكؤولني هو نوع من الطني يوجد يف الصخور الرسوبية‪ .‬يمت اس تخدامه لتصنيع ا ألدوية للحد‬
‫من االسهال والكولريا‪ .‬يمت حقهنا أأحياانً للمساعدة يف وقف الزنيف‪ .‬وهو معدن س يلياكت‬
‫مركز‪ ،‬مع صفيحة واحدة رابعي السطوح من الس يلياك‪ .‬ميتاز اخلام خبصائص معينة مثل‬
‫النعومة والبياض ما جيعهل مناس ًبا لصناعة الورق ومواد الطالء املس تخدمة يف صناعة الورق‪.‬‬
‫عالوة عىل ذكل‪ ،‬يمت اس تخدام الاكؤولني لصناعة البالستيك والبولميرات‪.‬‬
‫يقدر جحم سوق الاكؤولني العاملي بنحو ‪ 3.1‬مليار دوالر أأمرييك يف عام ‪ 2020‬ومن املتوقع‬
‫أأن يصل اىل ‪ 4.1‬مليار دوالر أأمرييك حبلول عام ‪ ،2025‬مبعدل منو س نوي مركب قدره‬
‫‪ ٪5.5‬من عام ‪ 2020‬اىل عام ‪ .2025‬ويعزى منو السوق بشلك أأسايس اىل زايدة الطلب‬
‫عىل الاكؤولني من الصناعات ذات الاس تخدام الهنايئ مثل الورق والسرياميك وا ألدوات‬
‫الصحية وادلهاانت والطالء‪ .‬أأدى الطلب املزتايد عىل التغليف الوريق بسبب أأنشطة التجارة‬
‫االلكرتونية اىل زايدة احلاجة اىل الورق‪ .‬ارتفاع الطلب عىل بالط السرياميك يف قطاع البناء‬
‫يف الاقتصادات ذات الكثافة الساكنية العالية والناش ئة‪.‬‬
‫اس تحوذت منطقة أس يا واحمليط الهادئ عىل احلصة الأكرب من سوق الاكؤولني العاملي يف‬
‫عام ‪ ،2019‬تلهيا أأورواب و أأمرياك الشاملية‪ .‬الصني يه واحدة من أأكرب مس هتليك الاكؤولني يف‬
‫منطقة أس يا واحمليط الهادئ‪ .‬يشهد السوق يف منطقة أس يا واحمليط الهادئ ًمنوا بسبب التطور‬
‫الصناعي يف املنطقة وحتسن الظروف الاقتصادية‪ .‬يعد توفر احتياطيات الاكؤولني يف املنطقة‬
‫أأيضً ا أأحد العوامل الرئيس ية املسؤوةل عن منو الاكؤولني‪ .‬عالوة عىل ذكل‪ ،‬فان وجود بعض‬
‫الالعبني الرئيس يني يف املنطقة يليب الطلب املزتايد عىل الاكؤولني من العديد من الصناعات‬
‫ذات الاس تخدام الهنايئ‪ ،‬مما يسامه يف منو السوق‪(marketsandmarkets.com).‬‬
‫‪18‬‬
‫)‪Kaolin Market By Region (USD Billion‬‬
‫‪4.5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3.5‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2.5‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0.5‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2025‬‬
‫‪2024‬‬
‫‪South America‬‬
‫‪2023‬‬
‫‪2021‬‬
‫‪2022‬‬
‫‪Europe‬‬
‫‪Middle East & Africa‬‬
‫‪2020‬‬
‫‪2019‬‬
‫‪North America‬‬
‫‪2018‬‬
‫‪APAC‬‬
‫‪Source: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/kaolin-market-91196438.html‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )3‬يوحض سوق خام الاكؤولني حسب التقس اميت اجلغرافية‬
‫أأمه العوامل املؤثرة‪ :‬حتليل سيناريو السوق والاجتاهات والعوامل احملركة وحتليل التاأثري‬
‫نظرا‬
‫يعترب الاكؤولني مثال ًيا للتطبيقات يف صناعة السرياميك واللوحات واملواد الالصقة ً‬
‫لكثافته العالية وتكوينه الكمييايئ وملمسه ادلقيق وتكوينه اجلزييئ‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪،‬‬
‫تس تخدم امليتااكؤولني يف تطبيقات اخلرسانة والسمنت عىل نطاق واسع‪.‬‬
‫يساعد الاكؤولني يف توفري أأفضل مظهر للصفاحئ والورق‪ .‬تمتزي خصائصه ابلسطوع والنعومة‬
‫نظرا الحتوائه عىل‬
‫وعدم الشفافية‪ .‬يس تخدم الاكؤولني أأيضً ا يف متغريات الورق ا ألخرى ً‬
‫صبغة احلرب واحلرب‪ ،‬وتقليل امليل الاورق لظهور الوبر ادلقيق اضافة اىل اكساب الورق‬
‫الصالبة‪ ،‬مما يؤدي اىل حتسني نوعية الورق‪ .‬من املتوقع أأن تؤدي الزايدة يف اس تخدام‬
‫الاكؤولني يف التطبيقات املذكورة أأعاله اىل منو السوق‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫من املتوقع أأن يكون سوق الاكؤولني يف أس يا واحمليط الهادئ هو أأكرب سوق ومن املتوقع أأن‬
‫يمنو باأعىل معدل منو س نوي مركب‪ ،‬من حيث القمية‪ ،‬خالل فرتة التوقعات‪.‬‬
‫ان زايدة الطلب عىل الاكؤولني من الورق والسرياميك وا ألدوات الصحية وا أللياف الزجاجية‬
‫وادلهاانت والطالء واملطاط والبالستيك وغريها من صناعات الاس تخدام الهنايئ يه‬
‫العوامل الرئيس ية املسؤوةل عن منو سوق الاكؤولني‪.‬‬
‫تُس تخدم معلية الغسل ابملاء عىل نطاق واسع يف انتاج الاكؤولني املايئ بسبب القدرة عىل‬
‫الاحتفاظ ابملياه يف الطني‪.‬‬
‫بسبب جاحئة ‪ ،COVID-19‬واهجت العديد من الصناعات‪ ،‬مثل املواد الكمييائية واملواد‪،‬‬
‫حتدايت غري مس بوقة‪ .‬أأعاقت الاضطراابت اليت اصابت سالسل القمية بسبب االغالق‬
‫نظرا ألن الاقتصادات ختطط الحياء‬
‫املفاجئ للحدود الوطنية وادلولية منو السوق‪ .‬ومع ذكل‪ً ،‬‬
‫معلياهتا‪.‬‬
‫بد أأ الطلب عىل الاكؤولني يف الارتفاع مع اس تئناف العمليات يف صناعات املطاط‬
‫والبالستيك وادلهاانت والطالء واس تئناف أأنشطة البناء ورفع اجراءات االغالق عىل‬
‫مس توى العامل‪ .‬عالوة عىل ذكل‪ ،‬فان مشاريع البناء املؤجةل سابقًا جاهزة لالس تئناف‪ ،‬مما‬
‫يوفر فرصة أأكرب لالعبني يف سوق الاكؤولني الس تعادة احلياة الطبيعية‪ .‬تمنو صناعة تغليف‬
‫نظرا ألن املس هتلكني مييلون اىل طلب املنتجات الغذائية عرب‬
‫املواد الغذائية بشلك دينامييك ً‬
‫االنرتنت‪ .‬من املتوقع أأن تؤدي الزايدة يف الطلب عىل الاكؤولني يف العديد من التطبيقات‪،‬‬
‫مثل البناء والتعبئة والس يارات‪ ،‬والاستامثرات الكبرية من قبل الرشاكت املصنعة البارزة اىل‬
‫منو سوق الاكؤولني يف الس نوات القادمة‪.‬‬
‫‪20‬‬
‫املصادر غري البوكسايتية‬
‫يف نظرة رسيعة عىل املصادر غري البوكسايتية ل أللومينا جند ان هذه املصادر متوفرة بشلك‬
‫كبري ومتوزعة يف لك مناطق العامل‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬مت العثور عىل الطني ورماد الفحم‬
‫بكرثة يف العديد من البدلان وبذكل تفتح هذه املواد الطريق ملنتجي ا أللومينا لغرض الاس تفادة‬
‫مهنا مكصادر حممتةل ل أللومينا‪ .‬متتكل الوالايت املتحدة ا ألمريكية و أأسرتاليا رواسب كبرية من‬
‫الطني عايل ا أللومينا مثل الاكؤولني اما كندا دلهيا املصدر الأكرث وفرة من أأنورثوسايت‪.‬‬
‫ان انتاج الطني بطرق التعدين التقليدية يعترب من معليات الاس تخراج املعدين الرخيصة‬
‫نظرا ألن الطني مقاوم للتاأثريات اخلارجية عند تسخينه يف درجات‬
‫والسهةل بشلك كبري‪ً .‬‬
‫حرارة عالية‪ ،‬فقد مت اس تخدامه كامدة مالئة ويف املعاجلات السطحية للورق‪ ،‬كذكل مت‬
‫اس تخدامه كامدة مالئة يف انتاج الصبغ وكامدة موسعة أأيضا‪ ،‬أأو كامدة مالئة للمطاط‪ ،‬أأو كامدة‬
‫مالئة للبالستيك‪ ،‬أأو عوامل مساعدة يف معليات التكسري‪ ،‬أأو ا ألمسنت‪ ،‬واحلرارايت‪،‬‬
‫والسرياميك‪.‬‬
‫انتاج ا أللومينا من اخلامات غري البوكسايتية‬
‫تعترب معلية املعاجلة ابحلامض متبوعًة ابلتنش يط احلراري واملعاجلة ابملاء أأو ابحمللول القلوي‬
‫متبوعًا بتلبيد خليط اجلري أأو الصودا واجلري من العمليات الرئيس ية املطورة النتاج ا أللومينا‬
‫من اخلامات غري البوكسايت‪.‬‬
‫ان ازاةل الس يلياك بسبب قابليهتا لذلوابن قبل كربنة حماليل الالومينات عن طريق املعاجلة‬
‫ابلقاعدة ومن مث ازاةل احلديد املذاب قبل ترسيب ا أللومينا عن طريق املعاجلة ابحلامض‬
‫يسبب صعوابت كبرية‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬من بني هذه العمليات‪ ،‬يمت اعطاء معلية املعاجلة ابحلامض‬
‫مزيدً ا من الرتكزي والاهامتم‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫يعترب التنش يط احلراري للخام قبل خطوة املعاجلة ابحلامض من أأقدم طرق املعاجلة املس بقة‬
‫املس تخدمة النتاج ا أللومينا من اخلامات الغري بوكسايتية‪ .‬يف الونة ا ألخرية‪ ،‬مت اجراء العديد‬
‫من ادلراسات لتحسني كفاءة معلية املعاجلة ابحلامض من خالل تطبيق مراحل أأكرث مالءمة‬
‫واقتصادية عىل العملية‪ .‬حتاول هذه العمليات اجلديدة ادخال تعديل يف مرحةل املعاجلة املس بقة‬
‫عن طريق حتسني التنش يط احلراري أأو اس تخدام التنش يط املياكنييك الناجت عن الطحن‬
‫املكثف ابس تخدام املطاحن عالية الطاقة‪.‬‬
‫تنش يط اخلامات غري البوكسايتية‬
‫ان املعاجلة املس بقة املعروفة أأو طريقة التنش يط للخامات غري البوكسايت مثل الطني عايل‬
‫ا ألملينوس يلياكت والرماد املتطاير للفحم قبل املعاجلة ابحلامض النتاج ا أللومينا تسمى بعملية‬
‫التنش يط احلراري‪.‬‬
‫يمت تعديل البنية املس تقرة للمعادن غري البوكسايت خالل معلية التنش يط احلراري ليك تتحول‬
‫اىل بنية غري مس تقرة حيث يتحول ماء التبلور يف هيلكها عىل التوايل اىل طور البخار‬
‫ويشلك دهييدروكس ياليت‪ ،‬والأكسدة‪ ،‬وانتقال الاكتيون اىل مواقع خمتلفة‪ ،‬وتفكك الهيلك‪.‬‬
‫أأيضً ا‪ ،‬يبدو تركيهبا غري متبلور وقابل لذلوابن يف ا ألحامض اخملففة‪.‬‬
‫وموفرا للوقت ملعادن‬
‫متثل املعاجلة املياكنيكية مبطاحن الكرة عالية الطاقة بدي ًال أخر متا ًحا ً‬
‫س يلياكت ا ألملنيوم غري املتبلورة مقا نر ًة ابلتنش يط احلراري‪ .‬يقلل التنش يط املياكنييك من‬
‫درجة حرارة التحلل‪ ،‬مثل درجة الاضطراب اليت قد يمت حذفها متا ًما عن طريق التنش يط‬
‫احلراري‪ ،‬ويسمح بزايدة رسعة التفاعل‪ ،‬ويزيد من كفاءة املذيب‪ ،‬ويسن انتقائية املعاجلة‬
‫وكفاءة امتصاص الاكشف‪ .‬ونتيجة ذلكل‪ ،‬فانه يزيد من مساحة السطح احملددة للمعادن‪،‬‬
‫‪22‬‬
‫وعدم الانتظام الهيلكي‪ ،‬واجلاذبية الصغرى‪ ،‬وتغري شلك البنية البلورية للمعادن‪ ،‬وتشكيل‬
‫مرحةل جديدة أأكرث عرضة لذلوابن‪ ،‬ومييل اىل تقليل درجة حرارة اللكس نة‪.‬‬
‫تاأثري التنش يط احلراري‬
‫تؤدي طريقة املعاجلة احلرارية ومن مضهنا اللكس نة اىل حتسني التغيريات الهيلكية أللواح‬
‫س يلياكت الصفاحئ الطينية‪ .‬ويشلك نزع الهيدروكس يل الآلية الرئيس ية لهذا النوع من‬
‫التنش يط احلراري‪ .‬وتصبح معلية املعاجلة احلامضية الس تعادة ا ألملنيوم بدون هذه املعاجلة‬
‫احلرارية غري فعاةل‪ .‬عندما تمت معلية املعاجلة احلامضية للصلصال املنشط ابحلرارة ابس تخدام‬
‫فان حمتوايهتا املعدنية تذوب يف احمللول وترتك وراءها الهيلك البنايئ ل ألطيان املتكون من‬
‫الس يلياك (‪ .)SiO2‬يعمل تسخني الاكؤولني عند درجة حرارة أأعىل من ‪ 550‬درجة مئوية‬
‫مصحواب بفقدان مجموعات‬
‫عىل حتويل الاطيان اىل طور امليتااكؤولني وهو مادة غري متبلورة‬
‫ً‬
‫بنية الهيدروكس يل وتغيري ترتيب ذرات الس يليكون وا ألملنيوم وتقليل الصفاحئ الامثنية‬
‫السطوح‪ ،‬وابلتايل ظهور خاميس ورابعي التنس يق من ا ألملنيوم‪ .‬اما عند حوايل درجة ‪480‬‬
‫درجة مئوية‪ ،‬فيمت التخلص من املادة العضوية واملاء من بنية الاكؤولني وتزداد مساحته‬
‫السطحية‪ ،‬وتظهر ذروة ماصة للحرارة مرتبطة بزنع الهيدروكس يل‪.‬‬
‫عند درجة حرارة ‪ 550‬درجة مئوية‪ ،‬يبد أأ الاكؤولني يف التكتل ويمت احلصول عىل سطح‬
‫مسايم جديد مبساحة سطح عالية مقارنة اب ألطيان غري املعاجلة‪ .‬ولكن عند درجة حرارة‬
‫أأعىل‪ ،‬مثل ‪ 850‬درجة مئوية‪ ،‬تدخل اجلس اميت يف مرحةل التلبيد وتتناقص املساحة‬
‫السطحية‪ .‬عند ‪ 860‬درجة مئوية‪ ،‬يس متر نزع الهيدروكس يل املتبقي من السميكتايت واذلروة‬
‫الطاردة للحرارة الرتيبة يف الظهور حىت هناية منحىن التحليل احلراري التفاضيل‪.‬‬
‫ارتبط هذا السلوك ابعادة بلورة املادة املتحلةل اىل مرحةل أأكرث اس تقر ًارا‪ .‬الطور الوحيد‬
‫املس تقر الوس يط من الطني اخلام س يلياكت ا ألملنيوم هو املواليت‪ .‬يؤدي تسخني معادن‬
‫‪23‬‬
‫الس يلاميانيت (الس يلاميانيت وا ألندلوسايت والاكايانيت) والبوكسايت ومزجي من الطني حىت‬
‫‪ 1200‬و‪ 1400‬درجة مئوية يف الظروف احلرارية اىل تكوين املواليت‪.‬‬
‫مت اجراء العديد من ادلراسات لتقيمي توصيف اخلامات اليت يمت تنش يطها حرار ًاي‪ .‬يف حاةل‬
‫املواد اخلام غري البوكسايت‪ ،‬مت تقيمي طني املصدر الاكؤوليين عىل نطاق واسع‪ .‬مت الاشارة‬
‫اىل ظهور ثالثة تفاعالت كمييائية أأثناء املعاجلة احلرارية خلام الاكؤولني عند درجات حرارة‬
‫خمتلفة‪ .‬تكوين امليتااكؤولني عند ‪ 660-420‬درجة مئوية واكاليت‬
‫تكون امليتااكؤولني عند درجة حرارة بني ‪ 600 – 420‬درجة مئوية‬
‫)‪(1‬‬
‫‪Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O→Al2O3⋅2SiO2 + 2H2O‬‬
‫حتلل امليتااكؤولني اىل اكما‪-‬الومينا عند درجة حرارة ‪ 980‬درجة مئوية‬
‫)‪(2‬‬
‫)‪Al2O3⋅2SiO2→γ−Al2O3 + 2SiO2 (amorphous‬‬
‫تكون املواليت عن طريق اعادة تبلور املادة الغري متبلورة عند ‪ 1100‬درجة حرارية‬
‫)‪(3‬‬
‫‪3γ−Al2O3 + 2SiO2→3Al2O3⋅2SiO2‬‬
‫ذروة الاكؤولني املنشط‬
‫عند ‪ 1150-900‬درجة مئوية ملدة ‪ 15‬دقيقة ختتفي يف أأمناط حتليل حيود ا ألشعة الس ينية‪،‬‬
‫وظهور ذروة حيود غري مامتثل غري مامتثل للميتااكؤولني‪ .‬وقد مت التوصل اىل انه عند درجات‬
‫حرارة أأقل من ‪ 500‬درجة مئوية‪ ،‬ال تتغري مقم املونمتورلوانيت لطني البنتوانيت اليت حتتوي‬
‫بشلك رئييس عىل املونمتورلوانيت والكوارتز واملعادن ا ألخرى (اكولينايت ومسكوفايت)‬
‫امللكسن عند ‪ 1000-125‬درجة مئوية؛ لكن مقم الاكؤولني ختتفي عند درجة احلرارة هذه‪.‬‬
‫‪24‬‬
‫عند ‪ 1000‬درجة مئوية‪ ،‬يمت مالحظة مقم الكوارتز فقط‪ .‬يعزى ذكل اىل حتول الاكؤولني اىل‬
‫ميتااكؤولني‪ .‬وقد مت اقرتاح أأن عدم انتظام الاكؤولني النشط حرار ًاي املونمتورلوانيت يتناسب‬
‫مع طبيعة وبنية املواد اخلام ودرجة حرارة التنش يط أأيضً ا‪.‬‬
‫معلية املعاجلة ابحلامض‬
‫تعترب معلية املعاجلة ابحلامض واحدة من أأكرث التقنيات املس تخدمة ش يوعًا يف اس تخالص‬
‫اقتصاداي‪،‬‬
‫املعادن يف احملاليل املائية‪ .‬تعد معاجلة املعادن بطريقة املعاجلة احلامضية اجر ًاء‬
‫ً‬
‫وصديقًا للبيئة يف الغالب‪ ،‬ويس هتكل طاقة أأقل‪ ،‬ودليه القدرة عىل معاجلة اخلامات منخفضة‬
‫ادلرجة‪.‬‬
‫بشلك عام‪ ،‬تتفاعل معادن س يلياكت ا ألملنيوم كمييائ ًيا مع احملاليل القلوية‪ ،‬لكن احملاليل تظل‬
‫غري مس تقرة بسبب ترسيب مركبات الس يلياكت املعقدة املرطبة‪ .‬ومن مث‪ ،‬فان اس تخالص‬
‫ا أللومينا من هذه ا ألنواع من الراكز ابس تخدام املذيبات القلوية ليس فعا ًال ذلكل يمت اجراء‬
‫املزيد من املعاجلة ابحلامض للطني أأكرث فعالية من الناحية الاقتصادية‪ .‬تتضمن معلية املعاجلة‬
‫اب ألحامض اس تخدام حامض مناسب الس تخالص ا ألملنيوم من الراكز‪.‬‬
‫مت اجراء البحث والتطوير حول املعاجلة احلامضية ملصادر معدنية غري البوكسايت‬
‫الس تخالص ا أللومينا‪ .‬ميكن تلخيص تسلسل العمليات الس تخالص ا أللومينا يف أأربع‬
‫خطوات أأساس ية‪ )1( :‬املعاجلة املس بقة خلامات الطني عن طريق التنش يط احلراري‬
‫واملياكنييك‪ ،‬لتحسني معلية الاذابة خالل مرحةل املعاجلة؛ (‪ )2‬املعاجلة احلامضية للخام املعاجل‬
‫مس بقًا يف حملول (او حماليل) حامضية مناس بة؛ (‪ )3‬ترسب ملح ا ألملنيوم الناجت أأثناء معلية‬
‫املعاجلة؛ و (‪ )4‬حتويل ملح ا ألملنيوم املرتسب اىل أألومينا عن طريق حتميص الناجت (الشالكن‬
‫‪ 5‬و‪(Barry T. S. 2018).)6‬‬
‫‪25‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )4‬يوحض العملية ا ألساس ية النتاج الالومينا من الاطيان الصناعية‬
‫اخملطط رمق (‪ )5‬يوحض العملية ا ألساس ية النتاج الالومينا بطريقة املعاجلة احلامضية‬
‫‪26‬‬
‫اذابة الطني يف احمللول احلاميض‬
‫ترتبط حركية احنالل معادن س يلياكت ا ألملنيوم ار ً‬
‫تباطا وثيقًا ببنيهتا البلورية أأثناء املعاجلة‬
‫احلامضية علام باأن هذه املعادن تعرف بقابلية ذوابهنا املنخفضة وبطء احناللها‪ .‬تمتزي البنية‬
‫البلورية لهذه املعادن بروابط تسامهية أأو أأيونية قوية ‪ Si-O‬تشلك طبقات رابعية السطوح‪،‬‬
‫وروابط أأيونية ‪ .Al-O‬ذلكل‪ ،‬أأثناء احنالل معادن الطني يف احلامض‪ ،‬لوحظ انتقال كبري‬
‫للأملنيوم وترسب الس يليكون‪(Barry T. S. 2018).‬‬
‫ميكن تفسري حقيقة املعاجلة املعدنية ابلطور الرطب يف هذه العملية من خالل التحلل البطيء‬
‫ملعادن س يلياكت ا ألملنيوم‪ .‬يف حاةل اس تخدام احلوامض املركزة يف درجة الغليان فان تتفاعل‬
‫أأيوانت ‪ H+‬من امحلض تتفاعل مع روابط ‪ Al-O‬لتحل حمل ا أليوانت ‪ .Al+3‬ويف الوقت‬
‫نفسه‪ ،‬يمت تشكيل مجموعات حامض ا ألورثوس يليس يك غري املس تقرة ‪ Si(OH)4‬أأو‬
‫‪ H4SiO4‬يف حماليل احلامض الساخن‪ .‬من املقبول عىل نطاق واسع أأن احنالل طبقة ثنائية‬
‫الاوكتاهدرا من الاكؤولينايت حتت حملول حاميض يتبع هذا التفاعل الكمييايئ‪ .‬يف هذا‬
‫التفاعل‪ ،‬ميثل ‪ SiO2 (aq) H4SiO4‬او اذابة ‪.Si‬‬
‫‪Al2Si2O5 (OH)4(kaolinite) + 6H+ →2Al3+ + 2SiO2(aq) + 5H2O‬‬
‫)‪(4‬‬
‫مت دراسة أآليات فك وتشكيل الروابط أأثناء تكوين أأيوانت ‪ Al+3‬و‪ H4SiO4‬كام هو معروض يف‬
‫املعادةل‪ .)4( .‬لقد ذكروا أأن أأيوانت ‪Al+3‬و ‪ H4SiO4‬تتشلك بعد انكسار الروابط املتتالية بني‬
‫هيالك ‪ Al-O-Si‬و‪ Al-OH-Al‬و‪ .Si-O-Si‬ومع ذكل‪ ،‬يف حاةل معادن س يلياكت ا ألملنيوم مثل‬
‫الاكؤولني‪ ،‬فان حساب اجاميل الرتكزي املقاس لـ ‪ total) ،Al (mAl‬يف احمللول معقد‪ .‬ألن ‪+ Al3‬‬
‫أأيوانت تتحلل مع أأيوانت ‪ OH‬لتكوين مجمعات أأيوانت مثل ‪ Al (OH)+2‬و‪( Al (OH)−4‬ماكئف‬
‫‪ 5‬و‪ .)6‬اذن‪ ،‬اجاميل ‪ mAl‬يف احمللول هو مجموع تركزي ‪Al+3‬و‪ Al (OH)+2‬و‪Al (OH)-4‬‬
‫)‪(5‬‬
‫‪Al2Si2O5 (OH)4 + 2H+ ↔ 2Al(OH)2+ + 2SiO2 + 2H2O‬‬
‫‪27‬‬
‫)‪(6‬‬
‫‪Al2Si2O5 (OH)4 + 3H2O ↔ 2Al(OH)4- + 2H+ + 2SiO2‬‬
‫تبني العالقة اللوغاريمتية للمواللية اللوغاريمتية ل ألنواع ‪ Al‬مقابل ثوابت التوازن لهذه التفاعالت ودرجة‬
‫امحلوضة يف احمللول املوحض يف الشلك (‪ )7‬أأنه بزايدة الرمق الهيدروجيين للمحلول‪ ،‬فان تركزيات ‪Al+3‬‬
‫و‪ Al(OH)+2‬ينخفض‪ ،‬ويزيد تركزي ‪ .Al (OH)4‬عند ا ألس الهيدروجيين‪ ،‬حيث تتساوى‬
‫تركزيات ‪ Al(OH)+2‬و ‪ Al(OH) 4‬تقري ًبا‪ ،‬يُظهر الاكؤولني حدً ا أأدىن يف قابليته لذلوابن‪.‬‬
‫ميكن اش تقاق قابلية ذوابن مماثةل ملعادن س يلياكت ا ألملنيوم ا ألخرى مثل البايروفياليت (الشلك‬
‫‪ .)7‬ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬يعرض اجلدول ‪ 4‬التفاعالت الكمييائية الحنالل بعض معادن س يلياكت‬
‫ا ألملنيوم يف احملاليل احلامضية‪(Barry T. S. 2018).‬‬
‫‪28‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )6‬يوحض العالقة اللوغاريمتية للمواللية اللوغاريمتية ل ألنواع ‪ Al‬مقابل ثوابت التوازن لهذه التفاعالت ودرجة‬
‫امحلوضة يف احمللول‬
‫‪29‬‬
‫ا ألحامض الأكرث اس تخدا ًما ملعاجلة الطني ورماد الفحم املتطاير يه حامض الكربيتيك (‪)H2SO4‬‬
‫ومحض النرتيك (‪ )HNO3‬وحامض الهيدرولكوريك (‪ )HCl‬وحامض الكربيتوز ‪ .H2SO3‬يمت‬
‫حتديد أأي من هذه ا ألحامض اليت ميكن اس تخدامه من خالل حساب اللكف التشغيلية وليس عىل‬
‫اساس قدرهتا عىل التفاعل مع املعادن‪ .‬يف حاةل اس تخدام حامض الكربيتيك ‪ ،H2SO4‬فان لكفة‬
‫احلامض منخفضة‪ ،‬ولكن لكفة حتميص كربيتات ا ألملنيوم املتبلورة اىل أأوكس يد الكربيتات مرتفعة‪ .‬اما‬
‫يف حاةل اس تخدام حامض النرتيك ‪ ،HNO3‬فان تلكفة املعاجلة للحصول عىل نرتات ا ألملنيوم‬
‫املتبلورة منخفضة‪ ،‬ولكن لكفة احلامض مرتفعة‪ .‬اما اذا مت اس تخدام حامض الهيدرولكوريك‪ ،‬فان‬
‫تلكفة حتلل لكوريد ا ألملنيوم تتوسط لكفة احلوامض السابقة‪ (Barry T. S. 2018).‬كام يه موحضة‬
‫ابجلدول رمق (‪ )1‬التايل‬
‫اجلدول رمق (‪ )1‬يوحض مقارنة بني لكف املعاجلة احلامضية للاكؤولني‬
‫عالوة عىل ذكل‪ ،‬منذ الس تينيات عندما مت استبدال حامض الكربيتيك حبامض الهيدرولكوريك يف‬
‫العديد من التفاعالت اليت تنطوي عىل أأوكس يد احلديد‪ ،‬ومن املعروف اس تخدام حامض‬
‫الهيدرولكوريك يف التعدين الرطب ‪ Hydrometallurgy‬للعديد من العمليات مثل تنقية خام‬
‫القصدير منخفض ادلرجة‪ ،‬واملعاجلة احلامضية لالملنايت‪ ،‬وانتاج فوسفات ثنايئ الاكلس يوم‪،‬‬
‫والغس يل‪ .‬من الاكؤولني وا ألنورثوسايت‪ .‬اخلصائص الرئيس ية للمعاجلة حبامض الهيدرولكوريك يه‬
‫درجة حرارة التفاعل املنخفضة‪ ،‬ولكفة قليةل مع اماكنية التفاعل عند الضغط اجلوي‪ ،‬وقابلية ذوابن‬
‫الس يلياك املنخفضة‪ ،‬والفصل احملمتل خمللفات املواد الصلبة اللكية دون فقدان نس بة كبرية من احلامض‬
‫والتبلور الانتقايئ لـ ‪ ،AlCl3.6H2O‬والتطور للتكنولوجيا الصناعية املرحبة لزايدة تفكك املواد‬
‫اخلام‪(Barry T. S. 2018).‬‬
‫‪30‬‬
‫املعاجلة حبامض الهيدرولكوريك‬
‫من الناحية الاقتصادية‪ ،‬مت التاأكيد اس تخدام حامض الهيدرولكوريك ألجراء املعاجلة ابحلامض عىل‬
‫أأنه الطريقة الأكرث جاذبية والواعدة وقد يكون قاب ًال للتطبيق النتاج ا أللومينا من خامات غري‬
‫ساسا من‬
‫البوكسايت‪ .‬يف املعاجلة حبامض الهيدرولكوريك يمت تنقية احمللول احلامل املش بع املكون أأ ً‬
‫أأيوانت ا ألملنيوم واحلديد‪ ،‬وتمت ازاةل أأيوانت احلديد عن طريق الاس تخالص ابملذيبات‪ .‬اما الاملنيوم‬
‫فيمت ترسيبه من احمللول املنقى املتبقي مكلح ‪ AlCl3.6H2O‬عن طريق التبخر أأو الرتسيب ليك‬
‫يتحلل هذا امللح اللكوريدي عند درجة حرارة مرتفعة ‪ 1200-1000‬درجة مئوية اىل الومينا‪.‬‬
‫مت التوصل اىل اس تخالص ا أللومينا من طني الاكؤولينايت املنشط حرار ًاي بدرجة حرارة ‪ 600‬درجة‬
‫مئوية يليه املعاجلة حبامض الهيدرولكوريك وقد مت احلصول عىل نقاوة الالومينا الناجتة اىل ‪٪80.96‬‬
‫‪ Al2O3‬بعد الرتسيب وحتميص مركبات ا ألملنيوم عند ‪ 900‬درجة مئوية‪ .‬مت احلصول يف حاةل معاجلة‬
‫أأخرى ابحلامض اىل ‪ Al2O3 ٪94.78‬من طني الاكؤولني النشط مياكنيكيًا ملدة ‪ 20‬ساعة‪.‬‬
‫ذكرت نتاجئ اس تخالص ا ألملنيوم عن طريق املعاجلة حبامض الهيدرولكوريك خلام الطني امللكسن‬
‫واملطحون بشلك كبري واذلي يتوي بشلك أأسايس عىل البايروفياليت‪ ،‬وهو معدن‬
‫أألومينوس يلياكت مايئ ذو طبقات هل خصائص حرارية جوهرية مثل التاكل‪ .‬اكنت هذه يه املرة‬
‫ا ألوىل اليت يمت فهيا تقيمي خام البايروفياليت مكصدر بديل للبوكسايت‪ .‬مت معاجلة خام ابملعاجلة‬
‫احلامضية خلام مت تنش يطه حراراي عند ‪ 800‬درجة مئوية بعدها املعاجلة يف ‪ 4‬مول‪/‬لرت حامض‬
‫الهيدرولكوريك ملدة ‪ 24‬ساعة عند ‪ 108‬درجة مئوية مع ‪ 20‬لرت‪/‬كجم نس بة املادة الصلبة اىل املادة‬
‫السائةل وجد أأن مكية ا ألملنيوم املس تخرجة تزيد من ‪ ٪10.57‬للخام اىل ‪ .٪35.6‬يف ظل ظروف‬
‫مماثةل من الرتش يح وبدون معاجلة حرارية‪ ،‬أأدى الطحن املكثف للخام ملدة ‪ 50‬دقيقة اىل زايدة‬
‫اس تخالص ا ألملنيوم اىل ‪ .٪73.09‬يوحض اخملططات ‪ 7‬و‪ 8‬نتاجئ اس تخالص ا ألملنيوم والتغريات‬
‫الكتلية يف خام اخلام أأثناء اللكس نة والطحن الشديد‪(Barry T. S. 2018).‬‬
‫‪31‬‬
‫اخملططات (‪ )7‬و (‪ )8‬توحض نتاجئ اس تخالص ا ألملنيوم والتغريات الكتلية يف خام اخلام أأثناء اللكس نة والطحن الشديد‬
‫املعاجلة احلامضية حبامض الكربيتيك‬
‫يعترب حامض الكربيتيك ‪ H2SO4‬أأرخص ابملقارنة مع لك من حامض الهيدرولكوريك ‪ HCl‬وحامض‬
‫النرتيك ‪ HNO3‬ذلكل يمت اس تخدام حامض الكربيتيك يف العمليات التعدينية الرطبة الس تخالص‬
‫املعادن الثقيةل يف وسط من ‪ .H2SO4‬لكن حامض الكربيتيك اذا مت اعتبار ‪ H2SO4‬كعامل اذابة‬
‫أأثناء املعاجلة احلامضية فان هل خاصية أأقل جودة و أأقل مالءمة لعمليات الاسرتداد املتتالية مقا نر ًة‬
‫حبامض الهيدرولكوريك يف ظل نفس ظروف املعاجلة احلامضية‪.‬‬
‫التحدايت ا ألخرى اليت تواجه اس تخدام حامض الكربيتيك ‪ H2SO4‬تمتثل يف اجلرعة الزائدة من‬
‫احلامض‪ ،‬اضافة اىل صعوبة فصل كربيتات ا ألملنيوم عن بقااي مرحةل املعاجلة ابحلامض؛ السبب‬
‫الرئييس هو درجة احلرارة العالية جدً ا الالزمة لتحلل كربيتات ا ألملنيوم املائية‪ ،‬واليت تقدر بنحو‬
‫‪ 1350‬درجة مئوية‪(Barry T. S. 2018) .‬‬
‫الس تعادة ا أللومينا من خامات غري البوكسايت مت تركزي اجلهود عىل كفاءة املعاجلة ا ألولية حبامض‬
‫الكربيتيك بعد ذكل يتبع حبامض الهيدرولكوريك وقد وجد ان ا أللومينا املس تخلصة من اخلام مت‬
‫مقارنهتا اب أللومينا املنتجة بطريقة ابير ووجدوا أأنه ابس تخدام حامض الكربيتيك ‪ H2SO4‬فقط‪ ،‬تكون‬
‫درجة صهر ا أللومينا املس تعادة منخفضة‪ .‬ولكن عندما مت اس تخدام حامض الكربيتيك متبوعا حبامض‬
‫الهيدرولكوريك فان معدل الاس تخالص يزداد بنس بة ‪ ٪10‬اذ بلغت مكية ا أللومينا املس تخلصة‬
‫‪ .٪99.7‬ان التفاعالت الرئيس ية اليت حتدث أأثناء معلية املعاجلة احلامضية كام يف اجلدول ‪.6‬‬
‫‪32‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )2‬يوحض التفاعالت الرئيس ية اليت حتدث أأثناء معلية املعاجلة احلامضية‬
‫ابملقارنة مت اجراء املعاجلة احلامضية خلام غري ملكسن وخام مت اجراء اللكس نة عليه عند ‪ 600‬درجة‬
‫مئوية وطحن خام ا أللوانيت يف مطحنة كروية كوكبية يف الظروف الاعتيادية ملدة ‪ 15‬و‪ 45‬و‪90‬‬
‫دقيقة يف ‪ 1‬مول‪/‬لرت ‪.H2SO4‬‬
‫أأن أأكرب مكية من ا أللومينا املس تخرجة من احمللول اكنت ‪ Al2O3 ٪6‬للخام غري امللكسن‪٪50 ،‬‬
‫‪ Al2O3‬للخام امللكسن‪ ،84 ،78 ،‬و‪ Al2O3 ٪89‬للخام املطحون اعامتدا عىل ازدايد وقت الطحن‪.‬‬
‫املعاجلة احلامضية حبامض النرتيك‬
‫يف الونة ا ألخرية‪ ،‬ابلنس بة للعمليات املطورة النتاج ا أللومينا من مصادر غري البوكسايت‪ ،‬ال يمت‬
‫اس تخدام حامض النرتيك ‪ HNO3‬كوس يط مناسب للمعاجلة احلامضية للخامات ويرجع ذكل اىل‬
‫لكفة احلامض املرتفعة مقارنة بـلك من حامض الهيدرولكوريك وحامض الكربيتيك‪ .‬تعود املزية‬
‫الرئيس ية حلامض النرتيك ‪ HNO3‬اىل ان حتلل نرتات ا ألملنيوم غري املايئ (‪)Al(NO3)3∙9H2O‬‬
‫يكون أأسهل من التحلل ابس تخدام حامض الهيدرولكوريك او الكربيتيك‪ .‬ان درجة احلرارة املقدرة‬
‫لتحلل املركب (‪ )Al(NO3)3.9H2O‬يه ‪ 250‬درجة مئوية‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬اختار العديد من الباحثني‬
‫‪ HNO3‬ملعاجلة معادن طني الاملنيوم النتاج ا أللومينا‪(Barry T. S. 2018).‬‬
‫‪33‬‬
‫تعمتد معلية املعاجلة حبامض النرتيك ‪ HNO3‬عىل أأساس عدم قابلية احلديد لذلوابن يف حماليل نرتات‬
‫ا ألملنيوم ا ألساس ية اذ ترتسب مكية صغرية من احلديد املذابة يف احمللول عن طريق الرتسيب‪ .‬يمت‬
‫فصل الس يلياك وبقااي احلديد عن طريق الرتش يح‪ .‬يمت اعادة تدوير سائل نرتات ا ألملنيوم ا ألسايس‬
‫املتبقي بعد تبلور (‪ )Al(NO3)39H2O‬لغرض حسب الالومينا منه بواسطة معلية الهضم الكميياوي‬
‫‪ .digestion‬يتبع ذكل غسل أأاكس يد النيرتوجني وخبار املاء حبامض النرتيك املركز‪ ،‬ومن مث يتبع‬
‫ذكل حتلل البلورة عند درجة حرارة ‪ 200‬درجة مئوية اىل الومينا‪ .‬بعد ذكل‪ ،‬يمت حتويل ا أللومينا‬
‫املس تعادة اىل ‪ α - Al2O3‬عن طريق اللكس نة يف فرن دوار (الشلك ‪.)10‬‬
‫‪Barry T. S. 2018, Thermal and Mechanical Activation in Acid Leaching Processes of Nonbauxite‬‬
‫‪Ores Available for Alumina Production—A Review, Mining Metallurgy & Exploration · December‬‬
‫‪2018 DOI: 10.1007/s42461-018-0025-7‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )9‬يوحض املعاجلة احلامضية خلام الاكؤولني حبامض النرتيك‬
‫‪34‬‬
‫خام الاكؤولني‬
‫تعترب اطيان الاكؤولني احدى الرواسب املهمة ل ألطيان ذات الاس تخدامات املتعددة ومتتد‬
‫خربة الانسان يف التعامل مع هذه الاطيان اىل معق زمين كبري ابلقياس مع العديد من‬
‫الرواسب املعدنية ا ألخرى‪ .‬يعرف الاكؤولني ابنه أأحد املعادن الطينية املتكونة بفعل التجوية‬
‫الكمييائية والتحويرات الالحقة عليه وان تركيبه الكميياوي يتوي عىل س يلياكت الاملنيوم‬
‫املائية مع بعض احلديد واملغنيس يوم وشوائب أأخرى‪(Mohamad A. I., 2017).‬‬
‫تعد معلية اس تخراج هذه الاطيان من العمليات السهةل اذ ميكن قلعها ابملعدات الثقيةل او‬
‫الاعتيادية ابس تثناء بعض املواقع اليت تتطلب معلية تفجري الصخور الغطائية ويه ذات أألوان‬
‫بيضاء وملونة و أأطيان الفلنت‪ .‬تتداخل خامات الرمال وخصور ادلولومايت مع الرواسب‬
‫الطينية يف مجيع مواقع الرواسب الطينية وقد بينت الفحوصات الكميياوية والفزيايئية احتواء‬
‫الرواسب الطينية عىل حمتوى عايل من الالومينا حيث تصل اىل ‪ %40‬ومبعدل عام ‪%28‬‬
‫ونس بة احلديد أأكرث من ‪ %6‬ل ألطيان امللونة واقل من ‪ %3‬ل ألطيان البيضاء‪.‬‬
‫شلك رمق (‪ )3‬الاكؤولني الابيض‬
‫‪35‬‬
‫مواقع الرواسب الطينية‬
‫تتوزع رواسب ا ألطيان الاكؤولينية يف املناطق التالية‪:‬‬
‫( أأ) منطقة الكعرة‪ :‬تتواجد ا ألطيان الاكؤولينية يف منطقة الكعرة حوايل ‪ 60‬لكم شامل‬
‫الرطبة وابحتياطيات خضمة جدا حوايل (‪ )850‬مليون طن بنوعية ا ألبيض‬
‫وامللون يف أأحد عرش موقعا اكدت املواصفات الكمييائية والفزيايئية والتقنية لهذه‬
‫ا ألطيان اماكنية اس تخداهما للصناعات السرياميكية اخملتلفة وصناعة الامسنت‬
‫الابيض واس تخالص ا أللومينا‪.‬‬
‫شلك رمق (‪ )4‬الاكؤولني العرايق الامحر‬
‫(ب) منطقة احلس ينيات‪ :‬تتواجد الاطيان الاكؤولينية يف منطقة احلس ينيات يف‬
‫موقعني مضن تكوين احلس ينيات الاول يقع ‪ 50‬لكم اىل الشامل الرشيق ملدينة‬
‫الرطبة واملوقع الثاين هو منطقة تقاطع وادي حوران مع وادي احلس ينيات شامل‬
‫رشق احلس ينيات‪ .‬وابحتياطيات كبرية جدا قدرت حوايل (‪ )300‬مليون طن‬
‫وبنوعيه ا ألبيض وامللون ونوعية اخرى يه اطيان الفلنت‪ .‬اكدت املواصفات‬
‫الكمييائية والفزيايئية والتقنية لهذه ا ألطيان اماكنية اس تخداهما يف للصناعات‬
‫السرياميكية اخملتلفة وصناعة السمنت ا ألبيض واس تخالص الالومينا والطابوق‬
‫القرميدي وتتوزع الاطيان يف منطقتني هام شامل رشق احلس ينيات وجنوب‬
‫غرب احلس ينيات‪(Mohamad A. I., 2017) .‬‬
‫‪36‬‬
‫شلك رمق (‪ )5‬اكؤولني منطقة الصوفية (الاكؤولني الصويف)‬
‫(ج) منطقة العامج‪ :‬تتواجد ا ألطيان الاكؤولينية يف موقع العامج حوايل ‪ 70‬لكم‬
‫رشق مدينة الرطبة وابحتياطيات قدرت حبوايل (‪ )30‬مليون طن أأطيان ملونة‬
‫وال توجد أأطيان بيضاء يف منطقة العامج ويه صاحلة الس تخالص ا أللومينا‬
‫وصناعة الطابوق القرميدي‪.‬‬
‫‪Tamar-Agha M. Y. et al 2019, The Geology and Economic Potential of Mineral Deposits and Occurrences of Iraq, Iraqi Bulletin of‬‬
‫‪Geology and Mining Special Issue, No.8, 2019, p 147 173‬‬
‫خارطة رمق (‪ )1‬رواسب الاكؤولني يف الصحراء الغربية‬
‫‪37‬‬
‫الاحتياطي‬
‫تمتزي منطقة الكعرة ابحتواهئا عىل احتياطيات خضمة جدا من اطيان الاكؤولني تقدر حبوايل‬
‫(‪ )850‬مليون طن بنوعيه ا ألبيض وامللون يف أأحد عرش موقعا اما منطقة احلس ينيات فقد‬
‫مت تقدير الاحتياطي من هذه الاطيان حبوايل (‪ )300‬مليون طن وبنوعيه ا ألبيض وامللون‪.‬‬
‫اما احتياطي منطقة العامج فقد بلغ حوايل (‪ )30‬مليون طن ذلكل فان احتياطيات الاطيان‬
‫الاكؤولينية خضمة جدا تقدر باأكرث من (‪ )1180‬مليون طن وبنوعيات خمتلفة ومعظمها صاحلة‬
‫للصناعات ا ألخرى‪.‬‬
‫شلك رمق (‪ )6‬منجم خام الاكؤولني الابيض‬
‫‪38‬‬
‫الرتكيب الكميياوي‬
‫متتاز منطقة احلس ينيات ابحتواهئا عىل اطيان الفلنت البيضاء ويه اطيان متصخرة ختتلف‬
‫يف طبيعهتا عن الاطيان ا ألخرى ابهنا رسوبية ا ألصل‪ .‬ان اخلواص النس يجية والتجانس‬
‫الكبري يف مكوانت الاطيان الفلنتية والصالبة العالية لها اعتربت مكؤرش بكوهنا قد ترسبت‬
‫عىل شلك جيالتيين وتتواجد رواسب اطيان الفلنت عىل شلك خسفات موجودة يف ‪51‬‬
‫خسفة وبساماكت ترتاوح ‪ 3 - 15‬مرت والرواسب الغطائية ‪ 13 - 0,4‬مرت‪ .‬تمتزي اطيان‬
‫الفلنت ابهنا ذات حمتوى عايل من الالومينا وكام هو موحض يف اجلدول رمق (‪ )3‬التايل‬
‫اجلدول رمق (‪ )3‬الرتكيب الكميياوي الطيان الفلنت يف منطقة احلس ينيات‬
‫الرتكيب الكميياوي‬
‫املوقع‬
‫‪LOI‬‬
‫‪TiO2‬‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪Al2O3‬‬
‫شامل رشق احلس ينيات ‪%15.1-1.34 %2.96 -1.4 %1.96-0.5 %45-38 %41.4-35.5‬‬
‫اما الاطيان امللونة والبنفسجية يكون فهيا حمتوى احلديد أأكرث من ‪ %3‬وتكون ذات صالبة‬
‫متوسطة وقسم مهنا يتفتت ابملاء واجلدول رمق (‪ )4‬يوحض الرتكيب الكميياوي ل ألطيان امللونة‬
‫والبنفسجية وحسب املواقع‪:‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )4‬الرتكيب الكميياوي الطيان الاكؤولني امللونة والبنفسجية يف منطقة‬
‫احلس ينيات‬
‫املوقع‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Al2O3‬‬
‫‪%28.7‬‬
‫‪27.1‬‬
‫الرتكيب الكميياوي ل ألطيان البيضاء‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪%5.5‬‬
‫‪%50.4‬‬
‫‪%5.9‬‬
‫‪%52.0‬‬
‫‪39‬‬
‫‪TiO2‬‬
‫‪%1.3‬‬
‫‪%1.3‬‬
‫اما يف جنوب غرب احلس ينيات فاأن اطيان الاكؤولني تكون ملونة وميكن توضيح معدالت‬
‫نسب تواجد املعادن وحسب اختالف مواقع الرتس بات يف جنوب غرب احلس ينيات يف‬
‫اجلدول رمق (‪)5‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )5‬الرتكيب الكميياوي الطيان الاكؤولني امللونة يف منطقة جنوب غرب‬
‫احلس ينيات‬
‫الرتكيب الكميياوي ل ألطيان امللونة‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪Al2O3‬‬
‫‪%10.5‬‬
‫‪%48‬‬
‫‪%27‬‬
‫املوقع‬
‫جنوب غرب احلس ينيات‬
‫ابلنس بة اىل اطيان الاكؤولني يف منطقة الكعرة ‪ /‬رشق دوخيةل فان الاطيان متتاز ابحتواهئا‬
‫عىل نسب الومينا عالية وحسب الرتكيب الكميياوي ألطيان الاكؤولني يف منطقة دوخيةل‬
‫املوحض يف اجلدول رمق (‪:)6‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )6‬الرتكيب الكميياوي الطيان الاكؤولني يف منطقة دوخيةل‬
‫املوقع‬
‫رشق دوخيةل‬
‫اكؤولني ابيض‬
‫اكؤولني امحر‬
‫‪Al2O3‬‬
‫‪%32.9‬‬
‫‪%25‬‬
‫الرتكيب الكميياوي‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪%1.8‬‬
‫‪%52.8‬‬
‫‪%5‬‬
‫‪%52‬‬
‫‪TiO2‬‬
‫‪%1.2‬‬
‫‪%1.2‬‬
‫يف منطقة العامج فان اطيان الاكؤولني تتواجد عىل طبقتني متتاز ابهنا اطيان ملونة بسبب‬
‫احتواهئا عىل نسب عالية من احلديد ذلكل فهيي اطيان اكؤولينية محراء اللون انمعة امللمس‬
‫دهين ذات دلونة متوسطة ويوحض اجلدول رمق (‪ )7‬الرتكيب الكميياوي ألطيان العامج‬
‫‪40‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )7‬الرتكيب الكميياوي ألطيان منطقة العامج‬
‫املوقع‬
‫اطيان منطقة العامج‬
‫الرتكيب الكميياوي ل ألطيان امحلراء‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪Al2O3‬‬
‫‪%6.2-6.0‬‬
‫‪%48‬‬
‫‪%29-24‬‬
‫‪%6.8-5.5‬‬
‫‪%54.2-26.7‬‬
‫‪%29-24‬‬
‫ميكن الاس تفادة من خام الاكؤولني القامة املشاريع التالية‬
‫أأ‪ .‬مرشوع انتاج كربيتات الاملنيوم من الاكؤولني ألغراض انتاج الشب‪.‬‬
‫ب‪.‬مرشوع انتاج الالومينا من الاكؤولني ألغراض انتاج معدن الاملنيوم‪.‬‬
‫ت‪.‬مرشوع انتاج الالومينا من الاكؤولني للمختلف ا ألغراض‪.‬‬
‫ث‪.‬مرشوع انتاج امليتااكؤولني من الاكؤولني كامدة بديةل عن السمنت والاغراض‬
‫ا ألخرى‪.‬‬
‫العملية الصناعية‬
‫ا أللومينا لها تطبيقات صناعية وتكنولوجية واسعة‪ .‬مت تقدميه يف هيالك بلورية خمتلفة مثل ‪δ‬‬
‫و‪ α‬و‪ γ‬و‪ η‬و‪ κ‬و‪ χ‬و‪ .θ‬تمتزي ا أللومينا بتحول طوري من ‪ γ‬اىل ‪ α‬عند نطاق درجة‬
‫حرارة (‪ )1240-1190‬درجة مئوية اعامتدًا عىل معدل التسخني‪ .‬يؤدي معدل التسخني‬
‫املنخفض اىل تقليل درجة حرارة حتول الطور‪ .‬تظهر درجة حرارة حتول الطور ‪ 1190‬درجة‬
‫مئوية عند معدل تسخني ‪ 5‬درجات ‪ /‬دقيقة بيامن تبلغ ‪ 1240‬درجة مئوية عند معدل تسخني‬
‫‪ 20‬درجة مئوية ‪ /‬دقيقة‪ .‬مت اس تخدام البوكسايت عىل نطاق واسع النتاج ا أللومينا للتطبيق‬
‫الصناعي من خالل اس تخدام معلية ابير‪ .‬تطلب اس تخراج ا أللومينا من البوكسايت بواسطة‬
‫معلية ابير درجة عالية من خام البوكسايت (حمتوى الس يلياك أأقل من ‪ )٪7‬ألنه يعترب معلية‬
‫‪41‬‬
‫انتاج غري اقتصادية‪ .‬هذه اخلامات حمدودة يف عدد قليل من البدلان بيامن اخلامات غري‬
‫البوكسايتية منترشة عىل نطاق واسع يف العديد من البدلان‪ .‬مت اس تخدام العملية التجارية‬
‫النتاج ا أللومينا من خام الاملنيوم منخفض ادلرجة عن طريق املعاجلة احلامضية‪ .‬يتوي الطني‬
‫(الاكؤولني) عىل حوايل ‪ ٪40-30‬من ا أللومينا‪ .‬يعترب الاكؤولينايت من أأكرث اخلامات ااثرة‬
‫نظرا الحتوائه عىل نس بة عالية من ا أللومينا‪ ،‬مما جيعهل بدي ًال جيدً ا خلام البوكسايت‪.‬‬
‫لالهامتم ً‬
‫ل أللومينا تطبيقات صناعية وتكنولوجية واسعة ميكن اس تخالصها من مواقع وطرق ومواد‬
‫خمتلفة‪ .‬مت اس تخدام الاكؤولني من منجم ادلوخيةل العرايق مكصدر للمواد اخلام النتاج ا أللومينا‪.‬‬
‫يزيد تركزي ا أللومينا يف الاكؤولني العرايق عىل ‪ ،٪34‬وهو ما يعترب بدي ًال جيدً ا ألطيان‬
‫البوكسايت‪ .‬يعترب التكسري والطحن أأول معلية لتقليل احلجم احلبييب خلام الاكؤولني اىل‬
‫مس توى املايكرون مما يزيد من مساحة سطح الاكؤولني‪.‬‬
‫)‪(www.globenewswire.com‬‬
‫‪42‬‬
‫الفصل الثالث‬
‫انتاج الالومينا من الاكؤولني ابس تخدام اكربوانت الاكلس يوم‬
‫النتاج الالومينا من اطيان الاكؤولني مت تصنيف معليتني الس تخراج ا أللومينا من الطني‪.‬‬
‫ا ألوىل يه معلية حامض تس تخدم حامض الكربيتيك أأو حامض الهيدرولكوريك أأو محض‬
‫النرتيك الذابة ا أللومينا بشلك انتقايئ‪ ،‬وجيب ان يمت ذكل بعد حتميص الطني‪.‬‬
‫يتواجد طني الاكؤولني يف شاسعة من العامل ذلكل مت اجراء العديد من البحوث دلراسة‬
‫اماكنية اس تخدام الطني مكصدر بديل عن البوكسايت النتاج ا أللومينا‪ .‬ان احملتوى العايل من‬
‫اثين أأوكس يد الس يليكون يف املواد احملتوية عىل الطني يدد مس بقًا طريقة تلبيد املادة اخلام‬
‫ابحلجر اجلريي لربط ‪ SiO2‬بس يلياكت الاكلس يوم متبوعًا ابس تخراج ا أللومينا من اللبيدة‬
‫بواسطة احملاليل القلوية‪.‬‬
‫تتكون معلية تلبيد اجلري ملعاجلة الطني من اخلطوات املتسلسةل التالية‪:‬‬
‫‪ )1‬خلط الطني املطحون مع اكربوانت الاكلس يوم املطحونة بنسب حصيحة ويمت لكسنهتا‬
‫يف فرن اللكس نة بدرجة حرارة ‪ 1350‬درجة مئوية لتعطي بعد التلبيد ً‬
‫خليطا مطابقًا‬
‫لتكوين س يلياكت ثنايئ الاكلس يوم (‪ )CaO·SiO22‬ومركبات أألومينات الاكلس يوم‬
‫بشلك أأسايس مثل (‪ )12CaO·7Al2O3‬و )‪.(CaO·Al2O3‬‬
‫‪ )2‬ترش يح مركب أألومينات الاكلس يوم عن طريق ختفيف حملول اكربوانت الصوديوم‬
‫اليت تعمل عىل اذابة ا أللومينا يف شلك أألومينات الصوديوم وترك مجيع الس يلياك‬
‫واجلري و أأي مواد أأخرى غري مذابة تقري ًبا موجودة يف املادة امللبدة‪.‬‬
‫‪ )3‬معاجلة حملول أألومينات الصوديوم بغاز اثين أأوكس يد الاكربون لرتسيب ثاليث هيدرات‬
‫ا أللومينا (اجلبسايت) واس تعادة حملول اكربوانت الصوديوم واذلي ميكن اعادة تدويره‬
‫‪ )4‬لكس نة اجلبسايت عند ‪ 1350‬درجة مئوية النتاج طور الالفا أألومينا (‪.)αAl2O3‬‬
‫‪43‬‬
‫يمت حتضري حشنة الاكؤلني واحلجر اجلريي وفقًا حلساب القياس املتاكئف عىل أأساس النسب‬
‫املولية للأاكس يد [‪ CaO/Al2O3 = 1.8 ،CaO/SiO2 = 2‬و‪.]CaO/Fe2O3 = 1‬‬
‫توفر هذه النس بة املراحل املطلوبة املناس بة لعملية املعاجلة الكميياوية‪.‬‬
‫تصف املعادالت أأدانه التفاعالت ا ألولية بني احلجر اجلريي والاكؤولني‪ .‬مت خلط حشنة‬
‫الاكؤولني واحلجر اجلريي بشلك فعال يف خالط أأسطواين ملدة ‪ 4‬ساعات‪.‬‬
‫(‪)1‬‬
‫(‪)2‬‬
‫↑ ‪2𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑠) + SiO2 (𝑠) → 2𝐶𝑎𝑂∙𝑆𝑖𝑂2 (𝑠) + 𝐶𝑂2‬‬
‫↑ ‪12𝐶𝑎𝐶𝑂3 (𝑠) + 7𝐴𝑙2𝑂3 () → 12𝐶𝑎𝑂 ∙ 7𝐴𝑙2𝑂3 (𝑠) +CO2‬‬
‫مت تشكيل الشحنة الناجتة عن معلية اخللط عىل شلك قوالب اسطوانية الشلك وقد لوحظ‬
‫أأن أأقىص ضغط ممكن‪ ،‬واذلي عنده ال تنكرس القوالب وميكن أأن تتحمل الضغط اكن يف‬
‫حدود ‪ 5 - 2.5‬ميجا ابساكل‪.‬‬
‫مت تطبيق املعاجلات احلرارية يف نطاق درجة حرارة مضبوطة وتنش يط مياكنييك بشلك عام‬
‫لتنش يط الاكؤولني قبل اجراء الاس تخالص امحليض بسبب قةل النشاط التفاعل الكمييايئ‬
‫لطني الاكؤولني‪ .‬يُعتقد معو ًما أأن هذه العملية تزيد من زايدة نشاط تفاعل الطني من خالل‬
‫التاأثري عىل حتويل الاكؤولني بواسطة التاأثريات احلرارية اىل ميتااكؤولني غري متبلور‬
‫(‪ ،)Al2SiO7‬واذلي يُعرف باأنه نشط يف التفاعالت الكميياوية وميكن اس تخالص ا أللومينا‬
‫منه بسهوةل عن طريق عوامل الرتش يح احلامضية أأو القاعدية‪.‬‬
‫‪44‬‬
‫مت التحقيق يف طريقة تلبيد اجلري الس تخالص ا أللومينا من الاكؤولني العرايق‪ .‬لوحظ أأن‬
‫حتويل حمتوى الس يلياك من مزجي املواد اخلام (الاكؤولني واحلجر اجلريي) اىل ثنايئ س يلياكت‬
‫الاكلس يوم بعد احلرق هل أأمهية كبرية يف التحول اذلايت اىل مسحوق بعد تلبيد املادة‪ .‬لقد وجد‬
‫ان ظروف التشغيل املالمئة لتلبيد الاكؤولني واحلجر اجلريي النتاج مساحيق ذاتية فعاةل‪،‬‬
‫يه اطالق املواد عند درجة حرارة ‪ 1350‬درجة مئوية ملدة ساعة واحدة‪ .‬الظروف املثىل‬
‫الس تخالص ‪ ٪85‬أألومينا من املسحوق امللبد مبحلول اكربوانت الصوديوم يه‪ 120 :‬مغ‪ /‬لرت‬
‫تركزي حملول اكربوانت الصوديوم‪ 15 ،‬دقيقة وقت الاس تخالص‪ 5 :1 ،‬نس بة صلبة اىل‬
‫سائةل‪ ،‬ودرجة حرارة اس تخالص ‪ 70‬درجة مئوية‪.‬‬
‫يف هذا العمل مت دراسة اس تخالص ا أللومينا من الاكؤولني امللبد ابس تخدام معلية تلبيد‬
‫اجلري‪ .‬متت دراسة تاأثري ضغط القوالب ودرجة حرارة التلبيد عىل اس تخالص ا أللومينا من‬
‫الاكؤولني‪ .‬كام متت دراسة أآلية التفاعل بني العامل الكميياوي والاكؤولني امللبد اذلي يؤثر‬
‫عىل كفاءة معلية املعاجلة الكميياوية‪.‬‬
‫مت اس تخالص ا أللومينا من التلبيد الناجت ابس تخدام حملول ‪ Na2CO3‬حمرض حديث ًا برتكزي‬
‫‪ 120‬مغ‪/‬لرت [‪ Na2O 70‬مغ‪/‬لرت]‪ .‬مت اجراء معلية الرتش يح ابس تخدام نظام مفاعل مزود‬
‫بتقليب مياكنييك عايل بدرجة اكفية ملنع ترسب اللب‪ .‬يس تخدم نظام املفاعل الجراء معلية‬
‫الرتش يح يف وضع متوازي‪ .‬مت احلفاظ عىل جحم احمللول السائل يف املفاعل اثب ًتا حتت ظروف‬
‫الضغط اجلوي عن طريق توصيل مكثف زجايج الرجاع السائل بعد تكثيفه اىل املفاعل‪.‬‬
‫يدث تكثف ا ألخبرة يف ظروف التدفق املس متر ملياه التربيد‪ .‬يمت التقليب بواسطة حمرك ذو‬
‫حمرك مغناطييس يف منطقة العمل للك مفاعل‪ .‬يمت التحمك يف درجة احلرارة بواسطة أأهجزة‬
‫استشعار مثبتة يف وسط التفاعل ويف غالف لك مفاعل‪ .‬للحفاظ عىل درجة احلرارة يف‬
‫نطاق معني‪ ،‬مت جتهزي لك خلية ثرموس تات بعنرص تسخني مس تقل‪ ،‬ويمت التربيد عن طريق‬
‫تزويد مربد التربيد برثموس تات دائري‪.‬‬
‫‪45‬‬
‫يف مجيع جتارب املعاجلة الكميياوية‪ ،‬مت احلفاظ عىل درجة احلرارة اثبتة عند ‪ 70‬درجة مئوية‪،‬‬
‫وعىل رسعة التحريك عند ‪ 600‬دورة يف ادلقيقة ونس بة املادة الصلبة اىل السائل تساوي‬
‫‪ .5/1‬يضاف حملول اكربوانت الصوديوم اىل املفاعل مث يقلب ويسخن حىت تصل درجة‬
‫حرارة احمللول اىل ‪ 70‬درجة مئوية‪ .‬يف نفس الوقت‪ ،‬مت تسخني الاكؤولني امللبد يف جمفف‬
‫عند ‪ 110‬درجة مئوية حىت وصل حملول الرتش يح اىل ‪ 70‬درجة مئوية‪ ،‬مث متت اضافة‬
‫الاكؤولني امللبد اىل املفاعل ويبد أأ املالط املتشلك يف التقليب‪ .‬مت حساب وقت التجربة بعد‬
‫أأن وصل الطني املُشلك اىل ‪ 70‬درجة مئوية ملدة ‪ 15‬دقيقة‪ .‬الهدف من ترش يح الاكؤولني‬
‫امللبد مبحلول اكربوانت الصوديوم‪ ،‬هو حتويل ا أللومينا الصلبة يف الاكؤولني امللبد اىل الشلك‬
‫السائل من أألومينات الصوديوم ‪ NaAlO2‬اىل حملول وفقًا للمعادالت التالية‪:‬‬
‫)‪14NaAlO2 + 12CaCO3 + 10NaOH (10‬‬
‫‪2NaAlO2 + CaCO3‬‬
‫)‪(11‬‬
‫‪12CaO.7Al2O12 + Na2CO3 + 5H2O‬‬
‫‪CaO.Al2O3 + Na2CO3‬‬
‫التحليل املعدين والكمييايئ‬
‫أأظهر التحليل املعدين لعينة الاكؤولني ابس تخدام ‪ XRD‬املوحض يف الشلك ‪ 2‬أأن العينة‬
‫ساسا من‬
‫ساسا من املعادن املوحضة يف اجلدول ‪ .1‬يشري الشلك ‪ 2‬اىل أأهنا تتكون أأ ً‬
‫تتكون أأ ً‬
‫معدن الاكؤولني اذلي يظر مساهامت أأوكس يد الاملنيوم والس يلياك‪ ،‬واليت اكنت مت اكتشافه‬
‫أأيضً ا عىل أأنه كوارتز‪.‬‬
‫أأظهر التحليل الكمييايئ لعينات الاكؤولني واحلجر اجلريي ابس تخدام حتليل ‪ XRF‬املوحض يف‬
‫ساسا من لك من أأاكس يد ‪ SiO2‬و‪ ،Al2O3‬واليت‬
‫اجلدول ‪ 2‬أأن عينة الاكؤولني تتكون أأ ً‬
‫ميثل مجموعها> ‪ ،٪84.1‬ابعتبارها التحليل الكمييايئ الرئيس ية للاكؤولني‪ .‬ويشري اىل احتوائه‬
‫عىل ‪ Al2O3 ٪31.9‬وتعترب هذه نس بة اقتصادية الس تخراج ا أللومينا مقارنة خبامات‬
‫البوكسايت والنيفلني‪.‬‬
‫‪46‬‬
‫‪Source: A.B. ElDeeba et al 2019, Extraction of alumina from kaolin by a combination of pyro- and‬‬
‫‪hydrometallurgical Processes, Applied Clay Science 172 (2019) 146–154‬‬
‫اخملطط (‪ )10‬يوحض التحليل املعدين لعينة الاكؤولني ابس تخدام ‪XRD‬‬
‫ان الرتكيب املعدين خلام الاكؤولينايت موحض كام يف اجلدول رمق (‪)8‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )8‬يوحض الرتكيب املعدين خلام الاكؤولينايت‬
‫‪Quartz‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪Table 8‬‬
‫‪The mineralogical analysis of the kaolin sample.‬‬
‫‪Kaolinite‬‬
‫‪Al2O3.2SiO2.2H2O‬‬
‫اما الرتكيب الكميياوي خلام الاكؤولينايت فيكون كام يف اجلدول رمق (‪)9‬‬
‫‪47‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )9‬يوحض الرتكيب الكميياوي خلام الاكؤولينايت‬
‫‪Limestone, %‬‬
‫‪2.01‬‬
‫‪0.41‬‬
‫‪0.56‬‬
‫‪0.58‬‬
‫‪53.3‬‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫‪43.72‬‬
‫‪Table 9‬‬
‫‪The chemical compositions of the used raw materials.‬‬
‫‪Materials‬‬
‫‪Kaolin, %‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪52.2‬‬
‫‪Al2O3‬‬
‫‪31.9‬‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪1.4‬‬
‫‪TiO2‬‬
‫‪0.58‬‬
‫‪CaO‬‬
‫‪0.59‬‬
‫‪Na2O‬‬
‫‪0.15‬‬
‫‪K 2O‬‬
‫‪0.15‬‬
‫‪P2 O5‬‬
‫‪0.06‬‬
‫‪MgO‬‬
‫‪0.53‬‬
‫‪V2O5‬‬
‫‪0.015‬‬
‫‪Cr2O3‬‬
‫‪0.02‬‬
‫‪MnO‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪SO3‬‬
‫‪0.02‬‬
‫)‪Loss of ignition (L.O·I‬‬
‫‪13‬‬
‫تشري نتاجئ حتليل جحم اجلس اميت املوحضة يف اجلدول ‪ 3‬اىل أأن حوايل ‪ ٪93.1‬من الاكؤولني‬
‫(‪ 67.523−‬مايكرون)‪ ،‬حبيث ال يتاج اىل مزيد من الطحن كام يف أخر دراسة متت دراس هتا يشري‬
‫اىل أأنه عندما يكون جحم الاكؤولني (‪ 75‬مايكرون) فيكون من ا ألفضل اس تخدام خام الاكؤولني‬
‫لغرض الاس تخالص الفعال ل أللومينا من الاكؤولني‪.‬‬
‫‪48‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )10‬يوحض حتليل احلجم احلبييب خلام الاكؤولني‬
‫‪+67,523–262.376‬‬
‫‪6934‬‬
‫‪Table 10‬‬
‫‪The particle size analysis of the kaolin sample.‬‬
‫‪+0.445–10,097‬‬
‫‪+10,097–67.523‬‬
‫)‪Diameter (μm‬‬
‫)‪Q (%‬‬
‫‪59,198‬‬
‫‪33,868‬‬
‫التحليل احلراري التفاضيل لعينة الاكؤولني‬
‫يظهر الشلك ‪ 3‬منحىن ‪ DTA‬خلام الاكؤولني‪ .‬يظهر الشلك رمق ‪ 3‬ان هناك مرحةل خسارة‬
‫وزن كبرية مضن نطاق درجة احلرارة (‪ 600-350‬درجة مئوية) وكذكل لوحظ حصول‬
‫امتصاص عايل للحرارة وظهور مؤرش للكتةل عند درجة حرارة ‪ 526.53‬درجة مئوية واليت‬
‫ميكن أأن تعزى اىل ازاةل املاء التبلور الهيلكي من طني الاكؤولني‪ .‬اىل جانب ذكل‪ ،‬ميكن‬
‫مالحظة وجود ذروة طاردة للحرارة حادة عند ‪ 981.16‬درجة مئوية لتحول الطور من‬
‫امليتااكؤولني اىل ‪Al-Si‬الس باينال وقد يعزى اىل تكون خليط من البيتا ا أللومينا‪ ،‬والس يلياك‬
‫غري املتبلور‪ ،‬واملواليت‪ .‬يُظهر منحىن ‪ DTA‬لعينة الاكؤولني منطقتني حمددتني جيدً ا لفقدان‬
‫الوزن بسبب فقدان املاء املعاجل ابلتحلل حتت ‪ 200‬درجة مئوية‪ ،‬ونزع الهيدروكس يل من‬
‫املاء مع ماء التبلور فوق درجة حرارة ‪ 450‬درجة مئوية‪.‬‬
‫بشلك عام‪ ،‬حتتوي املواد الطينية عىل ثالثة أأنواع من جزيئات املاء يف بنيهتا‪ .‬يرتبط املاء‬
‫املمزوج ابحلرارة والطبقة البينية بشلك فضفاض وميكن ازالته ابملعاجلة احلرارية حتت ‪200‬‬
‫درجة مئوية‪ .‬جزيئات املاء املوجودة يف جمال التنس يق ا ألول أليوانت الطبقة البينية مرتبطة‬
‫خريا‪ ،‬ميكن‬
‫بقوة وتتطلب درجة حرارة أأعىل يف حدود ‪ 500-300‬درجة مئوية الزالهتا‪ .‬أأ ً‬
‫جملموعات الهيدروكس يل الهيلكية أأن تتكثف وجتفف يف نطاق درجة حرارة ‪ 800-500‬درجة‬
‫مئوية‪.‬‬
‫‪49‬‬
Source: A.B. ElDeeb a et al 2019, Extraction of alumina from kaolin by a combination of pyro- and
hydrometallurgical Processes, Applied Clay Science 172 (2019) 146–154
‫) يوحض التحليل احلراري التفاضيل لعينة الاكؤولني‬11( ‫اخملطط رمق‬
50
‫الفصل الرابع‬
‫اس تخالص الالومينا من الاكؤولني بطريقة التحميص واملعاجلة احلامضية‬
‫ا أللومينا معدن صناعي همم‪ ،‬ميكن اس تخدامه كعامل مساعد‪ ،‬كامدة اكشطة‪ ،‬وكعامل امزتاز‪.‬‬
‫توجد ا أللومينا كشلك مس تقر (‪ )α-alumina‬ويف مجموعة متنوعة من ا ألشاكل الفوقية‬
‫الثابتة مبا يف ذكل ‪ .γ-, η-, δ-, θ-, κ-, χ-alumina‬تتواجد ا أللومينا بصورة نقيًة يف‬
‫الطبيعة عىل شلك أأوكس يد ا ألملنيوم املعدين وعىل الرمغ من أأن أأمه خام طبيعي ل أللومينا هو‬
‫البوكسايت فقد مت اس تخدام البوكسايت عىل نطاق واسع يف الصناعة النتاج ا أللومينا عرب‬
‫معلية ابير‪ .‬ال يتواجد البوكسايت يف العديد من مناطق العامل ذلكل فان أأحد املصادر البديةل‬
‫هو خام الاكؤولني الغين اب ألملنيوم‪ ،‬وهو عبارة عن س يلياكت الاملنيوم املايئ‬
‫(‪ )Al2Si2O5(OH)4‬املصنوع من معدن الاكؤلني‪.‬‬
‫مت اقرتاح تطوير معلية الس تخراج ا أللومينا من الطني بسلسةل من العمليات تتكون من‪:‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫‪.7‬‬
‫‪.8‬‬
‫‪.9‬‬
‫حتميص الطني عند حوايل ‪ 700‬درجة مئوية‪.‬‬
‫هضم الطني احملمص حبامض الهيدرولكوريك اخملفف‪.‬‬
‫الرتش يح لفصل املادة الس يليس ية غري القابةل لذلوابن عن احمللول احملتوي عىل‬
‫ا ألملنيوم والشوائب القابةل لذلوابن‪ ،‬مثل أأمالح احلديد والقلوايت‪.‬‬
‫تركزي احمللول‪.‬‬
‫ترسيب ا ألملنيوم عىل هيئة لكوريد مايئ من احمللول املركز ابضافة غاز لكوريد‬
‫الهيدروجني‪.‬‬
‫ازاةل بلورات لكوريد الاملنيوم املايئ‪.‬‬
‫غسل البلورات الزاةل الشوائب امللتصقة‪.‬‬
‫تلكيس اللكوريد املايئ للحصول عىل ا أللومينا‪.‬‬
‫اس تعادة حامض الهيدرولكوريك من منتجات النفاايت يف هناية العملية‪.‬‬
‫‪51‬‬
‫مت وصف اس تخالص ا أللومينا من الاكؤلني مبقارنة املعاجلة احلامضية للاكؤولني امللكسن‬
‫ابس تخدام حامض النرتيك والكربيتيك والهيدرولكوريك‪ .‬وخلصوا اىل أأن معدل اس تخالص‬
‫ا أللومينا يكون أأرسع مع حامض الهيدرولكوريك‪ ،‬و أأبطاأ مع حامض الكربيتيك‪ ،‬و أأبطاأ مع‬
‫حامض النرتيك‪(Salahudeen N. 2018).‬‬
‫مت تصنيع ‪ Al2O3-‬ابس تخدام ‪ Kankara kaolin‬يف نيجرياي ووجد ان العملية تتضمن الك‬
‫من اللكس نة عند ‪ 750‬درجة مئوية ملدة ساعتني لتحضري امليتااكؤولني‪ ،‬يلهيا املعاجلة احلامضية‬
‫بنس بة ‪ 96‬ابلوزن‪ H2SO4 ٪‬والتفاعل مع كربيتات ا ألمونيوم لتكوين كربيتات ا ألملنيوم‬
‫ا ألمونيوم‪ .‬مت اس تخدام اللكس نة عند ‪ 850‬درجة مئوية ملدة ‪ 3‬ساعات لكربيتات ا ألملنيوم‬
‫ا ألمونيوم للحصول عىل ‪-‬الالومينا‪ .‬اكن نس بة اس تخالص ا أللومينا املقابل حوايل ‪.٪85‬‬
‫العملية الثانية مت اخذ الاكؤلني من منطقة الرايض يف اململكة العربية السعودية ومت لكس نة‬
‫الاكؤلني عند درجات حرارة ترتاوح بني ‪ 400‬درجة مئوية و‪ 800‬درجة مئوية لفرتات لكس نة‬
‫خمتلفة (‪ 120-5‬دقيقة)‪ .‬مت بعد ذكل اجراء املعاجلة احلامضية للاكؤلني امللكسن حبامض‬
‫‪ HCl3‬موالر حتت ظروف خمتلفة اكن نس بة اس تخالص ا أللومينا املقابل حوايل ‪.٪63‬‬
‫مت اس تكشاف عن تواجد ترس بات كبرية للاكؤولني يف ا ألردن‪ ،‬و أأمهها تكل املوجودة يف‬
‫جنوب ا ألردن‪ .‬يُعتقد أأن الاكؤلني املوجود يف جنوب ا ألردن هو البديل املناسب اذلي ميكن‬
‫من خالهل انتاج ا أللومينا عالية النقاء‪ .‬يزتايد الطلب عىل ا أللومينا يف ا ألردن حيث يمت‬
‫اس تخدامه يف صناعة حامض الفوسفوريك وا ألمسدة املزتايدة ابس مترار‪ ،‬وابلتايل مت االبالغ‬
‫عن زايدة يف واردات ا ألردن من ا أللومينا ومصادر أأخرى‪ .‬يس تخدم املصدر النتاج فلوريد‬
‫ا ألملنيوم مكنتج اثنوي‪.‬‬
‫جيب ان يؤخذ بنظر الاعتبار اجلوانب الاقتصادية لعملية اس تخالص الالومينا من اخلامات‬
‫الغري بوكسايتية واليت ميكن ان تمت ابتباع خمتلف العمليات التكنولوجية‪(Bergaya F. .‬‬
‫)‪2006‬‬
‫‪52‬‬
‫امليتااكؤولني‬
‫تعترب خرسانة السمنت البورتالندي من مواد البناء والانشاء الأكرث اس تخدا ًما يف العامل‬
‫منذ عقود ‪.‬ومع ذكل‪ ،‬فان البحوث يف جمال تكنولوجيا اخلرسانة ال تزال يف تزايد مس متر‬
‫لتلبية وتطوير بعض اخلواص املعينة فامي يتعلق ابملقاومة وادلميومة والاس تدامة ‪.‬ذلكل مت‬
‫تطوير عدة أأنواع خاصة من اخلرسانة لتحسني أأداءها ‪.‬حتتوي معظم أأنواع اخلرسانة احلديثة‬
‫عىل مواد امسنتية تمكيلية كبديل جزيئ للسمنت‪ .‬ان معظم هذه املواد يه نواجت عرضية )‬
‫خملفات( لبعض الصناعات مثل الرماد املتطاير‪ ،‬وخبث الافران‪ ،‬ورماد قشور الرز‪ ،‬واخبرة‬
‫الس يلياك ‪.‬كام ميكن ان تنتج هذه املواد من مصادر الارض الطبيعية مثل البوزوالان الطبيعية‬
‫وامليتااكؤولني ‪.‬ان اضافة املواد السمنتية التمكيلية كبديل جزيئ من السمنت تعمل عىل‬
‫حتسني خصائص اخلرسانة ودميومهتا‪ ،‬وتقليل التلوث البييئ ابخمللفات الصلبة‪ ،‬كام تعمل عىل‬
‫تقليل انبعااثت غاز اثين اوكس يد الاكربون ‪ CO2‬الناجت من صناعة السمنت ‪ .‬أأن النعومة‬
‫اداء ا رائع ًا يف مقاومة ودميومة‬
‫الفائقة والفعالية البوزوالنية العالية للميتااكؤولني يظهران ً‬
‫اخلرسانة ‪.‬وبشلك عام فان تاأثري امليتااكؤولني كامدة مالئة ومسامههتا يف ترسيع معلية الاماهة‬
‫للسمنت والتفاعل البوزوالين مع هيدروكس يد الاكلس يوم تعترب من العوامل الاساس ية‬
‫املؤثرة عىل اداء امليتااكؤولني كامدة امسنتية يف اخلرسانة‪.‬‬
‫نوع واحد من املواد السمنتية التمكيلية هو امليتااكؤولني (‪ )MK‬اذلي يمت احلصول عليه عن‬
‫طريق املعاجلة احلرارية (اللكس نة) من طني الاكؤولني النقي‪ .‬السبب الرئييس الدراج‬
‫امليتااكؤولني يف النظام القامئ عىل ا ألمسنت هو نشاطه البوزوالين واذلي يشري اىل قدرة‬
‫الس يلياكت الالومينات يف املواد السمنتية التمكيلية مثل امليتااكؤولني عىل التفاعل مع‬
‫هيدروكس يد الاكلس يوم (‪ )CH‬بعد ترطيب ا ألمسنت لتكوين الاكلس يوم اجلل الثانوي‬
‫لهايدرات س يلياكت الاكلس يوم (‪ .)CSH‬ان هذا التفاعل حتسني منطقة الانتقال البينية‬
‫(‪ )ITZ‬مبارشةً‪ ،‬وتصبح البنية اجملهرية أأكرث كثافة مع وجود عدد أأقل من املسامات نتيجة‬
‫ذلكل‪ ،‬سوف تتحسن اخلواص املياكنيكية للسمنت من قوة ومتانة‪.‬‬
‫‪53‬‬
‫ان الاكؤولينايت هو خام معدين طيين يتكون من هيلك طبقة بلورية بديةل من ثنايئ‬
‫س يلياكت ا ألملنيوم املايئ (‪ ،)Al2O3.2SiO2.2H2O‬وهذا الهيلك الصفيحي مشحون‬
‫كهرابئيا يعطي جح ًما دقيقًا للجس اميت و ً‬
‫تشالك يش به الصفيحة وهو ذو ملمس انمع يش به‬
‫الصابون‪.‬‬
‫ميكن العثور عىل التكوينات اجليولوجية لطني الاكؤولني يف مناطق خمتلفة حول العامل مثل‬
‫الصني و أأمرياك اجلنوبية و أأمرياك الشاملية و أأورواب‪ .‬هناك ترس بات كبرية من الطني الرسويب‬
‫(املنقول) ‪ kaolinite‬يف العراق‪ ،‬واليت لها أأسامء خمتلفة مثل؛ طني الاكؤولني‪ ،‬طني كروي‬
‫صلصال‪ ،‬وجحر طيين اكؤولني‪ .‬بشلك عام‪ ،‬يمت الكشف عن معظم رواسب طني الاكؤولني‬
‫العرايق يف الصحراء الغربية حملافظة ا ألنبار‪ ،‬كام هو موحض يف الشلك ‪ .1‬قطاعات التكوينات‬
‫املكشوفة الرئيس ية اليت حتتوي عىل طني الاكؤولني يه تكوينات الكعرة واحلس ينيات‬
‫والعامج‪ .‬يتكون الرتكيب املعدين للطني الكروي املاأخوذ من (رواسب دوخيةل ‪ -‬تكوين‬
‫الكعرة) من (‪ ٪88‬اكؤولني‪ ٪8 ،‬كوارتز‪ ٪0.4 ،‬مادة عضوية‪ ،‬و‪ ٪3.6‬أأخرى) حسب‬
‫حفوصات حيود ا ألشعة الس ينية‪.‬‬
‫‪54‬‬
‫خارطة رمق (‪ )2‬رواسب طني الاكؤولني العرايق يف الصحراء الغربية حملافظة ا ألنبار‬
‫‪Tamar-Agha, M. Y., Mustafa, M. M. and Ibrahim, A. A. A., 2020. Characterization and Potential Industrial Utilization of the‬‬
‫‪Permian Kaolin Clay Deposits, Ga’Ara Area, Western Iraq, Iraqi Bulletin of Geology and Mining, 16(1), pp. 105–126. Available at:‬‬
‫‪http://ibgmiq.org/.‬‬
‫جشعت وفرة طني الاكؤولني يف التكوين اجليولويج للعراق والنتاجئ الواعدة الس تخدام‬
‫امليتااكؤولني يف اخلرسانة‪ ،‬الباحثني احملليني عىل تبين اس تخدام امليتااكؤولني احمليل اكضافة‬
‫بوزوالنية للخرسانة واملالط‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬فقد مت عرض أأوراق حبثية مكثفة و أأطروحة أأاكدميية‬
‫ابس تخدام امليتااكؤولني احمليل النتاج أأنواع خمتلفة من اخلرسانة‪.‬‬
‫‪55‬‬
‫‪ .2‬تصنيع امليتااكؤولني من الاطيان العراقية‬
‫معظم خملفات النفاايت الصلبة عبارة عن منتجات اثنوية من النفاايت الصناعية مثل الرماد‬
‫املتطاير (‪ ،)FA‬وخبث ا ألفران العالية احلبيبية (‪ ،)GGBS‬ودخان الس يلياك (‪ ،)SF‬يف‬
‫حني أأن بعضها نقي كبوزوالن طبيعي‪.‬‬
‫يمت انتاج امليتااكؤولني عن طريق تلكيس طني الاكؤولني حتت معاجلة حرارية يمت التحمك فهيا‬
‫بعناية اىل درجات حرارة ترتاوح بني ‪ 900-600‬درجة مئوية‪ .‬تلعب درجة حرارة اللكس نة‬
‫دورا حا ًمسا يف اعادة تنش يط الاكؤولينايت حنو انتاج امليتااكؤولني كامدة‬
‫(املعاجلة احلرارية) ً‬
‫امسنتية تمكيلية عن طريق اس تكامل معلية نزع الهيدروكس يل‪.‬‬
‫يفقد الاكؤولني مجموعات الهيدروكس يل الهيلكية أأثناء معلية احلرق أأو اللكس نة‪ ،‬مع اعادة‬
‫ترتيب طبقات ا أللومينا والس يلياك‪ ،‬مما يؤدي اىل اهنيار البنية البلورية للطني وفقدانه سالسهل‬
‫الطويةل‪ .‬وابلتايل تصبح رقائق الاكؤولني أأكرث تشوهًا وتكثيفًا وتصبح مادة غري متبلورة تعرف‬
‫ابمليتااكؤولينايت‪ .‬يتوي هذا املنتج عىل مرحةل انتقالية شديدة التفاعل‪ ،‬ونشاط بوزوالين‪،‬‬
‫ومناسب لالس تخدام مكواد تدعمي تمكيلية يف التطبيقات اخلرسانية‪.‬‬
‫‪56‬‬
‫الظروف العملية للكس نة الاكؤولينايت العرايق‬
‫تكون درجة احلرارة املنخفضة أأقل فعالية يف تطوير امليتااكؤولني النشط الن درجة احلرارة‬
‫العالية تعمل عىل تلبيد طني الاكؤولني ليشلك الطور احملرتق امليت من مادة مقاومة للحرارة‬
‫غري ذات فعالية تسمى املواليت‪ .‬اختذ معظم الباحثني احملليني درجة حرارة ‪ 750-700‬درجة‬
‫مئوية كدرجة حرارة لكس نة مثىل للميتااكؤولني العرايق‪ ،‬اعامتدًا عىل العمل التجرييب أأو‬
‫ادلراسات السابقة‪ .‬أأجريت دراسة لتحسني درجة حرارة اللكس نة ووقت حتويل الاكؤولني‬
‫العرايق اىل ميتااكؤولني نشط‪ .‬مت حرق طني الاكؤولني يف مخس درجات حرارة خمتلفة‬
‫(‪ )750 ،700 ،650 ،600 ،550‬درجة مئوية ملدة نصف ساعة‪ .‬أأشارت النتاجئ اىل أأن‬
‫‪ 700‬درجة مئوية اكنت درجة حرارة اللكس نة املثىل فامي يتعلق باأعىل مؤرش نشاط قوة‬
‫(‪ .)٪102‬عالوة عىل ذكل‪ ،‬حدد الباحثون أأفضل وقت للغمر احلراري عند ‪ 700‬درجة‬
‫مئوية عن طريق حرق الاكؤولينايت ملدة ‪ 0.5‬و‪ 1‬و‪ 1.5‬و‪ 2‬ساعة‪ ،‬مث اختربوا قوة ضغط‬
‫املالط مع استبدال ا ألمسنت بنس بة ‪ ٪20‬ميتااكؤولني للك مرة مت اختبارها‪ .‬أأظهرت النتاجئ‬
‫أأن درجة حرارة اللكس نة املثىل لطني الاكؤولني العرايق يه ‪ 700‬درجة مئوية ملدة ساعة‬
‫كثريا عن هذه النتاجئ وقد وجد أأنه من بني (‪ 500‬و‪ 700‬و‪ )900‬درجة‬
‫واحدة‪ .‬ال خيتلف ً‬
‫مئوية‪ ،‬سيمت احلصول عىل أأعىل مقاومة للضغط للخالئط اخلرسانية اليت حتتوي عىل (‪،5‬‬
‫‪ 15 ،10‬و‪ ٪ )20‬من امليتااكؤولني ميكن احلصول علهيا عن طريق لكس نة الطني الاكؤوليين‬
‫العرايق عند ‪ 700‬درجة مئوية ملدة ساعة واحدة‪ .‬اكنت جرعة الاستبدال املثىل ‪ ٪5‬واليت‬
‫تكتسب ‪ 30‬ميجا ابساكل من قوة الانضغاط عند ‪ 28‬يو ًما‪ .‬عىل الرمغ من تشابه الرتكيب‬
‫ساسا من طور أألومينوس يلياكت‬
‫املعدين للميتااكؤولني مع دخان الس يلياك واذلي يتكون أأ ً‬
‫غري املتبلور (‪ .)Si-Al-O‬ومع ذكل‪ ،‬يتوي الرتكيب الكمييايئ لـدخان الس يلياك عىل أأكرث‬
‫من ‪ SiO2 ٪85‬ابلكتةل مقابل ‪ ٪50‬للميتااكؤولني وابلتايل‪ ،‬ياأخذ امليتااكؤولني املس توى‬
‫الثاين بعد دخان الس يلياك يف التسلسل الهريم البوزوالين كامدة بوزوالنية نشطة‪ .‬بشلك‬
‫‪57‬‬
‫عام‪ ،‬املكوانت الكمييائية الرئيس ية لـلميتااكؤولني العرايق يه أأاكس يد الس يلياك والالومينا‬
‫أ(أكرث من ‪ ٪80‬ابلكتةل) مع مكية أأقل من أأوكس يد احلديديك‪.‬‬
‫الطريقة الصناعية النتاج امليتااكؤولني‬
‫من الناحية النظرية‪ ،‬هناك ثالث مراحل للتحول احلراري للاكؤولني اىل ميتااكؤولينايت‪:‬‬
‫ عندما تبد أأ معلية التسخني‪ ،‬فان هيلك الاكؤولني سوف يهنار ويفصل طبقة ا أللومينا وطبقة‬‫الس يلياكت ويتحطم هيلك البنية ادلاخلية الطويل‪ .‬تس متر هذه العملية حىت تصل درجة‬
‫حرارة التسخني اىل ‪ 400‬درجة مئوية‪ ،‬بسبب نزع مجموعة الهيدروكس يل من بنية‬
‫الهيدروكس يل يف الطبقة مما يتسبب يف تبخر ماء التبلور وترك الهيلك الرئييس للبنية البلورية‬
‫للطني‪.‬‬
‫ سوف ينكرس هيلك الاكؤولني يف معدن الاكؤولينايت ابطالق مركب ماء التبلور واذلي‬‫يصل يف درجة حرارة منخفضة نسبيًا (‪ 200-100‬درجة مئوية) ويس متر حىت تصل درجة‬
‫احلرارة اىل ‪ 400‬درجة مئوية‪ .‬ان املرحةل ا ألوىل حتصل ابلزتامن مع املرحةل ا ألوىل ويف وقت‬
‫واحد‪ .‬خالل معلية نزع الهيدروكس يل‪ ،‬يمت فصل مجموعة ‪ OH-‬لتشكيل ايوانت الهيدروجني‬
‫املوجبة ‪ H+‬وايوانت الاوكسجني السالبة ‪ O-2‬أأيوانت‪ .‬يرتبط الربوتون اخلاص باأيوانت‬
‫الهيدروجني مبجموعة هيدروكس يل أأخرى ‪ OH-‬لتشكيل جزيئات املاء اليت سوف تتبخر‬
‫أأثناء العملية وتبقى ايوانت الاوكسجني السالبة ‪ O-2‬يف الش بكة البلورية للميتااكؤولينايت‬
‫واليت سيمت تشكيلها بعد ان حتصل مرحةل اعادة البناء التالية‪.‬‬
‫ بعد فرتة‪ ،‬س يخترب هيلك طبقة الاكؤولني املكسور معلية اعادة بناء‪ .‬عند درجة حرارة حوايل‬‫‪ 600‬درجة مئوية‪ ،‬س تخضع اعادة بناء هيلك طبقة ا أللومينا والس يلياك لتكوين‬
‫امليتااكؤولينايت (‪ )Al2Si2O7‬مع بنية بلورية واجتاه يش به الاكؤولينايت‪ .‬ميكن التعبري عن‬
‫تفاعل نزع الهيدروكس يل من الرشح أأعاله عىل النحو التايل‪:‬‬
‫‪Al2Si2O5(OH)4‬‬
‫‪Al2Si2O7 + 2H2O‬‬
‫)‪(1‬‬
‫‪58‬‬
‫اذا مت اجراء معلية اللكس نة يف درجة حرارة أأعىل (‪ 950-925‬درجة مئوية)‪ ،‬فان هيلك‬
‫امليتااكؤولني سوف يتشلك عىل بنية بلورية تسمى الس باينال ‪ Spinel‬يتكون من ا ألملنيوم‬
‫والس يليكون (‪ ،)Si3Al4O12‬معرب ًا عنه عىل النحو التايل‪:‬‬
‫)‪(2‬‬
‫‪Si3Al4O12 + SiO2‬‬
‫‪2Al2Si2O7‬‬
‫س تؤدي معلية اللكس نة يف درجة حرارة أأعىل من ‪ 950‬درجة مئوية (~ ‪ 1050‬درجة مئوية)‬
‫اىل تغيري هيلك الس باينال اىل هيلك املواليت (‪ )Al2O3.2SiO23‬وس يؤدي التسخني‬
‫االضايف (عند ‪ 1200‬درجة مئوية) اىل تغيري هيلك أأوكس يد الس يليكون ‪ SiO2‬غري املتبلور‬
‫معربا عنه عىل النحو التايل‪:‬‬
‫ليصبح كريس تواباليت ‪ً ،SiO2‬‬
‫‪3Si3Al4O12‬‬
‫)‪2Si2Al6O13 + 5SiO2 (amorphous‬‬
‫)‪(3‬‬
‫)‪SiO2 (amorphous‬‬
‫)‪SiO2 (Cristobalite‬‬
‫تعمتد خصائص امليتااكؤولني الناجتة عن معلية اللكس نة عىل لك من وقت اللكس نة ودرجة‬
‫احلرارة املس تخدمة للكس نة الاكؤولني‪ .‬لقد مت حتديد مدى درجات احلرارة اذلي يس تخدم‬
‫يف معلية لكس نة الاكؤولني ليكون مضن املدى ‪ 800-550‬درجة مئوية‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬ان ظروف‬
‫معلية اللكس نة غري اثبتة بل اهنا عبارة عن مدايت من درجات احلرارة ومدايت من زمن‬
‫اللكس نة وذكل الن هذه الظروف تتبع مصدر اخلام وختتلف ابختالف مصدر الاكؤولني‬
‫املس تخدم اذ ان اختالف مصادر اخلام يعين اختالف الرتكيب الكميياوي والرتكيب املعدين‬
‫للك مصدر وابلتايل أأصبح هذا الاختالف هو السبب يف البحث عن اختيار أأفضل درجة‬
‫حرارة لكس نة و أأفضل وقت لكس نة النتاج امليتااكؤولني النشط‪.‬‬
‫‪59‬‬
‫ان املعاجلة املياكنيكية للميتااكؤولني الناجت من معلية اللكس نة عن طريق اس تخدام الطحن‬
‫يه احدى الطرق املس تخدمة لزايدة نشاط وتفاعلية امليتااكؤولني املنتج يف معلية اللكس نة‬
‫وهذه الطريقة يه احدى الطرق املتبعة يف زايدة تنش يط امليتااكؤولني ألنه يعمل عىل قليل‬
‫احلجم احلبييب للميتااكؤولني وزايدة املساحة السطحية احملددة للجس مي‪ .‬اضافة اىل ذكل ان‬
‫معلية الطحن س تعمل عىل اختبار الاضطراب الهيلكي التدرجيي اذلي يعمل عىل حتويل‬
‫الاكؤولني ذو البنية البلورية اىل امليتااكؤولني العدمي التبلور اذلي سوف مينح هذا امليتااكؤولني‬
‫صفة املادة البوزوالنية ذات النشاط العايل والتفاعلية الكبرية‪.‬‬
‫ان اخلصائص البوزوالنية للامدة يه خصائص تصف قدرة املادة عىل اجراء تفاعل مع‬
‫الاكلس يوم (اجلري) املوجود يف السمنت بوجود املاء يف بيئة التفاعل لتكوين مادة ذات‬
‫خصائص امسنتية‪ .‬لقياس أأو معرفة خصائص مادة ما‪ ،‬توجد طريقتان لقياسها؛ الطريقة‬
‫املبارشة نظرية وطريقة غري مبارشة معلية‪ .‬ان الطريقة املبارشة تعمتد عىل اس تخدام ا ألداة‬
‫لتوصيف خصائص املواد مع أأو بدون احلاجة اىل معرفة أأن تفاعل البوزوالين يدث‬
‫للميتااكؤولني‪ .‬يف حني أأن الطريقة غري املبارشة تعمتد عىل تعديل اخلواص املياكنيكية من‬
‫ا ألمسنت عند اضافة امليتااكؤولني‪(Astutiningsih S. 2018) .‬‬
‫‪60‬‬
‫الفصل اخلامس‬
‫انتاج الشب من الاكؤولينايت‬
‫جزءا من مجموعة املعادن الصناعية‪ .‬الرتكيب الكمييايئ العام‬
‫الاكؤولني هو معدن طيين يشلك ً‬
‫للمعدن ‪ .Al2Si2O5(OH)4‬ويتصف ابنه معدن س يلياكيت ذو طبقات‪ ،‬مع صفيحة رابعية‬
‫السطوح مرتبطة من خالل ذرات ا ألوكسجني بصفيحة مثاين السطوح من ا أللومينا مثاين‬
‫السطوح‪ .‬تُعرف الصخور الغنية ابلاكؤولني ابمس الاكؤولني أأو الطني الصيين وهذا الامس‬
‫مش تق من قرية اكولينغ يف الصني‪ .‬تمتزي الاكؤولينايت بقدرة منخفضة عىل الانكامش والتضخم‬
‫وقدرة منخفضة عىل التبادل الاكتيوين (‪ meq / 1005-1‬مغ)‪(Adeoye J. B. et al 2018) .‬‬
‫يعترب الاكؤولني من املعادن النامعة‪ ،‬ترايب‪ ،‬أأبيض عادة (طني فايلوس يلياكت ثنايئ‬
‫الاوكتاهدرا)‪ ،‬ينتج عن التجوية الكمييائية ملعادن س يلياكت ا ألملنيوم مثل الفدلس بار‪ .‬يف‬
‫أأجزاء كثرية من العامل‪ ،‬تتلون هذه الاطيان ابللون الوردي والربتقايل وا ألمحر بواسطة أأوكس يد‬
‫ممزيا من الصد أأ‪ .‬اما يف حاةل تركزي اقل الوكس يد احلديد فان الاكؤولني‬
‫احلديد‪ ،‬مما مينحها لوانً ً‬
‫يكون أألواانً بيضاء أأو صفراء أأو برتقالية فاحتة‪.‬‬
‫ان املصدر ا ألسايس النتاج الشب هو خام البوكسايت‪ ،‬ولكن مع اخنفاض مكية الرتس بات‪،‬‬
‫يمت البحث عن مصادر بديةل‪ .‬يعد الاكؤولني أأحد البدائل املفيدة‪ ،‬كام أأن وجوده جبانب‬
‫البوكسايت يف حمتوى ا أللومينا جعهل أأكرث رغبة يف انتاج الشب‪ .‬لكمة الشب (‪)Alum‬‬
‫مش تقة من صيغهتا الالتينية العامة "‪ ،"Lumen‬واليت مت تطبيقها عىل العديد من املواد ذات‬
‫التاأثري التجميعي‪(Adeoye J. B. et al 2018).‬‬
‫‪61‬‬
‫ان معلية جتميع وترسيب العوالق يف أأنواع املياه يه معلية هممة يف معاجلة املياه (مياه الرشب‬
‫أأو النفاايت السائةل الصناعية)‪ .‬يُعرف الشب‪ Al2(SO4)3.14-27H2O ،‬أأو ا ألمالح‬
‫املزدوجة املاكفئة هل سواء من الصوديوم أأو البواتس يوم باأنه أأكرث مواد التجميع ش يوعًا اليت يمت‬
‫نظرا لفعاليته يف معاجلة مجموعة واسعة من أأنواع املياه‪ .‬ال تزال‬
‫اس تخداهما يف معاجلة املياه ً‬
‫خيارا مناس با لعملية معاجلة املياه عىل الرمغ من عيوبه‬
‫لكفة الشب املنخفضة نسبيًا جتعهل ً‬
‫القليةل من حيث االنتاج الكبري للمخلفات الطينية ونطاق ا ألس الهيدروجيين احملدود من‬
‫الفعالية عند مقارنته مبواد التجميع احلديثة مثل متعدد لكوريد ا ألملنيوم (‪ ،)PACl‬كربيتات‬
‫ا ألملنيوم (‪(Adeoye J. B. et al 2018).)PAS‬‬
‫ابالضافة اىل ادلور التقليدي للشب كامدة جتميع وترسيب يف معاجلة املياه‪ ،‬فان الشب‬
‫يس تخدم بشلك كبري يف صناعة الورق لعمليات خمتلفة‪ .‬عادة ما يكون مبثابة مادة الذعة يف‬
‫الصباغة وهو مقدمة أأساس ية للعديد من املواد الكمييائية‪ ،‬من بيهنا ا أللومينا وهو من السلع‬
‫الرئيس ية‪.‬‬
‫تقليداي‪ ،‬يمت انتاج الشب عن طريق املعاجلة احلامضية خلام البوكسايت (خاصة حامض‬
‫الكربيتيك)‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬فان البوكسايت يتناقص عامل ًيا من حيث المكية والنوعية‪ ،‬ا ألمر اذلي‬
‫أأصبح مصدر قلق خطري ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬غال ًبا ما يكون البوكسايت غائ ًبا متا ًما ابلمكيات‬
‫التجارية املعروفة يف معظم البدلان النامية اليت تعمتد ابلاكمل عىل الشب ملعاجلة املياه الامر‬
‫اذلي أأدى اىل البحث عن خامات بديةل للبوكسايت النتاج الشب مثل خامات الاكؤولني‪.‬‬
‫‪62‬‬
‫اكنت النكسة ا ألولية لتسويق معلية الاكؤلني اقتصادية بطبيعهتا بشلك أأسايس ( أأي تلكفة‬
‫االنتاج‪ ،‬وخاصة متطلبات مدخالت الطاقة ا ألعىل) مقا نر ًة ابلبوكسايت (عرب معلية ابير‬
‫الشائعة) ألن ا أللومينا يف شلك جبسايت اندر ًا ما تتطلب درجة حرارة أأعىل من ‪ 150‬درجة‬
‫مئوية يف معاجلهتا‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬مع النضوب التدرجيي للبوكسايت الغين ابجلبسايت‪ ،‬اس مترت‬
‫هذه التلكفة التفاضلية لالنتاج يف التقلص يف الواقع‪(Adeoye J. B. et al 2018).‬‬
‫أأظهرت مراجعة رسيعة لعملية الاكؤلني حنو انتاج الشب أأن الوحدتني الرئيس يتني املس هتلكة‬
‫للطاقة اليت متزيها عن البوكسايت مكصدر للمواد اخلام نتجت يف املقام ا ألول عن عدم النشاط‬
‫الكمييايئ للاكؤلني‪ ،‬ا ألمر اذلي يتطلب التنش يط احلراري لتحويهل اىل صيغة تفاعلية درجة‬
‫حرارة تفاعل> ‪ 600‬درجة مئوية‪ .‬الامر الاخر هو خطوة حسب الالومينا لفتح ا ألملنيوم‬
‫املوجود يف البلورة من لوح ا أللومينا الامثين السطوح يف معقد الاكؤولني‪ -‬امليتااكؤولني‪ .‬بيامن‬
‫قد يكون الرتكزي املس تقبيل عىل النظر يف دور تقنية امليكروويف يف تنش يط الاكؤولني‪.‬‬
‫تاأثري الشب خالل معاجلة أأنواع املياه‬
‫مادة التجميع يه مادة كمييائية تُس تخدم الزاةل املواد الصلبة العالقة من مياه الرشب‪ .‬ويه‬
‫مكونة من جزيئات موجبة الشحنة‪ ،‬واليت تساعد عىل ابطال مفعول املاء بشلك فعال‪.‬‬
‫تعترب كربيتات احلديديك‪ ،‬كربيتات ا ألملنيوم‪ ،‬أأو لكوريد احلديديك‪ ،‬املصنفة أكمالح ا ألملنيوم‬
‫أأو احلديد يه مواد جتميع شائعة ملعاجلة املياه)‪. (Adeoye J. B. et al 2018‬‬
‫عادة ما يمت اجراء عالج جتميع وترسب املواد العالقة بسبب كرب وزهنا قبل الرتسيب‬
‫والرتش يح‪ .‬أأثناء هذه العملية‪ ،‬يُضاف مادة التجميع اىل املاء‪ ،‬وتعمل حشنهتا املوجبة عىل حتييد‬
‫الشحنة السالبة للملواثت العالقة‪.‬‬
‫‪63‬‬
‫يؤدي التحييد الايوين اىل زايدة ميل املواد العالقة لالرتباط ببعضها البعض (ومن هنا جاء‬
‫املصطلح)‪ .‬يف جماميع تعرف ابمس "الكتل"‪ ،‬تغرق هذه اجلس اميت يف قاع خزان املعاجلة‪.‬‬
‫ميكن بعد ذكل فصلها بسهوةل عالية عن املاء‪.‬‬
‫خالل هذه العملية‪ ،‬تمت اضافة مادة التجميع برسعة اىل املاء وخلطها‪ ،‬مما يسمح بتوزيعها يف‬
‫مجيع أأحناء عينة املاء باأمكلها‪ .‬عندما يمت جتميع وترسب املواد العالقة بسبب كرب وزهنا يف املاء‪،‬‬
‫ميكن تصفيهتا من خالل غشاء الرتش يح الفائق أأو الرتش يح ادلقيق‪ ،‬أأو مرحش متوسط‪ ،‬الزاةل‬
‫اجلس اميت املس تقرة‪ .‬ميكن أأيضً ا نقل املاء اىل خزان ترسيب‪ ،‬حيث س تغرق اجلزيئات الثقيةل‬
‫يف القاع‪ ،‬حيث ميكن ازالهتا بعد ذكل‪(Adeoye J. B. et al 2018).‬‬
‫أأنواع عوامل التجميع‬
‫ان املادة الكمييائية الأكرث اس تخدا ًما يف معلية التجميع يه كربيتات الاملنيوم‪ .‬تعترب كربيتات‬
‫احلديديك أأو لكوريد احلديديك أأو أألومينات الصوديوم أأيضً ا أأنواعًا شائعة من مواد التخرث‬
‫وكام ييل‪( KURANGA et al 2018):‬‬
‫ كربيتات ا ألملنيوم‬‫تتوفر كربيتات ا ألملنيوم يف عدة أأشاكل اما عىل شلك مسحوق او عىل شلك حبيبات‬
‫خش نة‪ .‬عند اضافهتا اىل املياه القلوية الطبيعية (اليت حتتوي عاد ًة عىل بياكربوانت‬
‫الاكلس يوم)‪ ،‬تنتج كربيتات ا ألملنيوم كتةل هيدروكس يد ا ألملنيوم‪.‬‬
‫‪64‬‬
‫ كربيتات احلديديك‬‫كربيتات احلديديك يه نوع من مواد التجميع احلديدية اليت تاأيت يف املرتبة الثانية بعد‬
‫كربيتات ا ألملنيوم‪ .‬غال ًبا ما يس تخدم هذا املزجي الكمييايئ ابالقرتان مع اللكور‪ ،‬وميكن‬
‫أأن يوفر كتةل أأكرث كثافة من كربيتات ا ألملنيوم‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬فانه ينتج خملفات‬
‫هيدروكس يدية طينية أأثقل بشلك ملحوظ‪.‬‬
‫ لكوريد احلديديك‬‫يعترب لكوريد احلديديك بدي ًال لكربيتات احلديديك‪ ،‬ولكنه اخليار ا ألقل ش يوعًا‪،‬‬
‫حيث ميكن أأن يزيد اللكوريد من الطبيعة التالكية للامء‪.‬‬
‫ أألومينات الصوديوم‬‫أألومينات الصوديوم عبارة عن مزجي من أأوكس يد الصوديوم و أأوكس يد ا ألملنيوم‪ .‬حتتوي‬
‫ا ألشاكل الصلبة لهذه املادة الكمييائية عاد ًة عىل ‪ ٪80-70‬أألومينات الصوديوم‪ ،‬بيامن‬
‫حتتوي ا ألشاكل السائةل عىل حوايل ‪ ٪30‬أألومينات الصوديوم‪.‬‬
‫عاد ًة ما يعمتد نوع املادة اجملمعة اذلي يس تخدم يف معاجلة املياه عىل التوافر والقدرة‬
‫عىل حتمل التاكليف‪ .‬مع توفر كربيتات ا ألملنيوم وباأسعار معقوةل وفعاةل للغاية‪ ،‬فهيي‬
‫اخليار املفضل ملعاجلة املياه العامة يف مجيع أأحناء العامل‪(KURANGA et al 2018) .‬‬
‫‪65‬‬
‫تعترب مواد التجميع املعدنية من أأكرث املواد ش يوعًا يف معاجلة املياه أأيضً ا‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬تتوفر‬
‫أأيضً ا مواد التجميع الاصطناعية ومواد جتميع من نوع البولمير احليوي (مبا يف ذكل البولميرات‬
‫احليوية الطبيعية اليت يمت احلصول علهيا من الفطرايت واملصادر النباتية واحليواانت)‪ .‬تكون‬
‫لهذه املواد مزية انتاج خملفات طينية أأقل‪ ،‬كام أأهنا تسبب مشالك مسية أأقل أأو مشالك تتعلق‬
‫ابلسالمة‪.‬‬
‫يعترب التخرث معلية رضورية ملعاجلة املياه‪ ،‬لكنه ال ميكن أأن يعمل مبفرده‪ .‬كام يلزم الرتش يح‬
‫والرتسيب والتطهري لضامن خلو املياه من امللواثت الضارة وسالمهتا للرشب‪.‬‬
‫أأنواع الشب‬
‫تتكون أأنواع الشب يف معظمها من كربيتات ا ألملنيوم ويه اما ان تكون شب امللح الاحادي‪:‬‬
‫‪ Al2(SO4)3.xH2O‬او شب امللح املزدوج مثل ‪ :‬شب البواتس يوم ‪،‬‬
‫‪K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O‬؛ شب ا ألمونيوم ‪(NH4)2SO4.Al2(SO4)3.24H2O‬؛‬
‫احلديد‬
‫شب‬
‫‪Na2SO4.Al2(SO4)3.24H2O‬؛‬
‫الصودا‬
‫شب‬
‫‪.FeSO4.Al2 (SO4)3.24H2O‬‬
‫يس تخدم الشب يف الصناعات الغذائية والصناعات ادلوائية وكذكل يف تنقية املياه‪ .‬كام‬
‫يس تخدم عىل نطاق واسع يف تصنيع غراء اخلرضوات‪ ،‬و أأمسنت البورسلني‪ ،‬ومزيالت العرق‬
‫الطبيعية‪ ،‬ويس تخدم يف ادلابغة‪ ،‬والصباغة‪ ،‬واملنسوجات والورق املقاوم للحريق‪ ،‬وانتاج‬
‫ا أللومينا لتطبيقات العوامل املساعدة والتطبيقات احلرارية‪(KURANGA et al 2018) .‬‬
‫‪66‬‬
‫مت اقرتاح العديد من الطرق املتبعة النتاج الشب مثل التلبيد والاس تخالص احلاميض‬
‫للاكؤلني والاطيان ا ألخرى‪ .‬تتضمن هذه الطرق معلية تلبيد اجلري‪ ،‬وطريقة تلبيد اجلري‬
‫والصودا ‪ ،Lime-Soda‬وطريقة حامض النرتيك‪ ،‬وطريقة حامض الهيدرولكوريك‪ ،‬وطريقة‬
‫حامض الكربيتيك‪ .‬وقد مت اس تخداهما يف اس تخالص معادن أأخرى‪.‬‬
‫تمت معاجلة خام ا ألملنيوم امللكسن حبامض معدين‪ ،‬مثل ‪ .H2SO4‬ينتج عن هذه املعاجلة ملح‬
‫أأملنيوم قابل لذلوابن (مثل كربيتات ا ألملنيوم) وتظهر الس يلياك يف املادة املتبقية مع اجلزء‬
‫الأكرب من الشوائب اما عنارص احلديد والتيتانيوم فاأهنا تنتقل أأيضً ا اىل احمللول مع ملح ا ألملنيوم‬
‫الامر اذلي يس تلزم ازالهتام خبطوة التنقية قبل التحول اىل ا أللومينا‪.‬‬
‫أأوصت بعض ا ألدبيات اجراء اللكس نة بدرجات حرارة ترتاوح بني ‪ 820-770‬درجة مئوية‪.‬‬
‫وقد مت تسجيل براءة اخرتاع لرتكزي حوايل ‪ H2SO4 ٪70‬الس تخراج ا أللومينا من الطني‪.‬‬
‫متت ممارسة املعاجلة حبامض الكربيتيك عند ‪ 90‬درجة مئوية وتركزي حامض ‪.٪20-10‬‬
‫جسلت براءة اخرتاع أأخرى ‪ ٪30‬كرتكزي موىص به للحامض وذكرت أأن درجة حرارة ‪105‬‬
‫درجة مئوية اكنت درجة حرارة الاس تخراج املوىص هبا‪ ،‬و أأوىص أخرون بدرجة حرارة ‪-70‬‬
‫‪ 90‬درجة مئوية ملدة ‪ 10-2‬ساعة الس تخراج ‪ ٪80-70‬من ا أللومينا‪ .‬ا أللومينا املس تخرجة‬
‫من الطني الباكس تاين عايل ا ألملنيوم بعد اللكس نة عند ‪ 800-700‬درجة مئوية ملدة ساعة‬
‫ومعاجلهتا حبامض الكربيتيك ملدة ساعة اىل ساعتني عند ‪ 110‬درجة مئوية‪( KURANGA : .‬‬
‫)‪et al 2018‬‬
‫‪67‬‬
‫مت دراسة التنش يط احلاميض عىل نطاق واسع كطرق معاجلة كمييائية لتحسني السطح‬
‫واخلصائص التحفزيية للطني الليفي ولوحظ أأنه يث عىل احداث تغيريات يف الرتكيب‬
‫البلوري ملعادن ا ألملينوس يلياكت بسبب احنالل ا أليوانت الهيلكية واعادة ترتيب الهيلك‪.‬‬
‫كشف ‪ 21‬ا ألدب عن التنش يط احلاميض للميتااكؤولني‪.‬‬
‫يُعرف الشب‪ Al2(SO4)3.H2O ،‬أأو أأمالحه املزدوجة املاكفئة من الصوديوم أأو‬
‫نظرا لفعاليته يف معاجلة‬
‫البواتس يوم باأنه أأكرث مواد التجميع ش يوعًا املس تخدمة يف معاجلة املياه ً‬
‫مجموعة واسعة من أأنواع املياه‪ .‬ان تلكفة الشب املنخفضة نسبيًا جتعهل مادة التجميع املفضةل‬
‫عىل الرمغ من قةل أأوجه القصور من حيث االنتاج الكبري للحماأة ونطاق درجة امحلوضة احملدود‬
‫من الفعالية عند مقارنته مبواد التخرث ا ألحدث مثل بويل أأملنيوم لكورايد (‪ )PACl‬وكربيتات‬
‫ا ألملنيوم‪(KURANGA et al 2018) .‬‬
‫االجراءات العملية‬
‫الرتكزي‬
‫يف البداية مت حسق عينة الاكؤولني اخلام وطحهنا‪ .‬مت اس تخدام املاء اخلايل من الايوانت‬
‫لرتكزي الاكؤولني املطحون وتنقيته من الشوائب فزيايئ ًيا وكمييائ ًيا مثل الأاكس يد املعدنية‬
‫وا ألمالح القابةل لذلوابن واحلىص‪ .‬مت فصل مجيع تكتالت جزيئات الطني بواسطة تقليب‬
‫الاكؤولني الرطب ابس مترار ابس تخدام حمرك كهرابيئ ملدة ‪ 30‬دقيقة‪ .‬غربةل الناجت من مرحةل‬
‫الفصل عرب ‪ 106‬مايكرون للتخلص من اجلزيئات املعدنية اخلش نة والاقل جحام املرتبطة‬
‫ابلاكؤولني‪.‬‬
‫‪68‬‬
‫مت تركيد معلق الاكؤولني عن طريق تركه طوال الليل عن طريق اجلاذبية‪ ،‬مث فصل املاء عن‬
‫الراسب عن طريق سكب املاء الزاةل املاء ومن مث الرتش يح ابس تخدام ورق الرتش يح‪ ،‬ويرتك‬
‫ليجف ملدة يومني‪ ،‬مث جتفيفه مرة أأخرى عند ‪ 60‬درجة مئوية يف فرن كهرابيئ ملدة ‪ 4‬ساعات‪.‬‬
‫مت طحن كتل الاكؤولني اجملففة اىل جحم حبيبات دقيقة جدً ا ومت حتليل العينة الحقًا‪ .‬يوحض‬
‫اجلدول ‪ 11‬مكوانت أأاكس يد املعادن الرئيس ية‪(Adeoye J. B. et al 2018).‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )11‬يوحض مكوانت أأاكس يد املعادن الرئيس ية‬
‫‪Table 1 Chemical composition of raw kaolin beneficiated kaolin and metakaolin‬‬
‫‪Metakaolin‬‬
‫‪Mol %‬‬
‫‪49.24‬‬
‫‪36.6‬‬
‫‪3.03‬‬
‫‪3.11‬‬
‫‪0.63‬‬
‫‪0.02‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪1.62‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪0.02‬‬
‫‪Beneficiated kaolin‬‬
‫‪Mol %‬‬
‫‪45.94‬‬
‫‪34.84‬‬
‫‪2.88‬‬
‫‪3.10‬‬
‫‪0.59‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪1.64‬‬
‫‪0.10‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪kaolin‬‬
‫‪Mol %‬‬
‫‪48.79‬‬
‫‪33.58‬‬
‫‪2.65‬‬
‫‪2.98‬‬
‫‪0.58‬‬
‫‪0.04‬‬
‫‪0.07‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪1.48‬‬
‫‪0.10‬‬
‫‪0.01‬‬
‫‪2.29‬‬
‫‪2.24‬‬
‫‪2.47‬‬
‫‪69‬‬
‫‪Chemical constituent‬‬
‫‪Oxides‬‬
‫‪SiO2‬‬
‫‪Al2O3‬‬
‫‪Fe2O3‬‬
‫‪CaO‬‬
‫‪MgO‬‬
‫‪SO3‬‬
‫‪Na2O‬‬
‫‪K2O‬‬
‫‪TiO2‬‬
‫‪P2O5‬‬
‫‪Mn2O3‬‬
‫‪Si/Al molar ratio‬‬
‫)‪(Mol‬‬
‫اللكس نة‬
‫مت لكس نة الاكؤولني اجلاف اذلي جرى تركزيه عند ‪ 850‬درجة مئوية يف فرن كهرابيئ ملدة‬
‫‪ 6‬ساعات‪ .‬مبعدل تسخني ‪ 10‬درجة مئوية‪/‬دقيقة‪ .‬مث تربيد امليتااكؤولني الناجت يف جمففات مث‬
‫عبوات للتحليل‪.‬‬
‫حسب الالومينا من امليتااكؤولني‬
‫يمت اجراء تفاعل بني امليتااكؤولني وحامض الكربيتيك ويمت الس يطرة عىل التفاعل ابس تخدام‬
‫املاء الالايوين ترتك الالومينا املسحوبة لتجف ملدة يومني ومن مث يمت جتفيفه مرة أأخرى يف‬
‫فرن كهرابيئ عند ‪ 60‬درجة مئوية ملدة ‪ 4‬ساعات بعدها تطحن الكتل اجملففة اىل جحم حبييب‬
‫دقيق جدً ا ابس تخدام الطاحونة ذات الكرات‪(Aderemi B.O. et al 2009).‬‬
‫موازنة املواد‬
‫يوحض اجلدول ‪ 1‬الاخنفاض يف النس بة املولية للس يليكون اىل الاملنيوم من ‪( 2.47‬يف الطني‬
‫اخلام) اىل ‪( 2.29‬يف امليتااكؤولني) عىل التوايل مما يدل عىل أأن اجلزيئات اليت مت فرزها يه‬
‫معادن غنية ابلس يلياك وقد يُعزى تكوين أأوكس يد احلديد الثاليث واوكس يد الاكلس يوم ‪Fe2O3‬‬
‫و‪ CaO‬املرتفع يف العينات اىل مصدر العينة وتركيب اخلام‪ .‬مت حتقيق اس تعادة الاكؤولني‬
‫النقي بنس بة ‪ ٪64‬ابلوزن‪ ،‬وبلغت نس بة ا أللومينا يف امليتااكؤولني ‪ ٪36.6‬ابلوزن‪ .‬يمت حتسني‬
‫العائد احملمتل للش بة من الاكؤولني من خالل تكوين امليتااكؤولني من ‪ ٪33.58‬ابلوزن اىل‬
‫‪ ٪36.6‬ابلوزن‪.‬‬
‫‪70‬‬
‫دورا هم ًما يف البنية ادلقيقة والسلوك‬
‫تلعب النسب املولية للك من ‪ Si/Al‬و‪ً Na/Al‬‬
‫املياكنييك للجيوبولميرات القامئة عىل امليتااكؤولني‪ ،‬وقد وجد أأن نسب ‪ Si/Al‬و‪Na/Al‬‬
‫املثىل لتحقيق أأقىص قوة مياكنيكية يف اجليوبولميرات يه ‪ 1.9‬و‪ 0.73‬عىل التوايل‪ .‬يلعب‬
‫دورا يف موازنة حشنات [‪ ]AlO4‬رابعي السطوح‪ ،‬وغيابه يتسبب يف اظهار‬
‫الصوديوم ً‬
‫الهيالك احمللية لشحنة سالبة‪ ،‬مما يؤدي اىل تنافر حميل متبادل بني رابعي السطوح‪ .‬أأيضً ا‪،‬‬
‫يعزز تفكك الصوديوم ً‬
‫تفاعال مائ ًيا‪ ،‬مما يؤدي اىل تفامق عدم حفظ حشنة نظام ‪،N-A-S-H‬‬
‫ذلكل يزداد انتفاخ الطني‪ .‬يضعف التطور املذكور أأعاله الهيلك البنايئ للس يلياكت ا أللومينية‬
‫ويقلل من اس تقرار أأنواع الس يلياكت والالومينات‪ ،‬مما يعزز بدوره تفكك الصوديوم‪ .‬عىل‬
‫املدى الطويل‪ ،‬يزيد من احامتلية ازاةل بلمرة الهيلك وحىت التقشري‪.‬‬
‫من احملمتل أأن يبد أأ الرتش يح من سطح الركزية ‪ ،N-A-S-H‬ويقرش اجلل طبقة تلو ا ألخرى‬
‫ابلطريقة املذكورة أأعاله‪ ،‬مما يؤدي اىل ثقوب وتشققات جمهرية‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬يؤدي‬
‫الرتش يح أأيضً ا اىل تدهور اخلواص املياكنيكية للهالم السطحي‪ ،‬مبا يف ذكل معامل يونغ وقوة‬
‫الشد والليونة‪ ،‬مما يزيد بشلك كبري من اماكنية تقشري السطح ابلهالم‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪،‬‬
‫الصوديوم قادر عىل توصيل رابعي السطوح [‪ ]AlO4‬و [‪ ]SiO4‬بواسطة القوة‬
‫الكهروس تاتيكية مع ا ألوكسجني رابعي السطوح‪ ،‬واذلي ينقل االهجاد ويسامه يف تشتت‬
‫الضغط املنتظم‪.‬‬
‫‪71‬‬
‫اجليوبولميرات‬
‫ان اجليوبولمير هو مادة مت تنش يطها مبادة قلوية وتعترب بدي ًال ل ألمسنت البورتالندي التقليدي‬
‫(‪ .)PC‬ميكن أأن يؤدي تطوير اجليوبولميرات اىل تقليل انبعااثت أأوكس يد الاكربون واس هتالك‬
‫الطاقة مقارنة مبواد السمنت البورتالندي ولها خصائص مياكنيكية مماثةل للسمنت‬
‫البورتالندي ومتانة أأفضل بكثري‪ .‬ميكن حتضري اجليوبولمير خبلط الرماد املتطاير أأو امليتااكؤولني‬
‫مبحلول قلوي ومعاجلته عند درجة حرارة مرتفعة (حوايل ‪ 80-60‬درجة مئوية)‪ .‬يوصف‬
‫الرتكيب البلوري ملنتج التفاعل عىل أأنه ش بكة ثالثية ا ألبعاد من ا ألملينو‪ -‬س يلياكت مت‬
‫انشاؤها بواسطة [‪ ]SiO4‬و [‪ ]AlO4‬رابعي السطوح مرتابطة عن طريق توصيل‬
‫ا ألوكسجني‪ ،‬مع أأيوانت قلوية (‪ Na+‬او ‪ )K+‬مرتبطة بشلك غري حممك بـ [‪ ]AlO4‬رابعي‬
‫السطوح وتعويض الشحنة السالبة للأملنيوم رابعي التنس يق‪ .‬يسمى منتج التفاعل هذا هالم‬
‫الصوديوم ( أأو البواتس يوم) هيدرات ا أللومينو س يلياكت [‪.]N (K) -A-S-H‬‬
‫‪72‬‬
‫الفصل السادس‬
‫املشاريع الصناعية النتاج الالومينا من الاكؤولني‬
‫تعمتد الطاقة االنتاجية ملصانع انتاج الالومينا من خام الاكؤولينايت عىل مكية ترس بات‬
‫الاكؤولني املستمثرة‪ .‬جيب ان حتتوي ترس بات الاكؤولني املستمثرة عىل ما ال يقل عن ‪%22‬‬
‫الومينا عىل ان ال تصل نس بة أأوكس يد احلديد ‪ %1‬اما اوكس يد البواتس يوم فال جيب ان‬
‫تزيد عن ‪ %1‬وان تكون لكفة العمليات املنجمية عالية وان تكون الرتس بات ذات تركيب‬
‫بلوري قابل لالس تخالص ابلعمليات احلرارية او احلرارية – الكميياوية‪ .‬عىل العموم فان‬
‫الطاقة االنتاجية ملصانع انتاج الالومينا جيب ان ال تقل عن ‪ 8000‬طن الومينا يف الس نة وان‬
‫ال يقل العمر االنتايج للمنجم عن ‪ 25‬س نة‪(CADOUX KAOLIN PROJECT 2020) .‬‬
‫جيب ان ال تقل نس بة نقاوة الالومينا املنتجة عن ‪ %99.99‬الومينا فاأعىل وذكل لسد احلاجة‬
‫من الالومينا النقية ألغلب اس تخدامات الالومينا الصناعية التقليدية مهنا او احلديثة مهنا‬
‫ويه التطبيقات اخلاصة بتطبيقات خزن الطاقة الكهرابئية املرتبطة ابلس يارات الكهرابئية او‬
‫وحدات خزن الطاقة لوحدات انتاج الطاقة النظيفة‪.‬‬
‫حققت اغلب املصانع اليت جرى بناؤها يف ا ألعوام ‪ 2018‬اىل ‪ 2022‬نس بة العائد عىل‬
‫الاستامثر بني ‪ 40‬اىل ‪ %46‬ويه نس بة مرتفعة اما فرتة اسرتداد راس املال فقد تراوح بني‬
‫‪ 3.6‬اىل ‪ 4‬س نوات حمسوبة عىل أأساس لكفة االنتاج ال تتجاوز ‪ 10,000‬دوالر للطن الواحد‬
‫وان يكون سعر البيع للطن الواحد ‪ 24,000‬اىل ‪ 25,000‬دوالر امرييك للطن الواحد علام‬
‫ان فرتة الاسرتداد املذكورة يه فرتة مناس بة لهذا النوع من املشاريع االسرتاتيجية‪.‬‬
‫‪73‬‬
‫جيب اجراء معلية رفع رتبة اخلام بعد مرحةل القلع اليت يفضل ان تمت باأسلوب القلع من املنجم‬
‫املفتوح‪ .‬تتضمن معلية رفع الرتبة معاجلة اخلام ابلوسائل املناس بة وفقا للرتكيب الكميياوي‬
‫والرتكيب املعدين للخام وتقدر نس بة اخلام املطروح بعد التنقية من ‪ %50‬اىل ‪ %60‬اعامتدا‬
‫عىل نوع اخلام ومن مث حتويل ‪ %30‬اىل ‪ %40‬اىل مرحةل اس تخالص الالومينا النتاج الومينا‬
‫بنقاوة ‪ %99.99‬او اعىل‪(CADOUX KAOLIN PROJECT 2020).‬‬
‫جيب ان يتوي املرشوع عىل العديد من اخلدمات والبىن التحتية للمرشوع مثل املياه‪،‬‬
‫اخلدمات اجلوية‪ ،‬الوقود‪ ،‬حمطة الكهرابء وتوزيع الطاقة اخلاصة ابملرشوع‪ ،‬الطرق‪،‬‬
‫االتصاالت ومباين املوقع لكها س تعمل عىل دمع املرشوع‪.‬‬
‫تستند السامت التسويقية التالية اىل نتاجئ مجموعات البحث املس تقةل وا ألحباث ادلاخلية‬
‫ملعلوماتك املالية‪:‬‬
‫• تمتتع الالومينا العالية النقاوة ‪ HPA‬بتوقعات قوية للطلب مع توقع زايدة السوق‬
‫العاملية لـ ‪ HPA‬من حوايل ‪ 35000‬طن يف عام ‪ 2019‬اىل ‪ 145000‬طن يف عام‬
‫‪ ،2026‬مدفوعًا بشلك أأسايس ابلمنو القوي يف الطلب عىل ‪ HPA‬كطالء فاصل‬
‫لبطارية ليثيوم أأيون (‪.)LIB‬‬
‫• جيب ان تقوم الرشكة بتطوير منتج متسق وعايل اجلودة يمت تسلميه من خالل‬
‫معلية ضامن وجودة موثوقة‪.‬‬
‫• يمت حتديد تسعري ‪ HPA‬وفقا لنقاوة املنتج‪ ،‬واخلصائص الفزيايئية للمنتجات‪،‬‬
‫والقدرة عىل تقدمي جودة منتج متسقة‪ ،‬وتطبيق الاس تخدام الهنايئ لـ ‪.HPA‬‬
‫‪74‬‬
‫• من املتوقع أأن تؤدي توقعات الطلب القوية وارتفاع مدخالت التلكفة اىل ضغوط‬
‫تصاعدية عىل ا ألسعار‪ .‬تمتثل خماطر اجلانب السليب الرئيس ية يف املنافسة املزتايدة‬
‫من املنتجني الصينيني والتغيريات يف التكنولوجيا اليت تقلل كثافة ‪ HPA‬يف معليات‬
‫التصنيع‪ .‬متيل املواد الصينية اىل أأن تكون أأقل جودة من تكل اليت تنتجها الرشاكت‬
‫القامئة خارج الصني‪(CADOUX KAOLIN PROJECT 2020).‬‬
‫وصف ا أللومينا عالية النقاء والاس تخدامات الرئيس ية‬
‫ا أللومينا عالية النقاوة عبارة عن مسحوق أأبيض بلوري مصنوع من أأوكس يد ا ألملنيوم النقي‬
‫تقري ًبا (‪ .)Al2O3‬بشلك عام‪ ،‬يمت تعريف ‪ HPA‬عىل أأهنا ‪ Al2O3‬ويه نقية بنس بة>‬
‫‪ .٪99.99‬يمت تصنيف منتجات ‪ HPA‬بشلك عام حسب النقاء‪:‬‬
‫‪( N4 = ٪99.99 ‬ما يعادل ‪ 100‬جزء يف املليون من الشوائب)‬
‫‪( N5 = ٪99.999 ‬ما يعادل ‪ 10‬جزء يف املليون من الشوائب)‬
‫‪( N6 = ٪99.9999 ‬ما يعادل ‪ 1‬جزء يف املليون)‬
‫‪75‬‬
‫اخملطط رمق (‪ )12‬مرشوع انتاج الالومينا العالية النقاوة من الاكؤولني‬
‫‪76‬‬
‫يمت انتاج ا أللومينا عالية النقاوة ‪ ،HPA‬مكنتج هنايئ‪ ،‬عىل شلك مسحوق أأو حبيبات أأو‬
‫حبيبات‪ ،‬اعامتدًا عىل الاس تخدام الهنايئ‪ .‬تطبيقات الاس تخدام الهنايئ اخملتلفة لها تفاواتت‬
‫ومتطلبات فزيايئية وكمييائية خمتلفة‪ .‬تعترب الالومينا منتج متعدد الاس تخدامات هل العديد من‬
‫الاس تخدامات الواسعة‪ .‬تشمل بعض الاس تخدامات التقليدية الأكرث ش يوعًا كسرياميك‬
‫النتاج الراكئز املس تخدمة يف اضاءة ‪ LED‬والتطبيقات االلكرتونية‪ ،‬والزجاج املقاوم للخدش‬
‫عايل القوة‪ ،‬ومكثبط للحريق وكعامل تلميع جيد ومع زايدة سهوةل الوصول اىل النقاوة العالية‬
‫ل أللومينا ‪ HPA‬وزايدة مواصفات بعض التطبيقات ‪ -‬مع زايدة الطلب عىل اجلودة العالية‪،‬‬
‫وجدت ‪ HPA‬اس تخدامات يف التطبيقات اجلديدة عالية التقنية مثل البطارايت وختزين‬
‫الطاقة وتطبيقات السرياميك عالية اجلودة‪ .‬كام يه موحضة يف اجلدول رمق (‪)12‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )12‬توقعات الطلب عىل الالومينا خملتلف الاس تخدامات لغاية العام ‪2026‬‬
‫)‪High Purity Alumina Market, by Application, 2018–2026 (Ton‬‬
‫‪CAGR‬‬
‫‪(2018‬‬‫)‪2026‬‬
‫‪22.5%‬‬
‫‪2026‬‬
‫‪2025‬‬
‫‪73,892‬‬
‫‪25,806 31,360 38,407 47,404 58,959‬‬
‫‪21.8%‬‬
‫‪22,380‬‬
‫‪9,712 11,829 14,518 17,957‬‬
‫‪8,037‬‬
‫‪26.8%‬‬
‫‪19.8%‬‬
‫‪17,163‬‬
‫‪7,350‬‬
‫‪8,098 10,335 13,275‬‬
‫‪4,091 4,938 6,003‬‬
‫‪6,386‬‬
‫‪3,415‬‬
‫‪5,068‬‬
‫‪2,872‬‬
‫‪20.6%‬‬
‫‪4,788‬‬
‫‪2,608‬‬
‫‪2,162‬‬
‫‪1,807‬‬
‫‪3,881‬‬
‫‪2024‬‬
‫‪3,169‬‬
‫‪2023‬‬
‫‪2022‬‬
‫‪2021‬‬
‫‪7,901 9,309 11,044 13,191 15,861 19,197 18.6%‬‬
‫‪51,492 62,344 76,076 93,554 115,935 144,770 22.0%‬‬
‫‪2020‬‬
‫‪2019‬‬
‫‪2018‬‬
‫‪Category‬‬
‫‪LED Bulbs‬‬
‫‪15,079 17,894 21,404‬‬
‫‪Semiconductor‬‬
‫‪4,776 5,635 6,703‬‬
‫‪Substrates‬‬
‫‪Li-ion Batteries 2,630 3,253 4,047‬‬
‫‪Optical Lenses 1,788 2,078 2,434‬‬
‫‪Bio-Medical‬‬
‫‪1,106 1,292 1,522‬‬
‫‪Devices‬‬
‫‪Others‬‬
‫‪5,042 5,814 6,754‬‬
‫‪Total‬‬
‫‪30,420 35,966 42,864‬‬
‫)‪Source: (CADOUX KAOLIN PROJECT 2020‬‬
‫‪77‬‬
‫متويل املرشوع‬
‫ان أآلية متويل املرشوع يكون من خالل مجموعة من خيارات المتويل مبا يف ذكل حقوق امللكية‬
‫أأو ادليون أأو سلفة الرشاء أأو عقد املشاركة عىل مس توى املرشوع‪ .‬س تكون حزمة المتويل‬
‫الهنائية‪ ،‬عىل ا ألرحج‪ ،‬مزجيًا من هذه اخليارات‪ .‬ستسعى الرشكة لعدم فقدان املسامهني‬
‫حلصصهم الاصلية او تقليلها نتيجة جلب مسامهني أأكرث مع الوقت اضافة اىل رضورة اتباع‬
‫هنج حكمي ومدروس خليارات المتويل اليت س تطبقها الرشكة‪(CADOUX KAOLIN .‬‬
‫)‪PROJECT 2020‬‬
‫انتاج معدن الاملنيوم من الالومينا‬
‫فان اوكس يد الاملنيوم هل نقطة انصهار تبلغ ‪ 2072‬درجة مئوية‪ ،‬ذلا فان التحليل الكهرابيئ‬
‫غري معيل‪ .‬يف طريقة‪ ، Hall-Heroult‬يمت اذابة ا أللومينا‪ ،Al2O3 ،‬يف الكرايواليت‬
‫الصناعي املنصهر‪ ، Na3AlF6 ،‬خلفض نقطة انصهاره لتسهيل التحليل الكهرابيئ‪ .‬مصدر‬
‫الاكربون بشلك عام هو حفم الكوك (وقود أأحفوري)‪ .‬ال ميكن انتاج عنرص ا ألملنيوم عن‬
‫طريق التحليل الكهرابيئ مللح الاملنيوم املايئ‪ ،‬ألن أأيوانت الهيدرونيوم تؤكسد عنرص ا ألملنيوم‬
‫بسهوةل‪ .‬عىل الرمغ من أأنه ميكن اس تخدام ملح ا ألملنيوم املصهور بد ًال من ذكل‪،‬‬
‫أأوكس يد الاملنيوم او ا أللومينا أأوكس يد غري قابةل لذلوابن يف مجيع الكواشف الكمييائية العادية‬
‫يف درجة حرارة الغرفة ولها نقطة انصهار عالية (فوق ‪ 2000‬درجة مئوية)‪ .‬جتعل هذه‬
‫اخلصائص العمليات الكمييائية التقليدية املس تخدمة الخزتال الأاكس يد صعبة وغري معلية‬
‫لتحويل ا أللومينا اىل أأملنيوم‪.‬‬
‫يؤدي الاخزتال الكهروكميياوي ل أللومينا اىل انتاج ا ألملنيوم الاويل التجاري‪ .‬يشار اىل هذه‬
‫العملية عاد ًة ابمس معلية ‪ ،Hall- Heroult‬ويه الطريقة ا ألساس ية النتاج معدن ا ألملنيوم‪.‬‬
‫تمت معلية ‪ Hall-Heroult‬يف خلية أأو وعاء الكرتولييت‪ .‬يف الشلك ‪ ،1.1‬تتكون اخللية من‬
‫قطبني (قطب موجب واكثود)‪ .‬يتوي عىل حامم مصهور من فلوريد ا ألملنيوم الصوديوم‬
‫‪78‬‬
‫(‪ ،)Na3AlF6‬املعروف ابمس الكرايواليت‪ ،‬واذلي يعمل مبثابة الكرتوليت ومذيب ل أللومينا‪.‬‬
‫يمت مترير تيار كهرابيئ خالل امحلام‪ ،‬مما يعمل عىل اخزتال ا أللومينا لتكوين ا ألملنيوم املنصهر‬
‫وغاز الاوكسجني‪ .‬يتفاعل غاز ا ألوكسجني مع أأنود الاكربون لتكوين اثين أأوكس يد الاكربون‪.‬‬
‫يتجمع ا ألملنيوم املصهور عند الاكثود يف أأسفل اخللية ويمت ازالته بواسطة س يفون‪.‬‬
‫خمطط رمق (‪ )13‬اخزتال الالومينا الالكرتولييت اىل معدن الاملنيوم‬
‫التفاعالت اجلارية يف خالاي التحليل الكهرابيئ‬
‫حتدث التفاعالت املبسطة التالية عىل أأقطاب الاكربون يف طريقة‪ ، Hall-Heroult‬فعىل‬
‫الاكثود يصل التفاعل التايل‪:‬‬
‫‪Al3+ + 3 e− → Al‬‬
‫اما تفاعل ا ألنود‪:‬‬
‫‪79‬‬
‫‪O2- + C → CO + 2 e−‬‬
‫ذلكل يكون التفاعل االجاميل‪:‬‬
‫‪Al2O3 + 3 C → 2 Al + 3 CO‬‬
‫يف الواقع‪ ،‬يتشلك اول اوكس يد الاكربون عند ا ألنود أأكرث من اثين اوكس يد الاكربون‪:‬‬
‫‪2 O2- + C → CO2 + 4 e−‬‬
‫‪2 Al2O3 + 3 C → 4 Al + 3 CO2‬‬
‫الكرايواليت النقي هل نقطة انصهار تبلغ ‪ 1 ± 1009‬درجة مئوية‪ .‬مع نس بة صغرية من ا أللومينا‬
‫املذابة فيه‪ ،‬تنخفض درجة انصهارها اىل حوايل ‪ 1000‬درجة مئوية‪ .‬اىل جانب وجود نقطة‬
‫انصهار منخفضة نسبيًا‪ ،‬يمت اس تخدام الكرايواليت مكحلل الكرتوليت ألنه‪ ،‬من بني أأمور‬
‫أأخرى‪ ،‬يذوب أأيضً ا ا أللومينا جيدً ا‪ ،‬ويوصل الكهرابء‪ ،‬وينفصل كهرابئي ًا عند هجد أأعىل من‬
‫ا أللومينا‪ ،‬وهل أأيضً ا كثافة أأقل من الاملنيوم عند درجات احلرارة املطلوبة بواسطة التحليل‬
‫الكهرابيئ )‪. (wikipedia.org‬‬
‫عادة ما يضاف فلوريد الاملنيوم )‪ (AlF3‬اىل الالكرتوليت‪ .‬نس بة ‪ NaF/AlF3‬تسمى نس بة‬
‫الكرايواليت ويه ‪ 3‬يف الكرايواليت النقي‪ .‬يف االنتاج الصناعي‪ ،‬يمت احملافظة عىل نس بة‬
‫الكرايواليت ‪ 3-2‬ابضافة ‪ AlF3‬لزايدة تقليل نقطة الانصهار‪ ،‬حبيث ميكن أأن يدث التحليل‬
‫الكهرابيئ يف درجات حرارة ترتاوح بني ‪ 940‬و‪ 980‬درجة مئوية‪ .‬تبلغ كثافة سائل الاملنيوم‬
‫‪ 2.3‬مغ ‪ /‬مل عند درجات حرارة ترتاوح بني ‪ 950‬و‪ 1000‬درجة مئوية‪ .‬جيب أأن تكون‬
‫كثافة االلكرتوليت أأقل من ‪ 2.1‬مغ ‪ /‬مل حبيث ينفصل ا ألملنيوم املصهور عن االلكرتوليت‬
‫ويس تقر بشلك حصيح يف قاع خلية التحليل الكهرابيئ‪ .‬ابالضافة اىل‪ ، AlF3‬ميكن اضافة‬
‫مواد مضافة أأخرى مثل فلوريد الليثيوم لتغيري اخلصائص اخملتلفة لاللكرتوليت مثل (نقطة‬
‫الانصهار‪ ،‬الكثافة‪ ،‬التوصيل‪ ،‬اخل)‪.‬‬
‫‪80‬‬
‫يتحلل اخلليط كهرابئيا عن طريق مترير تيار مبارش جبهد منخفض ( أأقل من ‪ 5‬فولت) عند‬
‫‪ 300-100‬كيلو أأمبري عربه‪ .‬يؤدي هذا اىل ترسيب معدن ا ألملنيوم السائل عند الاكثود‪ ،‬بيامن‬
‫يتحد ا ألوكسجني من ا أللومينا مع اكربون ا ألنود النتاج غاز اثين اوكس يد الاكربون يف الغالب‪.‬‬
‫ان احلد ا ألدىن من متطلبات الطاقة النظرية لهذه العملية هو ‪ 6.23‬كيلو واط ساعة للك‬
‫كغم من الاملنيوم‪ ،‬ولكن العملية تتطلب عادة ‪ 15.37‬كيلو واط يف الساعة للك كغم‪.‬‬
‫وصف االنتاج بطريقة خالاي التحليل الكهرابيئ‬
‫تعمل اخلالاي يف املصانع عىل مدار ‪ 24‬ساعة يف اليوم حىت ال تتجمد املواد املنصهرة فهيا‪ .‬يمت‬
‫احلفاظ عىل درجة احلرارة داخل اخللية عن طريق املقاومة الكهرابئية‪ .‬تعمل أأكسدة أأنود‬
‫الاكربون عىل زايدة الكفاءة الكهرابئية عىل حساب اس هتالك أأقطاب الاكربون وانتاج اثين‬
‫أأوكس يد الاكربون‪(wikipedia.org) .‬‬
‫الكرايواليت الصلب أأكرث كثافة من ا ألملنيوم الصلب يف درجة حرارة الغرفة بيامن ا ألملنيوم‬
‫السائل أأكرث كثافة من الكرايواليت املصهور عند درجات حرارة حوايل ‪ 1000‬درجة مئوية‪.‬‬
‫يتجمع منصهر ا ألملنيوم يف قاع خلية التحليل الكهرابيئ‪ ،‬حيث يمت جتميعه بشلك دوري‪.‬‬
‫يسحب ا ألملنيوم املنصهر من اخللية عن طريق س يفون لك يوم اىل ثالثة أأايم لتجنب‬
‫الاضطرار اىل اس تخدام صاممات ومضخات شديدة احلرارة‪ .‬تضاف ا أللومينا اىل اخلالاي عند‬
‫حسب ا ألملنيوم‪ .‬يرش اخلليط االلكرتولييت بفحم الكوك ملنع أأكسدة ا ألنود بواسطة ا ألوكسجني‬
‫املتصاعد‪.‬‬
‫تنتج اخللية غازات عند ا ألنود ويه غاز اثين أأوكس يد الاكربون من اس هتالك ا ألنود وفلوريد‬
‫الهيدروجني (‪ )HF‬من الكريواليت ومساعد الصهر (‪ .)AlF3‬يمت اعادة تدوير الفلوريدات‬
‫ابلاكمل تقري ًبا يف اخلالاي وابلتايل يمت اس تخداهما مرة أأخرى يف التحليل الكهرابيئ‪ .‬ميكن حتييد‬
‫حامض الهيدرولكوريك املترسب بواسطة ملح الصوديوم وفلوريد الصوديوم‪ .‬يمت التقاط‬
‫اجلس اميت ابس تخدام املرحشات الكهروس تاتيكية أأو الكيس ية‪.‬‬
‫‪81‬‬
‫يؤدي خلط املادة املنصهرة يف اخللية اىل زايدة معدل انتاهجا عىل حساب زايدة شوائب‬
‫الكريواليت يف املنتج‪ .‬ميكن للخالاي املصممة بشلك حصيح الاس تفادة من القوى ادليناميكية‬
‫املغناطيس ية اليت يسبهبا تيار التحليل الكهرابيئ لتحريك الالكرتوليت‪ .‬يف خالاي الربكة‬
‫الساكنة غري املهيجة‪ ،‬ترتفع الشوائب اىل أأعىل طبقة ا ألملنيوم املعدين أأو تتجه اىل القاع‪،‬‬
‫اتركة ا ألملنيوم عايل النقاوة يف املنطقة الوسطى‪(wikipedia.org) .‬‬
‫ا ألقطاب الكهرابئية‬
‫تتكون ا ألقطاب الكهرابئية يف اخلالاي يف الغالب من حفم الكوك اذلي متت تنقيته يف درجات‬
‫حرارة عالية‪ .‬يس تخدم الزفت أأو القطران مكواد رابطة‪ .‬املواد الأكرث اس تخدا ًما يف ا ألنودات‪،‬‬
‫وحفم الكوك وراتنج القار‪ ،‬يه يف ا ألساس بقااي من صناعة البرتول وحتتاج اىل درجة نقاء‬
‫عالية مبا يكفي حىت ال ينهتيي ا ألمر ابلشوائب يف ا ألملنيوم املصهور أأو االلكرتوليت‪.‬‬
‫توجد تقنيتان أأساسيتان ل ألنود تس تخدمان طريقة ‪ :Hall-Heroult‬تقنية ا ألنودات ذاتية‬
‫التحميص سودربريج وتقنية ا ألنودات املس بقة التحميص‪.‬‬
‫ابلنس بة اىل اخلالاي اليت تس تخدم تقنية ا ألنودات ذاتية التحميص فانه يوجد أأنود واحد للك‬
‫خلية حتليل كهرابيئ‪ .‬يمت احتواء ا ألنود داخل اطار‪ ،‬ومبا أأن اجلزء السفيل الظاهر من ا ألنود‬
‫يتحول بشلك أأسايس اىل اثين أأوكس يد الاكربون أأثناء التحليل الكهرابيئ‪ ،‬فان ا ألنود يفقد‬
‫الكتةل ويظهر هذا الفقدان عىل شلك نقصان يف طول ا ألنود الظاهر خارج االطار‪ ،‬و ألنه‬
‫غري متبلور‪ ،‬فانه يغوص ببطء داخل اطاره‪.‬‬
‫تمت اضافة املزيد من املواد اىل اجلزء العلوي من ا ألنود بشلك مس متر يف شلك مكورات‬
‫مصنوعة من حفم الكوك والزفت‪ .‬يمت اس تخدام احلرارة املفقودة من معلية الصهر النضاج‬
‫القوالب يف شلك الاكربون املطلوب للتفاعل مع ا أللومينا‪ .‬تؤدي معلية الانضاج يف أأنودات‬
‫سودربريج أأثناء التحليل الكهرابيئ اىل اطالق املزيد من الهيدرواكربوانت الاروماتية متعددة‬
‫‪82‬‬
‫احللقات املسببة للرسطان وامللواثت ا ألخرى أأكرث من التحليل الكهرابيئ ابس تخدام ا ألنودات‬
‫احملرضة مس بقًا‪ ،‬ولهذا السبب جزئ ًيا‪ ،‬أأصبحت اخلالاي اليت تس تخدم ا ألنود املُحرضة مس بقًا‬
‫أأكرث ش يوعًا يف صناعة ا ألملنيوم‪ .‬يضاف املزيد من ا أللومينا اىل االلكرتوليت من جوانب أأنود‬
‫سودربريج بعد تكسري القرشة املوجودة أأعىل خليط االلكرتوليت‪(wikipedia.org) .‬‬
‫يمت حتميص ا ألنودات اجلاهزة يف أأفران كبرية تعمل ابلغاز عند درجة حرارة عالية قبل أأن يمت‬
‫خفضها بواسطة أأنظمة الرفع الصناعية الثقيةل اخملتلفة اىل احمللول الكهرابيئ‪ .‬يوجد عادة ‪24‬‬
‫معوداي وبشلك فردي بواسطة‬
‫أأنودًا ُمجهز مس بقًا يف صفني للك خلية‪ .‬يمت خفض لك أأنود ً‬
‫المكبيوتر‪ ،‬حيث تتالك ا ألسطح السفلية ل ألنودات أأثناء التحليل الكهرابيئ‪ .‬ابملقارنة مع‬
‫أأنودات سودربريج‪ ،‬ميكن تقريب ا ألنودات املُحرضة مس بقًا اليت يمت التحمك فهيا بواسطة‬
‫المكبيوتر من طبقة ا ألملنيوم املصهور يف أأسفل اخللية دون أأن يالمس أأي مهنا الطبقة‬
‫ويتداخل مع التحليل الكهرابيئ‪ .‬تقلل هذه املسافة الصغرية من املقاومة اليت يسبهبا خليط‬
‫االلكرتوليت وتزيد من كفاءة ا ألنودات احملمصة مس بقًا عىل ا ألنودات من نوع سودربريج‪.‬‬
‫تمتزي تقنية التحضري املس بق أأيضً ا مبخاطر أأقل بكثري من تاأثري ا ألنود (انظر أأدانه) ‪ ،‬ولكن‬
‫اخلالاي اليت تس تخدهما تكون أأكرث تلكفة يف البناء وحتتاج اىل عامةل كثيفة ‪ ،‬حيث جيب ازاةل‬
‫لك أأنود ُمجهز مس بقًا يف اخللية واستبداهل مبجرد اس تخدامه ‪ .‬يضاف ا أللومينا اىل‬
‫الالكرتوليت من بني ا ألنودات يف خالاي ا ألنودات املس بقة التحضري‪.‬‬
‫حتتوي ا ألنودات اجلاهزة عىل نس بة أأقل من الزفت‪ ،‬حيث جيب أأن تكون أأكرث صالبة من‬
‫أأنودات سودربريج‪ .‬تُس تخدم بقااي ا ألنودات املُحرضة مس بقًا لصنع املزيد من ا ألنودات املس بقة‬
‫التحضري‪ .‬تصنع ا ألنودات اجلاهزة اما يف نفس املصنع اذلي يدث فيه التحليل الكهرابيئ‪،‬‬
‫أأو يمت احضارها من ماكن أخر‪.‬‬
‫‪83‬‬
‫يبطن اجلزء ادلاخيل من خلية التحليل بطبقة متثل الاكثود ويه مصنوعة من حفم الكوك‬
‫والزفت‪ .‬تتحلل الاكثودات أأيضا أأثناء معلية التحليل الكهرابيئ‪ ،‬ولكن بشلك أأبطاأ بكثري من‬
‫ا ألنودات‪ ،‬وابلتايل فهيي ال حتتاج اىل أأن تكون ذات نقاوة عالية‪ ،‬وال حتتاج اىل صيانة يف‬
‫كثري من ا ألحيان‪ .‬يمت استبدال الاكثودات عاد ًة لك ‪ 6-2‬س نوات‪ .‬هذا يتطلب اغالق اخللية‬
‫باأمكلها‪(wikipedia.org).‬‬
‫تاأثري ا ألنود‬
‫تاأثري ا ألنود هو حاةل تتشلك فهيا فقاعات غاز كثرية جدً ا يف اجلزء السفيل من ا ألنود وتتحد‬
‫م ًعا لتشلك طبقة‪ .‬هذا يزيد من مقاومة اخللية ألن مناطق أأصغر من الالكرتوليت تالمس‬
‫ا ألنود‪ .‬تسخن هذه املناطق من الالكرتوليت وا ألنود عندما تركز كثافة التيار الكهرابيئ‬
‫للخلية عىل املرور من خاللها فقط‪ .‬يؤدي هذا اىل تسخني طبقة الغاز وتوسعها‪ ،‬وابلتايل‬
‫تقليل مساحة السطح حيث يتالمس الالكرتوليت وا ألنود مع بعضهام البعض‪ .‬يقلل تاأثري‬
‫ا ألنود من كفاءة الطاقة وكذكل تقليل انتاج ا ألملنيوم يف خلية الانتاج‪ .‬كام أأنه يث عىل‬
‫تكوين رابعي فلورو امليثان (‪ )CF4‬بمكيات كبرية‪ ،‬ويزيد من تكوين اثين أأوكس يد الاكربون‪،‬‬
‫وبدرجة أأقل‪ ،‬يتسبب أأيضً ا يف تكوين سدايس فلورو ايثان )‪ .(C2F6‬ان لك من رابعي‬
‫فلوريد الاكربون ‪ CF4‬وسدايس فلوريد الاكربون ‪ C2F6‬ليسا من مركبات الاكربون‬
‫اللكوروفلورية‪ ،‬وعىل الرمغ من أأهنام ال يرضان بطبقة ا ألوزون‪ ،‬اال أأهنام ال يزالان من غازات‬
‫ادلفيئة القوية‪ .‬يعد تاأثري ا ألنود مشلكة يف خالاي تقنية سودربريج بشلك أأسايس‪ ،‬وليس يف‬
‫خالاي تقنية ا ألقطاب مس بقة التحضري‪(wikipedia.org) .‬‬
‫‪84‬‬
‫الطاقة الكهرابئية‬
‫تعمتد العملية عىل الكهرابء ويس تخدم املوقع نفس مكية الطاقة الكهرابئية اليت تس تخدهما‬
‫مدينة صغرية (يبلغ عدد ساكهنا حوايل ‪ 60‬أألف نسمة)‪ .‬س يكون فقدان الطاقة لأكرث من‬
‫ساعتني اكرث ًيا ألن الالكرتوليت وا ألملنيوم يف اخلالاي سوف يتصلب‪ ،‬وس تكون اعادة تشغيل‬
‫اخلالاي غري معلية‪ .‬ومع ذكل‪ ،‬ميكن أأن تتعامل هذه العملية مع انقطاعات الطاقة القصرية لبضع‬
‫دقائق‪.‬‬
‫تيارا عال ًيا (‪ 157000‬أأمبري) جبهد منخفض (‪ 4.5‬فولت‪ ،‬تقري ًبا‬
‫يس تخدم التحليل الكهرابيئ ً‬
‫نفس اجلهد مثل الشعةل المنوذجية) حبيث يكون ملس اكبالت التوصيل أمنًا متا ًما‪ .‬تتودل‬
‫اجملاالت املغناطيس ية العالية ابلقرب من خطوط خالاي التحليل الكهرابيئ بواسطة التيارات‬
‫العالية وميكن أأن متسح الرشائط املغناطيس ية عىل بطاقات االئامتن وتوقف الساعات التناظرية‬
‫وتؤثر عىل أأهجزة تنظمي رضابت القلب (و أأهجزة الفيديو!)‪ .‬أأثناء تصوير مقاطع الفيديو‪ ،‬اكن‬
‫بناء عىل هجاز مقرتن ابلشحن (‪ ،)CCD‬مرتبط عرب‬
‫من الرضوري اس تخدام اكمريا صغرية‪ً ،‬‬
‫كبل متحد احملور جبهاز تسجيل فيديو مت الاحتفاظ به عىل بعد عدة أأمتار يف صندوق‬
‫حديدي‪.‬‬
‫اختيار موقع مصنع اس تخالص ا ألملنيوم‬
‫هناك عدد من العوامل املهمة اليت جيب مراعاهتا عند اختيار موقع معمل اس تخالص ا ألملنيوم‪.‬‬
‫جيب أأن يكون‪:‬‬
‫‪ ‬ابلقرب من حمطة توليد الكهرابء‪ ،‬من أأجل توفري مكية كبرية من الكهرابء الالزمة‬
‫للتحليل الكهرابيئ‪.‬‬
‫‪ ‬ابلقرب من املوائن للسامح ابس ترياد املواد اخلام‪.‬‬
‫‪85‬‬
‫‪ ‬ابلقرب من الطرق وخطوط السكك احلديدية للسامح باأخذ املنتج اىل حيث هو‬
‫مطلوب‪.‬‬
‫‪ ‬ابلقرب من بدلة أأو مدينة‪ ،‬حبيث يكون للعامل ماكن يسكنون ابلقرب من موقع‬
‫املصنع‪.‬‬
‫‪ ‬بعيدً ا عن املناطق املبنية حبيث ال تؤثر ضوضاء املوقع وتلوثه عىل الساكن احملليني‪.‬‬
‫تاأثري البصمة الاكربونية‬
‫حتتاج صناعة ا ألملنيوم العاملية كثيفة الاس تخدام للكهرابء اىل خفض انبعااثهتا بنس بة ‪ ٪80‬حبلول‬
‫عام ‪ 2050‬لتامتىش مع سيناريو ما بعد ادلرجة ‪ 2‬التابع لواكةل الطاقة ادلولية‪ ،‬بيامن من املتوقع أأن يمنو‬
‫الطلب عىل ا ألملنيوم ا ألسايس بنس بة تصل اىل ‪ ٪40‬خالل نفس الفرتة‪ ،‬وفقًا لـ ‪ ،IAI‬يسلط الضوء‬
‫عىل حتدايت ازاةل الاكربون اليت تواجه القطاع‪ .‬علام ان الكهرابء تشلك حال ًيا حوايل ‪ ٪60‬من البصمة‬
‫الاكربونية لقطاع ا ألملنيوم‪.‬‬
‫بلغ الطلب العاملي عىل ا ألملنيوم يف عام ‪ 95 ،2018‬مليون طن مرتي‪ .‬متت تلبية ثليث (‪ 64‬مليون‬
‫طن مرتي) من ا ألملنيوم ا ألويل (املنتج من اخلام) والثلث (‪ 31‬مليون طن مرتي) من ا ألملنيوم املعاد‬
‫تدويره‪ .‬المنو الساكين والاقتصادي الرسيع خالل العقود القادمة يعين أأن الطلب العاملي عىل ا ألملنيوم‬
‫سزيداد بنس بة تصل اىل ‪ ٪80‬حبلول عام ‪ ،2050‬مبا يف ذكل املعادن املعاد تدويرها وا ألولية‪ ،‬وفقًا لـ‬
‫‪.IAI‬‬
‫عىل الرمغ من زايدة املعروض من املعادن املعاد تدويرها املتوقعة‪ ،‬تقدر ‪ IAI‬أأن ما يصل اىل ‪90‬‬
‫نواي يف عام ‪ 2050‬ألنه عامل متكني‬
‫مليون طن مرتي من ا ألملنيوم ا ألسايس س تكون مطلوبة س ً‬
‫النتقال الطاقة‪ :‬فهو يس تخدم يف الوزن اخلفيف يف الس يارات الكهرابئية واملباين اخلرضاء والاكبالت‪.‬‬
‫استامثرا‬
‫وقد أأظهر البحث أأن خفض الانبعااثت يف نفس الوقت مع تلبية الطلب املزتايد سيتطلب‬
‫ً‬
‫خض ًما يف تقنيات االنتاج‪ ،‬اىل جانب الزتام من مجيع أأحناء سلسةل القمية‪.‬‬
‫‪86‬‬
‫ازاةل الاكربون من الكهرابء‬
‫ووفقًا للتقرير‪ ،‬اكن أأكرث من ‪ ٪60‬من انبعااثت ماكئف اثين أأوكس يد الاكربون يف قطاع ا ألملنيوم البالغة‬
‫‪ 1.1‬مليار طن يف عام ‪ 2018‬انجتة عن انتاج الكهرابء املس هتلكة أأثناء معلية الصهر‪ .‬من اجاميل‬
‫الانبعااثت‪ ،‬اكن ‪ 752‬مليون طن مرتي من منشات يف الصني‪ .‬وقالت ان توليد الطاقة اخلالية من‬
‫الاكربون ونرش اس تخدام وختزين الاكربون (‪ )CCUS‬يوفران أأمه فرصة لتقليل الانبعااثت اىل ما‬
‫يقرب من الصفر حبلول عام ‪.2050‬‬
‫وفقًا لسيناريو ما بعد ‪ 2‬درجة‪ ،‬س تحتاج الصناعة اىل خفض اجاميل انبعااثهتا اىل ‪ 250‬مليون طن‬
‫مرتي من ماكئف اثين أأوكس يد الاكربون‪ ،‬وفقًا ملا ذكرته ‪ .IAI‬تؤدي اضافة سعة صهر جديدة دون‬
‫نواي حبلول عام ‪2050‬‬
‫ازاةل الاكربون اىل زايدة انبعااثت الاكربون اىل ‪ 1.6‬مليار طن س ً‬
‫ويشلك احرتاق الوقود ‪ ٪15‬من انبعااثت الصناعة‪ .‬تشلك انبعااثت العمليات ‪ ٪15‬اضافية وتتطلب‬
‫تقنيات جديدة‪ ،‬مثل تقنية ا ألنود اخلامل ‪ ،Elysis‬اليت طورهتا ‪ Alcoa‬و‪ Rio Tinto‬بدمع من‬
‫‪ ،Apple‬واليت ستتطلب استامثرات كبرية للرتكيب يف املصاهر‪ ،‬وفقًا لـ ‪ .IAI‬ان هذه الانبعااثت‬
‫وتكل املوجودة يف النقل واملواد اخلام س تحتاج اىل تقليلها بنس بة ‪ ٪60- ٪50‬من سيناريو خط‬
‫ا ألساس ‪ BAU‬حبلول عام ‪.2050‬‬
‫‪87‬‬
‫الفصل السابع‬
‫الاملنيوم معدن املس تقبل‬
‫ا ألملنيوم هو اثلث أأكرث العنارص وفرة يف قرشة ا ألرض‪ ،‬بعد الاوكسجني والس يليكون وهو ميثل‬
‫نظرا مليل ا ألملنيوم للتفاعل مع ا ألوكسجني‪ ،‬فانه ال يوجد يف الطبيعة‬
‫‪ ٪8.13‬من كتةل القرشة اللكية‪ً .‬‬
‫يف حالته احلرة‪ ،‬ولكن فقط يف ا ألشاكل املركبة مثل الأاكس يد أأو الس يلياكت‪ .‬بد أأ اترخي االنتاج‬
‫الصناعي للأملنيوم يف عام ‪ 1886‬عندما مت حتسني نظام االنتاج الكهرابيئ يف ‪،Hall-Heroult‬‬
‫واذلي مسي عىل امس خمرتعهيا‪ .‬ان الاملنيوم هو مادة متعددة التاكفؤ‪ ،‬متعددة الاس تخدامات من‬
‫حيث أأداهئا والتقنيات املمكنة‪ ،‬ومناس بة لالس تخدام يف مجيع جماالت التطبيق تقري ًبا مبا يف ذكل‬
‫الس بائك‪ .‬ساعدت بعض خصائصه الفريدة مثل الوزن اخلفيف وقابلية اعادة التدوير واملوصلية وعدم‬
‫التالك واملتانة يف ترس يخه مكعدن مفضل للتطبيقات اخملتلفة عرب خمتلف قطاعات قطاع التصنيع‪.‬‬
‫نظرا لكونه أأخف وزانً (‪ 3‬مرات أأخف من الفوالذ)‪ ،‬فهو يساعد عىل رفع كفاءة اس هتالك الوقود مما‬
‫ً‬
‫جيعهل خ ًيارا فعا ًال للس يارات وادلفاع والطريان‪ .‬هناك العديد من الفوائد التفاضلية للتطبيقات يف‬
‫قطاع الس يارات واليت ترتبط ابخلصائص املياكنيكية للأملنيوم مثل الوزن اخلفيف ومقاومة الصدمات‬
‫ومقاومة التالك ومرونة التصممي وكفاءة االنتاج وكفاءة معلية االنتاج‪ .‬ابلطبع‪ ،‬مل يمت اس تغالل املزااي‬
‫التفاضلية بشلك اكمل حىت الن‪ .‬س يكون أأمه تاأثري لالبتاكر يف ا ألملنيوم عىل النظام الاجامتعي مثل‬
‫تقليل اس هتالك الطاقة وحامية التلوث البييئ‪ .‬س يكون التاأثري الثاين عىل املس تخدمني الهنائيني‪ ،‬اذلين‬
‫س يفضلون وسائل نقل أأكرث أأماانً بتلكفة تشغيل أأقل‪ .‬اثلث ًا‪ ،‬س يقوم صانعو وسائل النقل بتصنيع‬
‫العديد من املنتجات املبتكرة لتحقيق جناح جتاري واسع النطاق‪ .‬يرغب املنتجون يف احلصول عىل‬
‫العديد من االضافات القمية للأملنيوم الس تخداماته ا ألفضل والفعاةل‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫‪88‬‬
‫تعمتد صناعة البناء عىل مجموعة متنوعة من س بائك الاملنيوم يف تصنيع املنتجات اخملتلفة بسبب متانهتا‬
‫خيارا‬
‫وخصائصها غري املسببة للتالك‪ .‬كام أأن قدرهتا عىل توصيل احلرارة والكهرابء جتعل ا ألملنيوم ً‬
‫شائ ًعا يف الصناعات الكهرابئية وااللكرتونية‪ .‬اىل جانب خصائص قابلية اعادة التدوير بال حدود‪،‬‬
‫خيارا مناس ًبا لصناعة التعبئة والتغليف مثل علب املرشوابت والرقائق‪ .‬يُطلق عىل‬
‫ويعد ا ألملنيوم ً‬
‫ا ألملنيوم أأيضً ا امس "معدن املس تقبل" بسبب اخلصائص املذكورة أأعاله‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫ا ألملنيوم هو اثين أأكرث املعادن اس تخدا ًما يف العامل بعد الفوالذ ابس هتالك س نوي قدره ‪ 88‬مليون طن‬
‫(مبا يف ذكل السكراب)‪ .‬وهو أأيضً ا املعدن ا ألرسع ًمنوا واذلي منا بنحو ‪ 20‬مرة يف ‪ 60‬س نة املاضية‬
‫(مقارنة بـ ‪ 6‬اىل ‪ 7‬مرات للمعادن ا ألخرى)‪ .‬ميثل اجلدول التايل أأرقام االنتاج والاس هتالك العاملي‬
‫ل أللومينا الصناعية حسب املناطق الرئيس ية موحضة يف اجلدول رمق (‪ )13‬أأدانه‪:‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )13‬االنتاج والاس هتالك العاملي ل أللومينا الصناعية حسب املناطق الرئيس ية‬
‫‪Production‬‬
‫‪Region‬‬
‫‪2019‬‬
‫‪2018‬‬
‫‪2017‬‬
‫‪2016‬‬
‫‪2015‬‬
‫‪2275‬‬
‫‪2171‬‬
‫‪2384‬‬
‫‪3300‬‬
‫‪5475‬‬
‫‪North America‬‬
‫‪13264‬‬
‫‪12187‬‬
‫‪11758‬‬
‫‪10075‬‬
‫‪8617‬‬
‫‪Asia excluding China‬‬
‫‪401‬‬
‫‪180‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪Africa‬‬
‫‪8883‬‬
‫‪9074‬‬
‫‪9058‬‬
‫‪8901‬‬
‫‪8790‬‬
‫‪Europe‬‬
‫‪20009‬‬
‫‪19879‬‬
‫‪20336‬‬
‫‪20419‬‬
‫‪19854‬‬
‫‪Australasia‬‬
‫‪10717‬‬
‫‪9842‬‬
‫‪12097‬‬
‫‪12128‬‬
‫‪12715‬‬
‫‪South America‬‬
‫‪67985‬‬
‫‪71530‬‬
‫‪68090‬‬
‫‪60243‬‬
‫‪57156‬‬
‫‪China‬‬
‫‪123534‬‬
‫‪124862‬‬
‫‪123723‬‬
‫‪115067‬‬
‫‪112607‬‬
‫‪Total Production‬‬
‫‪123140‬‬
‫‪124723‬‬
‫‪123880‬‬
‫‪115127‬‬
‫‪111363‬‬
‫‪World Consumption‬‬
‫‪(+)394‬‬
‫‪(+)140‬‬
‫‪(-)156‬‬
‫‪(-)60‬‬
‫‪(+)1245‬‬
‫‪World Balance‬‬
‫‪Source: CRU Monitor – Alumina, May’20‬‬
‫‪89‬‬
‫منذ عام ‪ ،2000‬اكن هناك حتول تدرجيي يف مراكز انتاج ا ألملنيوم ا ألويل من الغرب اىل الرشق اىل‬
‫حد كبري من أأمرياك الشاملية اىل الصني والهند والرشق ا ألوسط‪ .‬هتمين الصني عىل انتاج واس هتالك‬
‫ا ألملنيوم اذلي ميثل ما يقرب من نصف االنتاج والاس هتالك العامليني‪ .‬اس هتالك الفرد يف الصني البالغ‬
‫‪ 24‬كغم مقارنة ابملتوسط العاملي البالغ ‪ 11‬كغم مدفوع اىل حد كبري ابالستامثرات الضخمة يف البنية‬
‫التحتية واالنشاءات وادلمع احلكويم من خالل مبادرات حمددة اختذهتا احلكومة الصينية‪ .‬متثل الصني‬
‫وروس يا وكندا والهند واالمارات العربية املتحدة و أأسرتاليا والرنوجي جممتعة ‪ ٪80‬من انتاج ا ألملنيوم‬
‫ا ألويل العاملي‪ )Mishra P 2020( .‬توحض اخملططات () و () االنتاج العاملي للمعادن ا ألولية واس هتالك‬
‫نصف ا أللومنيوم حسب املنطقة اجلغرافية‬
‫‪Primary Aluminum Production‬‬
‫‪63.5 MTPA‬‬
‫‪RoW‬‬
‫‪8%‬‬
‫‪Aluminum Semis Consumption 87.7‬‬
‫‪South MTPA‬‬
‫‪Australia‬‬
‫‪3%‬‬
‫‪India Canada‬‬
‫‪5%‬‬
‫‪5%‬‬
‫‪RoW‬‬
‫‪9%‬‬
‫‪Russia‬‬
‫‪6%‬‬
‫‪Europe‬‬
‫‪7%‬‬
‫‪China‬‬
‫‪57%‬‬
‫‪Korea‬‬
‫‪Middle East‬‬
‫‪2%‬‬
‫‪Japan 3%‬‬
‫‪4%‬‬
‫‪India‬‬
‫‪4%‬‬
‫‪China‬‬
‫‪47%‬‬
‫‪North‬‬
‫‪America‬‬
‫‪15%‬‬
‫‪Middle‬‬
‫‪East‬‬
‫‪9%‬‬
‫‪Europe‬‬
‫‪16%‬‬
‫‪Figure: Global production of primary metal and consumption of aluminum semis by region‬‬
‫اخملططات (‪ )14‬و (‪ )15‬توحض االنتاج العاملي للمعادن ا ألولية واس هتالك ا ألملنيوم للس يارات حسب املنطقة اجلغرافية‬
‫‪90‬‬
‫هيلك صناعة ا ألملنيوم العاملي‬
‫تتاألف صناعة ا ألملنيوم من جز أأين أأساس يني‪ :‬املنبع واملصب‪ .‬ينتج قطاع املنبع ا ألملنيوم ا ألويل أأو‬
‫"اخلام" من صهر ا أللومينا امللكس نة اذلي يمت انتاجه من البوكسايت‪ .‬يلزم ما يقرب من أأربعة (‪)4‬‬
‫كيلوغرامات من البوكسايت النتاج كيلوغرامني (‪ )2‬من ا أللومينا وواحد (‪ )1‬كيلوغرام من ا ألملنيوم‪.‬‬
‫ا ألملنيوم الاويل هو املادة الاولية ملنتجات ا ألملنيوم وهو بشلك أأسايس عىل شلك س بائك وكتل‪.‬‬
‫تشلك معاجلة ا ألملنيوم اىل سلع أأملنيوم نصف مصنعة مثل القضبان بلك انواعها‪ ،‬واملنتجات املدرفةل‪،‬‬
‫واملس بواكت‪ ،‬واملطروقات‪ ،‬والبثق اجلزء السفيل من الصناعة‪ .‬ميكن تصنيع منتجات ا ألملنيوم هذه‬
‫ابس تخدام ا ألملنيوم ا ألسايس أأو الثانوي‪ ،‬أأو مزجي من االثنني حسب مواصفات املنتج الهنايئ‪ .‬يعترب‬
‫انتاج ا ألملنيوم من السكراب املعاد تدويره انتاج اثنوي‪ .‬الالعبون العامليون الرئيس يون يف صناعة‬
‫ا ألملنيوم ا ألولية مه ‪ Hongqiao‬و‪ Rusal‬و‪ Rio Tinto‬و‪ Shandong‬و‪ Chalco‬و‪.Alcoa‬‬
‫ت ُس تخدم منتجات البثق بشلك أأسايس يف قطاع البناء والتشييد ( & ‪Building‬‬
‫‪ )Construction‬يف شلك نوافذ و أأبواب وجدران وس تائر ومشدات وتطبيقات للحاممات واملطاخب‬
‫وما اىل ذكل‪ .‬متثل ‪ B&C‬ما يقرب من ‪ ٪62‬من اس هتالك البثق‪ .‬يس تخدم قطاع الس يارات أأيضً ا‬
‫منتجات البثق لوزن خفيف للمركبات يف شلك أأانبيب مبثوقة‪ ،‬ومالمح متعددة الفتحات‪ ،‬وعوارض‬
‫أأبواب‪ ،‬و أأنظمة ممتص الصدمات‪ ،‬وما اىل ذكل‪ .‬عدد الالعبني الصغار اىل املتوسطني وعدد قليل‬
‫من الالعبني الأكرب جح ًما‪ .‬الصني يه أأكرب مس هتكل ملنتجات البثق ومتثل ما يقرب من ‪ ٪63‬من‬
‫الاس هتالك العاملي‪( Zhongwang Holdings Limited .‬الصني) يه رشكة رائدة يف جمال‬
‫البثق‪ .‬سااب (احللول املائية املبثوقة) يه واحدة من أأكرب ماكينات البثق خارج الصني حيث تنتج أأكرث‬
‫من ‪ ٪15‬من االنتاج‪ .‬يوجد العبون أأكرب أخرون مثل ‪ Hydro‬و‪ Aleris‬و‪ Alcoa‬عرب قطاعات‬
‫مثل الصناعة والبناء والس يارات والطريان‪ .‬هناك أأيضً ا عدد قليل من الالعبني املتخصصني مثل‬
‫‪ Alu Menziken‬و‪ Universal Alloy‬اليت تعمل فقط يف قطاعات عالية الهامش من الطائرات‬
‫والس يارات‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫‪91‬‬
‫شلك رمق (‪ )7‬مصنع انتاج روالت الاملنيوم‬
‫تش متل منتجات ا ألملنيوم املسطحة )‪ aluminum flat-rolled products(FRP‬عىل منتجات‬
‫مثل ا أللواح مثل أألواح للطريان والطريان املدين‪ ،‬و أألواح هيالك الس يارات‪ ،‬وعصا جسم العلب‪،‬‬
‫و أألواح البناء‪ ،‬و أألواح الليثوغراف‪ ،‬وما اىل ذكل‪ .‬ميكن ان نالحظ جليا ان تطبيقات ‪ FRPs‬تتضمن‬
‫مجموعة واسعة من التطبيقات يف النقل ‪ /‬الس يارات‪ ،‬والبناء والتشييد‪ ،‬وعلب املرشوابت‪ ،‬والتعبئة‬
‫والتغليف‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫تعترب رشكة ‪( Novelis‬احدى الرشاكت التابعة لرشكة ‪ ).Hindalco Industries ltd‬احدى‬
‫الرشاكت الرائدة يف جمال انتاج ا ألملنيوم املدرفل واعادة تدويره‪ - Aleris .‬رشكة عاملية رائدة يف‬
‫تصنيع وبيع منتجات ا ألملنيوم املدرفةل ‪ -‬ختدم مجموعة متنوعة من صناعات الاس تخدام الهنايئ ‪ ،‬مبا يف‬
‫ذكل صناعة الطريان والس يارات وادلفاع والبناء والتشييد والنقل والتعبئة والسلع الاس هتالكية‪ .‬رشكة‬
‫‪ Constellium‬يه رشكة أأوروبية رئيس ية يف التدوير واعادة التدوير تنتج مجموعة متنوعة من‬
‫املنتجات للتغليف والس يارات وحلول امللفات وا أللواح الصناعية اخملصصة‪.‬‬
‫‪92‬‬
‫شلك رمق (‪ )8‬مصهر الاملنيوم‬
‫ا ألملنيوم‪ :‬من املنجم اىل املنتجات الهنائية‬
‫ارتفع االنتاج العاملي من ا ألملنيوم ا ألويل من ‪ 32.7‬مليون طن يف عام ‪ 2005‬اىل ‪ 63.1‬مليون طن‬
‫يف عام ‪ ،2019‬مبعدل منو س نوي مركب بلغ ‪ .٪6.66‬يرتكز انتاج ا ألملنيوم ا ألويل يف عدد قليل نسبيًا‬
‫من البدلان‪ .‬أأكرب س تة منتجني يف عام ‪ 2019‬مه الصني (‪ 35.1‬مليون طن) وروس يا (‪ 3.7‬مليون‬
‫طن) والهند (‪ 3.3‬مليون طن) وكندا (‪ 3.2‬مليون طن) واالمارات العربية املتحدة (‪ 2.8‬مليون‬
‫طن) و أأسرتاليا (‪ 1.5‬مليون طن)‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫‪93‬‬
‫زاد الاس هتالك العاملي للأملنيوم ا ألويل من ‪ 32.6‬مليون طن مرتي يف ‪ 2005‬اىل ‪ 64.2‬طن مرتي‬
‫يف ‪ 2019‬مبعدل منو س نوي مركب ‪ .٪6.92‬أأكرب س تة مس هتلكني أأساس يني للأملنيوم يف عام ‪2019‬‬
‫مه الصني (‪ 35.76‬طن مرتي) والوالايت املتحدة ا ألمريكية (‪ 5.2‬مليون طن) و أأملانيا (‪ 2.1‬مليون‬
‫طن) والهند (‪ 2.1‬مليون طن) والياابن (‪ 1.95‬طن مرتي) وكوراي اجلنوبية (‪ 1.28‬مليون طن)‪.‬‬
‫أأظهرت أس يا ًمنوا هائ ًال يف اس هتالك ا ألملنيوم ا ألويل يف العقد املايض‪ ،‬مدفوعًا اىل حد كبري بزايدة‬
‫الاس هتالك الصناعي خاصة يف الصني والهند‪ )Mishra P 2020( .‬عىل الصعيد العاملي‪ ،‬من املتوقع أأن‬
‫حتافظ تطبيقات التغليف ا ألحدث وزايدة اس تخدام ا ألملنيوم يف الس يارات وااللكرتونيات عىل زايدة‬
‫منو الطلب عىل ا ألملنيوم‪ .‬اجلدول رمق ‪ 14‬يوحض أأرقام االنتاج والاس هتالك العاملية للمناطق الرئيس ية‪:‬‬
‫اجلدول رمق )‪ (14‬أأرقام االنتاج والاس هتالك العاملية للمناطق الرئيس ية‬
‫‪Production‬‬
‫‪Region‬‬
‫‪2019‬‬
‫‪2018‬‬
‫‪2017‬‬
‫‪2016‬‬
‫‪2015‬‬
‫‪3965‬‬
‫‪3821‬‬
‫‪3960‬‬
‫‪4034‬‬
‫‪4456‬‬
‫‪North America‬‬
‫‪8167‬‬
‫‪8192‬‬
‫‪8125‬‬
‫‪8139‬‬
‫‪7905‬‬
‫‪Europe‬‬
‫‪28016‬‬
‫‪27698‬‬
‫‪27218‬‬
‫‪26933‬‬
‫‪26329‬‬
‫)‪Asia (excl. China‬‬
‫‪1679‬‬
‫‪1695‬‬
‫‪1702‬‬
‫‪1697‬‬
‫‪1676‬‬
‫‪Africa‬‬
‫‪1925‬‬
‫‪1925‬‬
‫‪1822‬‬
‫‪1977‬‬
‫‪1998‬‬
‫‪Australasia‬‬
‫‪1096‬‬
‫‪1166‬‬
‫‪1379‬‬
‫‪1356‬‬
‫‪1316‬‬
‫‪Central & South America‬‬
‫‪35101‬‬
‫‪36222‬‬
‫‪36262‬‬
‫‪32069‬‬
‫‪30752‬‬
‫‪China‬‬
‫‪63117‬‬
‫‪63920‬‬
‫‪63480‬‬
‫‪59002‬‬
‫‪57081‬‬
‫‪Global Production‬‬
‫‪64172‬‬
‫‪65225‬‬
‫‪63229‬‬
‫‪59850‬‬
‫‪56467‬‬
‫‪Global Consumption‬‬
‫‪(-)1055‬‬
‫‪(-)1305‬‬
‫‪(+)251‬‬
‫‪(-)848‬‬
‫‪(+)613‬‬
‫‪Global Balance‬‬
‫)‪Source: CRU Monitor – Aluminum (May’20‬‬
‫‪94‬‬
‫ان منط الاس هتالك العاملي ملنتجات ا ألملنيوم جاء عىل المنط التايل‪ ،‬متثل الس يارات والنقل ‪ ٪23‬من‬
‫اس هتالك ا ألملنيوم‪ ،‬يلهيا البناء (‪ ،)٪22‬التعبئة والتغليف (‪ ،)٪13‬الكهرابء (‪ ،)٪12‬الآالت‬
‫واملعدات (‪ ،)٪8.5‬السلع الاس هتالكية املعمرة (‪ ،)٪4.5‬اس تخدامات اخرى (‪.)٪4‬‬
‫شلك رمق (‪ )9‬خطوط انتاجية مضن مصنع انتاج منتجات الاملنيوم‬
‫ا ألملنيوم كقطاع اسرتاتيجي‬
‫ضارا هبدف‬
‫قد يكون اعامتد ادلوةل املفرط عىل الواردات ا ألجنبية للمعادن الاسرتاتيجية ا ألساس ية ً‬
‫ا ألمن القويم‪ .‬جيب أأن تكون القوة الاقتصادية القوية قادرة عىل انتاج ما يكفي من املعادن عالية‬
‫اجلودة لضامن الاعامتد عىل اذلات يف ادلفاع واحتياجات البنية التحتية احليوية من أأجل جتنب‬
‫التقلبات العاملية يف العرض وا ألسعار‪)Mishra P 2020(.‬‬
‫‪95‬‬
‫شلك رمق (‪ )10‬الاهامتم ادلويل مبعدن الاملنيوم مكعدن اسرتاتيجي‬
‫‪96‬‬
‫أأدرجت العديد من ادلول الصناعية املعادن غري احلديدية ‪ /‬صناعة ا ألملنيوم كقطاع اسرتاتيجي يف‬
‫اسرتاتيجيهتا ‪ /‬خطهتا الصناعية‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫حددت الصني يف عام ‪ 2006‬قطاع ا ألملنيوم من بني تسعة صناعات "ركزية" حيث اكن من‬
‫دورا هممينًا‪ .‬كام تضمنت اخلطة امخلس ية الثانية عرشة للصني املعادن‬
‫املفرتض أأن تلعب احلكومة ً‬
‫غري احلديدية كجزء من الصناعات الرئيس ية اليت سيمت تشجيعها لتوحيد وتشكيل الرشاكت‬
‫الكبرية‪.‬‬
‫اعرتفت الوالايت املتحدة ا ألمريكية اب ألملنيوم مكعدن اسرتاتيجي لدلفاع وا ألمن القويم والبنية‬
‫التحتية احليوية‪.‬‬
‫تعترب روس يا ا ألملنيوم مكعدن اسرتاتيجي لدلفاع‪ .‬وافقت وزارة الصناعة والتجارة (‪ )MIT‬عىل‬
‫اسرتاتيجية تطوير للصناعة غري احلديدية حىت عام ‪.2030‬‬
‫حدد حمرك الصناعة الثقيةل يف كوراي اجلنوبية يف عام ‪ 1973‬س تة قطاعات اسرتاتيجية مبا يف ذكل‬
‫املعادن غري احلديدية حيث قدمت احلكومة مزااي مثل معدالت الفائدة املنخفضة وتقليل‬
‫املسؤولية الرضيبية وما اىل ذكل دلفع منو قطاعات معينة‪.‬‬
‫صاغ الاحتاد ا ألورويب رؤية اسرتاتيجية للمعادن غري احلديدية بعنوان "تصنيع املعادن غري‬
‫احلديدية‪ :‬رؤية لعام ‪ 2050‬واالجراءات املطلوبة" (‪ .)2017‬ويه حتدد‪ (" ،‬أأ) رؤية طويةل‬
‫ا ألجل لصناعة تصنيع املعادن غري احلديدية‪( ،‬ب) تقرتح اجراءات ملموسة للصناعة وصناع‬
‫الس ياسات و أأحصاب املصلحة الخرين‪ ،‬ملواهجة التحدايت اليت يواهجها القطاع (التجارة‬
‫واملنافسة‪ ،‬الابتاكر واملوارد ونزاهة ا ألعامل واملهارات) يف طريقها حنو الرؤية "‪.‬‬
‫تقدم كندا ادلمع ملصانع ا ألملنيوم يف مقاطعة كيبيك‪ .‬تركز خطة تطوير ا ألملنيوم يف كيبيك (‪2015‬‬
‫ ‪ )2025‬عىل ادلمع املايل للبحث والتطوير‪ ،‬واملشاريع اجلديدة‪ ،‬والبصمة الاكربونية‪ ،‬وحوافز‬‫التصدير‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫‪97‬‬
‫شلك رمق (‪ )11‬أأحد مصاهر الاملنيوم يف الهند‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫صنفت اتيوان أأيضً ا يف عام ‪ 1982‬القطاعات غري احلديدية كقطاع اسرتاتيجي حيث قدمت‬
‫احلكومة تدابري تفضيلية مثل القروض ذات معدالت الفائدة املنخفضة واملساعدة التقنية‬
‫واالدارية‪.‬‬
‫اعرتفت مسودة خطة الصناعة املالزيية لعام ‪ 2017‬ابملعدن كقطاع تركزي مع اماكانت عالية للمنو‬
‫وتدخالت س ياس ية حمددة دلمع الصناعة‪.‬‬
‫يف اندونيس يا‪ ،‬مت توس يع القطاعات الرائدة لتشمل معادن املنبع يف عام ‪ .2015‬مت توفري مزااي‬
‫مثل خطة االعفاء الرضييب‪ ،‬والاس هتالك واالطفاء املتسارعني‪ ،‬وخسائر التعويض املمتدة من‬
‫‪ 5‬اىل ‪ 10‬س نوات‪.‬‬
‫وجزءا من اسرتاتيجية ديب واالمارات الصناعية‬
‫يعد ا ألملنيوم قطاعًا رئيس ًيا للمنو الصناعي يف ديب ً‬
‫لعام ‪ .2030‬وكجزء من الاسرتاتيجية‪ ،‬يمت توفري مجموعة كبرية من املزااي مبا يف ذكل رضيبة‬
‫الرشاكت املنخفضة وتاكليف الكهرابء ا ألرخص وسهوةل الوصول اىل المتويل ور أأس املال‪.‬‬
‫س نحاول ان نتتبع بعض مبادرات دمع الس ياسات اخملتارة اليت تقدهما احلكومات الوطنية اخملتلفة‬
‫لصناعة ا ألملنيوم اخلاصة هبم‪ ،‬كام هو موثق يف تقرير ‪)Mishra P 2020( .2017 ،USITC‬‬
‫‪98‬‬
‫ادلافع لمنو صناعة املعادن غري احلديدية يف الهند‪:‬‬
‫عىل الصعيد العاملي‪ ،‬ارتبط منو صناعة املعادن غري احلديدية ار ً‬
‫تباطا وثيقًا بنشاط المنو الاقتصادي‬
‫بسبب التطبيق الواسع لهذه املعادن يف اجملاالت الرئيس ية ل ألنشطة الاقتصادية مبا يف ذكل‬
‫قطاعات البنية التحتية مثل البناء والطاقة والصلب والس يارات‪ .‬منا الطلب عىل املعادن غري‬
‫احلديدية بوترية اثبتة مبعدل منو س نوي مركب بلغ ‪ 2.8‬يف املائة من ‪ 2013‬اىل ‪ 2017‬مبا يامتىش‬
‫مع منو الناجت احمليل االجاميل العاملي بنس بة ‪ 3.4‬يف املائة خالل نفس الفرتة‪.‬‬
‫شلك رمق (‪ )12‬صفوف اخلالاي الكهرابئية يف قاعة انتاج معدن الاملنيوم من الالومينا‬
‫ان الهند يه واحدة من أأرسع الاقتصادات منوا يف العامل‪ .‬ان الطلب احمليل القوي اىل جانب‬
‫العديد من االصالحات اليت أأجرهتا احلكومة يبرش ابخلري للحفاظ عىل زمخ المنو الاقتصادي يف‬
‫نظرا ألن املعادن غري احلديدية جتد تطبيقات واسعة النطاق يف مجيع أأحناء الاقتصاد‪،‬‬
‫املس تقبل‪ً .‬‬
‫فان المنو القوي يف الناجت احمليل االجاميل يوفر فرصة هائةل لتطوير صناعة املعادن غري احلديدية‬
‫الهندية يف املس تقبل‪ .‬ومن املتوقع أأن تظهر دفعة كبرية من مبادرة احلكومة "اصنع يف الهند"‪ .‬يف‬
‫اطار هذه املبادرة‪ ،‬حددت احلكومة ‪ 25‬قطاعًا مثل الس يارات والطاقة والتصنيع ادلفاعي وما‬
‫اىل ذكل‪ ،‬واليت لها تطبيقات واسعة خملتلف املعادن غري احلديدية‪ ،‬وابلتايل‪ ،‬ميكن أأن توفر دفعة‬
‫للصناعة‪)Mishra P 2020( .‬‬
‫‪99‬‬
‫الفصل الثامن‬
‫دراسة حاةل مصنع انتاج معدن الاملنيوم يف الهند‬
‫تعد رشكة ‪ Vedanta Aluminum & Power Business‬أأكرب منتج يف الهند للأملنيوم "املعدين‬
‫ا ألخرض"‪ ،‬وهو اثين أأمه معدن يف العامل‪ .‬بفضل الرواسب الغنية من البوكسايت عايل اجلودة‪ ،‬متتكل‬
‫الهند اثين أأكرب قدرة انتاج للأملنيوم يف العامل بعد الصني‪ .‬ننتج أأكرث من نصف ا ألملنيوم يف الهند بطاقة‬
‫نواي (‪ )MTPA‬يف الس نة املالية ‪.2020‬‬
‫‪ 1.9‬مليون طن س ً‬
‫تس يطر الرشكة عىل أأكرث من ‪ ٪ 40‬من حصة السوق يف الهند ومنتجاتنا ذات القمية املضافة يه رائدة‬
‫عىل مس توى العامل يف قطاعاهتا اخلاصة‪ .‬تعد هذه الرشكة أأيضً ا من بني أأكرب منتجي الطاقة اخلاصني يف‬
‫الهند بسعة تزيد عن ‪ 5300‬مياكواط‪ .‬من خالل املصاهر ذات املس توى العاملي ومصفاة ا أللومينا‬
‫وحمطات الطاقة يف مجيع أأحناء الهند‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫ينتج املصنع معدن الاملنيوم بطاقة انتاجية تبلغ ‪ 1,600,000‬طن س نواي‪ .‬يمت اس تقدام رشكة لتوس يع‬
‫طاقة املصنع الضافة ‪ 200,000‬طن س نواي لتصل الطاقة االنتاجية الاجاملية اىل ‪ 1,800,000‬طن‬
‫س نواي ابالعامتد عىل الالومينا يف اس تخالص معدن الاملنيوم ابس تخدام طريقة اخلالاي الكهرابئية‪.‬‬
‫والجراء احلساابت وفق املعطيات اليت اورهتا الرشكة يف دراسة اجلدوى ا ألولية اليت قدمهتا اىل الرشكة‬
‫الهندية املس تفيدة جند ان املادة ا ألولية ادلاخةل للخلية الكهرابئية يه الالومينا ‪ Al2O3‬فعند حساب‬
‫الوزن اجلزييئ ل أللومينا جند اكاليت‬
‫‪Al2O3 = 2x27 + 3x16 = 102‬‬
‫‪% O/Al2O3 = 48/102 = 47.1%‬‬
‫‪% Al/Al2O3 = 54/102 = 52.9%‬‬
‫‪100‬‬
‫فاذا اكن الاملنيوم يشلك ‪ %53‬من الالومينا الامر اذلي يعين ان املعمل يتاج اىل الالومينا بمكية‬
‫‪alumina per ton aluminum 52.9 = 1.928 Ton / 102‬‬
‫س نوية تبلغ‬
‫وهو مطابق ملا ورد يف دراسة اجلدوى اذلي اكن ‪ 1.93‬طن الومينا س نواي‪ .‬ذلكل تكون المكية الس نوية‬
‫من الالومينا املطلوبة يه‬
‫‪1.93 ton Al2O3/ton Al x 200,000 ton Al/year= 386,000 Ton Al2O3 per year‬‬
‫قامت ادلراسة بتثبيت ان مكية املاء املطلوبة النتاج طن من الاملنيوم يه ‪ 1‬مرت مكعب أأي ان احلاجة‬
‫اليومية من املاء يه ‪ 24‬مرت مكعب من املاء يف الساعة الامر اذلي يدل عىل ان مكية معدن الاملنيوم‬
‫‪water /ton Al = 24 ton Al/hr. water/hr. / 1 m3 24 m3‬‬
‫املنتجة يوميا يه‬
‫‪24 ton Al/hr. x 24 hr. /day = 576 ton Al/ day‬‬
‫‪Working days = 200,000 ton Al/year / 576 ton Al/day = 350 day/year‬‬
‫‪101‬‬
‫) يوحض املواد املطلوبة يف االنتاج للمرشوع‬15( ‫اجلدول رمق‬
Inputs to Aluminum Smelter
General
Additional Aluminum
production capacity
Alumina
Description
2 LTPA or 200,000 TPA
About 1.93 T of Alumina / Ton of Metal (or about 3,86,000
TPA additional
Calcined Petroleum
Additional requirement for expansion:
Coke, cryolite as
Calcined Petroleum Coke: 74,000 TPA;
Na3AlF6, Aluminum
Cryolite: 400 TPA;
Fluoride (AlF3), Coal Tar Pitch Aluminum fluoride: 4000 TPA;
Coal Tar Pitch: 16,000 TPA.
Land requirement
Present total plant area: 2061.41 acres. Proposed
Expansion will be within the existing plant.
Power requirement
Around 350-400 MW
Water requirement
Around 1 m3 /T (or around 24 m3/hr. additional) of Aluminum.
Fuel requirement (Furnace Oil) Around 100 T/day
Manpower requirement
800 persons additional
‫وصف موجز لطبيعة املرشوع‬
‫ طن س نواي جن ًبا اىل جنب مع مجيع‬1,600,000 ‫ احلالية‬Vedanta ‫تبلغ سعة مصهر ا ألملنيوم احملدودة‬
،‫ طنًا يف الساعة‬35 × 4 ‫) بسعة‬GAP( )‫ مصنع انتاج جعينة ا ألنود (ا ألنود ا ألخرض‬،‫املرافق االضافية‬
‫ حمطة الطاقة اخلاصة‬،RPH 160 × 1 ،RPH 90 × 1 ‫ مصانع انتاج الاقطاب‬،‫مصانع أأفران الانضاج‬
2400 ‫ مت انشاء حمطة طاقة كهرابئية سعة‬،‫ عالوة عىل ذكل‬.‫( مياكواط‬CPP) 9 × 135 ‫ابملرشوع‬
(Vedanta Limited (VL), 2017).‫ (طاقة حرارية) يف نفس اجملمع‬TPP ‫مياكواط‬
102
‫ طن س نواي من خالل‬200,000 ‫ الن توس يع مصنع صهر ا ألملنيوم مبقدار‬Vedanta ‫تعزتم رشكة‬
‫ وس تكون هناك حاجة اىل اضافة طاقة اخلالاي للحصول عىل سعة‬،‫التحديث وزايدة الكفاءة احلالية‬
‫ ان متطلبات الطاقة االضافية املقدرة‬.)DC( ‫ طن‬/ ‫ كيلوواط ساعة‬13500 ‫اضافية للمصهر تبلغ حوايل‬
.‫ مياكواط‬400-350 ‫ابلنظر اىل ا ألحامل االضافية وتاأثريات ا ألنود وما اىل ذكل س تكون حوايل‬
‫ مصنع جعينة ا ألنود اخلرضاء‬-
Green Anode Plant (GAP)
Basis of calculation are as follows for smelter-2:
Requirement of anode: 1.5 anodes / day/pot
Total Consumption: 2000 anodes/day
Working days: 289
Availability: 85%
Weight of each anode: 1040 kg
Total Consumption /day: 1.04 x 2000 = 2080 T
Existing GAP design capacity: 70 TPH
GAP PRODUCTION: (70 x 24 x 0.85 x 289)/365 = 1150 TPD
Additional requirement: (2080 – 1150) = 930 TPD
New Design Capacity: 930/ (24 x 0.85 x 289/365) = 58 TPH
1 x 60 T/H GAP is recommended.
103
‫‪ -‬مصنع تشكيل الاقطاب‬
‫‪Rodding Plant:‬‬
‫‪Production: 80 RPH‬‬
‫)‪Working hours: 2 shifts / day (6.5 hrs./shift‬‬
‫‪Total production required: 2080 (in 13hrs) = 160 RPH‬‬
‫‪Extra production required 160-80 = 80 RPH‬‬
‫‪Proposed New Design Capacity = 120 RPH‬‬
‫مما س بق يتضح أأنه س تكون هناك حاجة اىل مصنع جعينة ا ألنود اخلرضاء ‪ GAP‬ومصنع تشكيل ا ألقطاب‬
‫‪ Rodding‬اضايف‪.‬‬
‫كام تتطلب متطلبات التخزين لفحم الكوك البرتويل امللكسن وزفت قطران الفحم تعز ًيزا‪ .‬اكن العرض‬
‫ا ألصيل لسعة ختزين حفم الكوك البرتويل امللكسن ‪ 7500 × 4‬طن‪ ،‬مت تركيب ‪ 2‬مهنا‪ .‬س يكون التوازن‬
‫‪ 2x7500 T Silos‬جن ًبا اىل جنب مع مرافق الربط للناقالت اكفية للتوسع‪ .‬فامي يتعلق بتخزين القطران‪،‬‬
‫اكنت الاعتبارات ا ألصلية ‪ 1000 × 4‬طن مت تركيب ‪ 2‬مهنا‪ .‬يمت تركيب خزاانت التوازن جن ًبا اىل جنب‬
‫مع النظام املوجود لتلبية احتياجات التوسع يف املعمل الاصيل‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫وحدة الصب‬
‫بناء عىل‬
‫مت ابلفعل تثبيت القدرة احلالية لصب املعدن املطلوب‪ ،‬يف حني سيمت اضافة املزيد عىل السعة ً‬
‫متطلبات منتج ذي قمية مضافة‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫خلق فرص العمل‬
‫سيمت تشغيل مرشوع التوسعة املقرتح باأفراد من ذوي املهارات وش به املهرة‪ .‬س يكون اجاميل العامةل‬
‫لتوس يع مصنع الصهر ‪ 800‬خشص من العامةل املبارشة وغري املبارشة‪.‬‬
‫‪104‬‬
‫وصف املرشوع مع تفاصيل العملية‬
‫العملية املعمتدة النتاج ا ألملنيوم يه معلية الاخزتال الكهرابيئ ل أللومينا اىل ا ألملنيوم املعدين كام هو معمول‬
‫به يف العرص احلايل ملصنع صهر ا ألملنيوم املتقدم عىل مس توى العامل‪ .‬يمت عرض خمطط تسلسل معليات‬
‫انتاج ا ألملنيوم يف الشلك ‪.5‬‬
‫وصف العملية ملصهر ا ألملنيوم‬
‫جتاراي للتحليل الكهرابيئ وستس تخدم‬
‫ان معلية الاخزتال يه معلية ‪ Hall- Heroult‬املعروفة واملعروفة ً‬
‫أأحدث تقنيات التيار اخلاصة‪ .‬يُقرتح اجراء معليات التحليل الكهرابيئ يف خلية تيار تبلغ ‪ 340‬كيلو أأمبري‪.‬‬
‫تؤدي شدة التيار ا ألعىل للخالاي اىل انتاج اقتصادي أأكرث‪ ،‬واكن الاجتاه مبرور الوقت هو حتقيق شدة‬
‫تيار أأعىل‪.‬‬
‫نظام ا ألنود املقرتح اس تخدامه هو نوع تغذية مركزي مس بق التحضري‪ .‬يمت ترسيب معدن ا ألملنيوم يف‬
‫نظرا ألن العملية‬
‫شلك منصهر عىل القطب السالب حتت طبقة الالكرتوليت ويمت ضغطه يف الفراغ‪ً .‬‬
‫مس مترة‪ ،‬يمت حشن ا أللومينا عىل فرتات زمنية مناس بة بعد كرس القرشة املتكونة يف اجلزء العلوي من طبقة‬
‫الالكرتوليت‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫يتكون ادلخان املنطلق عند ا ألنود أأثناء معلية التحليل الكهرابيئ بشلك أأسايس من أأاكس يد الاكربون‬
‫ومركبات الفلور‪ .‬يمت احلصول عىل ا ألول عن طريق التفاعل الكمييايئ لكتةل ا ألنود بيامن يمت احلصول عىل‬
‫الالحق من تفكك الفلوريدات يف حامم اخللية‪ .‬ابالضافة اىل ذكل‪ ،‬يمت تضمني غبار ا أللومينا يف الغازات‬
‫املتحررة واليت حتتوي عىل الفلوريدات أأيضا‪ .‬يمت تنفيس الغازات من خالل نظام تنظيف ابلغاز من نوع‬
‫هجاز التنظيف اجلاف‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫‪105‬‬
‫خمطط رمق (‪ )16‬العملية الصناعية يف مرشوع انتاج الاملنيوم‬
‫‪106‬‬
‫معلية التحليل الكهرابيئ للمرافق ذات الصةل‬
‫بسبب قابلية ذوابن اوكس يد الاملنيوم يف الكرايواليت املنصهر (‪ ، )Na3AlF6‬مفن املمكن اكامل التحليل‬
‫الكهرابيئ ل ألوكس يد عند درجة حرارة ‪ 950‬درجة مئوية ‪ 980 -‬درجة مئوية‪ .‬اوكس يد الاملنيوم دليه‬
‫نقطة انصهار تبلغ ‪ 2050‬درجة مئوية ولكنه قابل لذلوابن يف حامم الكرايواليت حىت ‪ ٪10‬من الوزن‪.‬‬
‫املعادةل ا ألساس ية اليت تصف التحلل الكمييايئ الوكس يد الاملنيوم يه‬
‫‪2Al2O3 ================ 4Al + 3O2‬‬
‫اكنت خالاي االلكرتوليت السابقة صغرية بكثافة حالية تبلغ عدة أآالف من ا ألمبريات فقط‪ .‬مع بناء خالاي‬
‫أأكرب جح ًما‪ ،‬بد أأت ا ألنودات املس بقة الانضاج يف الانتشار‪ .‬بعض العوامل الرئيس ية اليت تؤثر عىل‬
‫اس تخدام ا ألنودات املس بقة الانضاج يه‪ :‬اهنا تسمح بكثافة تيار أأعىل (حال ًيا اخلالاي ذات تصنيف ‪500‬‬
‫‪ KA‬أأو أأكرث موجودة يف ‪(Vedanta Limited (VL), 2017))Vogue‬‬
‫‪ ‬تؤمن توزيع الفيض املغناطييس بصورة أأفضل ويصبح تدفق الغاز مواتي ًا‬
‫‪ ‬تؤمن توازن حراري أأفضل‬
‫‪ ‬تكون منطقة العمل خالية نسبيًا من ا ألدخنة الضارة‬
‫‪ ‬ضامن احلصول عىل معدن بنقاوة أأعىل‬
‫تتكون اخللية االلكرتوليتية من غالف فوالذي عىل شلك صندوق يتوي عىل مجموعة الاكثود وا ألنود‪.‬‬
‫اجلزء السفيل من الغالف الفوالذي مبطن ابلطابوق احلراري اذلي يدمع مجموعة الاكثود‪ .‬تتكون مجموعة‬
‫الاكثود من كتل ورشيط الاكثود اذلي ميتد عىل اكمل عرض اخللية ويمت توصيهل خارجيًا بقضبان الناقل‬
‫مبوصالت مرنة‪ .‬تتكون مجموعات ا ألنود من كتةل ا ألنود وقضبان ا ألنود‪ .‬يمت تثبيت كتةل ا ألنود عىل شعاع‬
‫ا ألنود‪ .‬يمت التوصيل الكهرابيئ واملياكنييك بني الكتل والقضبان عن طريق أأذرع من احلديد الزهر‪ ،‬يمت‬
‫قفلها يف فتحات دخول احلامل احلديدي داخل كتل ا ألنود‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫‪107‬‬
‫يمت تنظمي توزيع اخلالاي يف قاعة االنتاج عىل شلك خطوط من اخلالاي تتجاور من اخلالاي الاخرى‪،‬‬
‫ً‬
‫حماطا ابلاكمل باأغطية من ا أللواح املعدنية‪ ،‬ويمت خدمته بواسطة أآالت متش يط ا ألوعية العلوية متعددة‬
‫ا ألغراض (‪ ،)PTM‬ويمت التحمك فهيا ابلاكمل بواسطة مكبيوتر معاجلة‪ ،‬ومتصل من خالل نظام نقل‬
‫هوايئ مركزي عايل الكثافة ابمداد ا أللومينا والفلورايد اضافة اىل تنفيس من خالل نظام جماري اىل‬
‫تركيب تنظيف الغاز العادم للغس يل اجلاف املركزي‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫شلك رمق (‪ )13‬نظام توزيع اخلالاي الكهرابئية يف قاعة الانتاج‬
‫توزيع الطاقة لنظام انتاج ا ألنود‬
‫سيمت جتهزي وحدة تصنيع ا ألنود ا ألخرض مبحوالت مناس بة‪ ،‬واليت ميكهنا تلبية متطلبات امداد الطاقة‬
‫ألقسام خمتلفة من تصنيع ا ألنود ا ألخرض‪ ،‬ونظام تدوير املياه لضغط ا ألنود‪.‬‬
‫مت جتهزي معمل الانضاج مبحوالت ميكهنا تلبية متطلبات االمداد ابلطاقة لوحدة الانضاج وا ألنظمة‬
‫املساعدة اخملتلفة‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫‪108‬‬
‫كام ذكران سابقًا‪ ،‬يف انتاج ا ألملنيوم‪ ،‬هناك نوعان من تقنيات ا ألنود ا ألساس ية املس تخدمة عاد ًة وهام أأنود‬
‫الاكربون املس بق الانضاج و أأنود سودربريج‪ .‬ا ألنودات اجلاهزة تس يطر عىل النوع الن‪ .‬ا ألنود المنوذيج‬
‫مصنوع من خليط من كوك البرتول امللكسن (‪ ،)CPC‬القطران البرتويل (‪ ،)CTP‬ا ألنودات املس هتلكة‬
‫احملرض مس بقًا‪ ،‬ال ميكن اس هتالك القطب‬
‫(املشار اليه فامي بعد بـ "بوت او ا ألنود املس هتكل")‪ .‬يف ا ألنود ّ‬
‫املوجب ابلاكمل أأثناء التحليل الكهرابيئ بسبب احامتالت حصول مشالك تلوث املعادن احملمتةل‪.‬‬
‫يمت اعادة تدوير ما تبقى من ا ألنود ("ا ألنودات املس هتلكة") عن طريق اضافته اىل جعينة ا ألنود اجلديدة‪.‬‬
‫اعادة اس تخدام هذه املواد يقيض عىل النفاايت ويه معلية مطلوبة من الناحية الاقتصادية ايضا‪ .‬تتلوث‬
‫ا ألنودات املس هتلكة بعنرص الصوديوم بمكيات كبرية وجيب ازاةل ااثر الالكرتوليت (‪ )Na3AlF6‬بشلك‬
‫حصيح من القطب املعاد تدويره الن هذه اخمللفات تعمل عىل تلوث ا ألنودات اجلديدة‪ .‬تؤثر درجة نظافة‬
‫ا ألنود املس هتكل عىل اخلصائص الفزيايئية ل ألنود اجلديد مبا يف ذكل القوة املياكنيكية ونفاذية الهواء وسلوك‬
‫تفاعل الكربوكىس النتاج غاز اثين أأوكس يد الاكربون‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫معلية انتاج ا ألنود‬
‫تقنية ا ألنود املس بق الانضاج أأثناء انتاج ا ألملنيوم‪ .‬يمت تصنيع ا ألنود المنوذيج ملثل هذه العملية بواسطة‬
‫خليط من ‪ CPC‬لفحم الكوك امللكسن (‪ ،)٪57 - 60‬القطران البرتويل ‪ ،)٪15 - 13( CTP‬ا ألنودات‬
‫املس هتلكة (‪ .)٪30 - 25‬تتكون مصانع تصنيع ا ألنود من ثالثة مصانع متاكمةل (مصنع العجينة أأخلرضاء‪،‬‬
‫ومصنع لالنضاج‪ ،‬ومصنع تشكيل القضبان)‪(Vedanta Limited (VL), 2017) .‬‬
‫يمت انتاج معجون ا ألنود يف مصنع خلط يعمل ابلنظام ادلفعي حبجم ا ألنود احلايل (‪ 1600‬ممل × ‪ 920‬ممل‬
‫× ‪ 630‬ممل) وهو ما يسمى جيل ا ألنود الكبري ‪ )LA-4( 4‬كام هو موحض يف الشلك ‪ .1‬يمت حتديد أأبعاد‬
‫ا ألنود بشلك كبري من خالل مكية التيار الكهرابيئ املس تخدم يف معلية التحليل الكهرابيئ النتاج ا ألملنيوم‬
‫وبشلك عام تصمم ا ألنودات محلل تيار كهرابيئ يرتاوح بني ‪ 235 - 195‬كيلو أأمبري‪(Sinaga D. A. .‬‬
‫)‪2020‬‬
‫‪109‬‬
‫)‪Source: (Sinaga D. A. 2020‬‬
‫شلك رمق (‪ )14‬الانود اخلاص ابخلالاي الكهرابئية النتاج الاملنيوم‬
‫ان مصنع العجينة اخلرضاء يعمل عىل انتاج كتةل ا ألنود اخلرضاء )‪ Green Block (GB‬واذلي يمت نقهل‬
‫اىل مصنع الانضاج ليمت اجراء معيةل الانضاج ل ألنود‪ .‬هتدف معلية حتميص ا ألنود اىل تعزيز اخلواص‬
‫الفزيايئية واملياكنيكية والكمييائية‪ .‬تتطلب معلية حتميص ا ألنود تسخني ا ألنودات اىل درجة حرارة تصل‬
‫اىل ‪ 1100‬درجة مئوية لتفحمي القطران ‪ CTP‬وحتويهل اىل اكربون (القطران يعمل كامدة رابطة ملكوانت‬
‫ا ألنود)‪ .‬بعد الانضاج حبوايل ‪ 20 - 15‬يو ًما‪ ،‬يمت تفريغ البلوك املنضج (‪ )BB‬مث نقهل اىل مصنع تشكيل‬
‫ا ألنودات وجتميعه ابس تخدام قضيب ا ألنود‪ .‬ابالضافة اىل أأنه مصنع جتميع ا ألنودات فان املصنع يعمل‬
‫ايضا عىل تنظيف ا ألنودات املس هتلكة‪(Sinaga D. A. 2020) .‬‬
‫جيب عىل مصنعي ا ألنود الانتباه اىل اجلوانب البيئية يف معلية انتاج ا ألنودات واحدى الاسرتاتيجيات‬
‫يه اعادة اس تخدام ا ألنودات املس هتلكة املرفوعة من اخلالاي الكهرابئية‪ .‬جيل الاخذ بنظر الاعتبار ان‬
‫التلوث ابلصوديوم املوجود عىل عقب ا ألنود ابلكرايواليت (‪ )Na3AlF6‬أأثناء معلية التحليل الكهرابيئ‬
‫يؤثر بشلك كبري عىل ا ألنودات اجلديدة وابلتايل تغيري جودهتا‪ .‬لتحسني تلكفة االنتاج‪ ،‬يمت اعادة اس تخدام‬
‫تكل املواد املس هتلكة مكواد خام النتاج ا ألنود‪ .‬اس تخدام عقب ا ألنود يؤدي تقن ًيا اىل التاأثري بشلك سليب‬
‫كبري عىل ا ألنود وعىل أأداء خلية التحليل الكهرابيئ‪ .‬تلعب معلية تنظيف املؤخرة يف مصنع تشكيل ا ألنود‬
‫دورا هم ًما يف احلصول عىل انود مس هتكل ميكن اس تخدامه يف انتاج ا ألنودات‪.‬‬
‫ً‬
‫‪110‬‬
‫)‪Source: (Sinaga D. A. 2020‬‬
‫شلك رمق (‪ )15‬الانودات بعد اخراهجا من اخلالاي الكهرابئية‬
‫يمت تنظيف ا ألنودات املس هتلكة يف غرفتني مقصورتني يمت مترير ا ألنودات من خالل الغرفتني لتنظيفهام‪.‬‬
‫الغرفة ا ألوىل عبارة عن غرفة تنظيف والغرفة اجملاورة عبارة عن غرفة نفخ هواء قادرة عىل انتاج عقب‬
‫أأنود فعال العادة اس تخدامه مكواد خام ل ألنود‪ .‬جودة ا ألنود املس هتكل اليت ينتجها نظام التنظيف أأفضل‬
‫بكثري من النطاق املعتاد‪ .‬ابس تخدام نس بة بعقب ‪ ٪30‬النتاج ا ألنود‪ ،‬ميكن للمصنعني توفري تاكليف‬
‫كبريا ملتوسط انتاج ا ألنود البالغ ‪112000‬‬
‫توفريا ً‬
‫دوالرا أأمريكيًا ‪ /‬ا ألنود وهذا يعد ً‬
‫االنتاج مبقدار ‪ً 180 +‬‬
‫نواي مبعدل انتاج متوسط‪.‬‬
‫أأنود ‪ /‬س ً‬
‫)‪Source: (Sinaga D. A. 2020‬‬
‫شلك رمق (‪ )16‬شلك انودات بعد معلية التنظيف‬
‫‪111‬‬
Carbon Plant
Smelter will be self-contained for anode requirement. Anode production
facility will
Comprise:
 Green anode plant;
 Baking Furnace; and
 Rodding facility.
The process flow sheet of carbon plant is shown in Figure-6.
Green Anode Plant ‫مصنع ا ألنودات اخلرضاء‬





‫املواد اخلام الرئيس ية ملصنع ا ألنودات اخلرضاء يه حفم الكوك البرتويل امللكس ومادة رابطة مثل‬
‫ يتضمن املسكل التكنولويج للتصنيع خطوات املعاجلة املواد ا ألولية التالية‬.‫القطران‬
Calcined Petroleum Coke: (around 60%)
Butts: (around 25%)
Green Scrap: (around 1%)
Pitch: (around 14%)
Paste mixing & compacting
112
‫تتاألف العملية الصناعية من العديد من الوحدات الانتاجية يمت فهيا وزن العديد من املقاطع ذات ا ألجحام‬
‫اخملتلفة اخلش نة‪ ،‬وحفم الكوك املتوسط والنامع‪ ،‬واملطحنة والغبار‪ ،‬وتسخيهنا‪ ،‬وخلطها مع اخلردة اخلرضاء‬
‫وزفت السائل‪ ،‬ويمت معل العجينة عن طريق العجن‪ .‬يمت تشكيل ا ألنود بواسطة أآةل تشكيل ابالهزتاز‪.‬‬
‫ان حساابت موازنة املادة ملصنع الانودات اخلرضاء يه اكاليت‬
‫‪Requirement of anode: 1.5 anodes / day/pot‬‬
‫‪Total Consumption: 2000 anodes/day‬‬
‫‪Working days: 289‬‬
‫‪Availability: 85%‬‬
‫‪Weight of each anode: 1040 kg‬‬
‫‪Total Consumption /day: 1.04 x 2000 = 2080 T‬‬
‫‪Existing GAP design capacity: 70 TPH‬‬
‫‪GAP PRODUCTION: (70 x 24 x 0.85 x 289)/365 = 1150 TPD‬‬
‫‪Additional requirement: (2080 – 1150) = 930 TPD‬‬
‫‪New Design Capacity: 930/ (24 x 0.85 x 289/365) = 58 TPH‬‬
‫‪1 x 60 T/H GAP is recommended.‬‬
‫الشلك ‪ 17‬يوحض تسلسل العمليات الصناعية اخلاصة مبصنع ا ألنود ا ألخرض‬
‫‪113‬‬
‫خمطط رمق (‪ )17‬تسلسل العمليات يف مصنع الاكربون‬
‫‪114‬‬
‫خمطط رمق (‪ )18‬تسلسل العمليات يف مصنع الانودات اخلرضاء‬
‫‪115‬‬
‫فرن الانضاج ‪Baking Furnace‬‬
‫ستمت املعاجلات التالية بعد تشكيل القطب ويه‪:‬‬
‫‪Cooling & Storing‬‬
‫‪Baking‬‬
‫‪Baked Anode Clearing & Storage‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تتطلب املعاجلة املذكورة أأعاله مساحة ختزين وحركة واسعة للمواد‪ .‬من منطقة ختزين ا ألنود ا ألخرض‪،‬‬
‫يمت نقل ا ألنودات الاكربونية اخلرضاء بواسطة نواقل اسطوانية دوارة وكرين يف عىل شلك مناسب‬
‫اىل فرن حتميص ا ألنود)‪. (Vedanta Limited (VL), 2017‬‬
‫مصنع تشكيل ا ألنودات ‪Rodding Plant‬‬
‫بعد الانضاج‪ ،‬ختضع ا ألنودات لعملية التنظيف وفك ارتباط قضبان ا ألنودات اليت مت ازالهتا من كتةل‬
‫ا ألنود املرتبطة ابلقضبان وحفصها واعادة اس تخداهما‪ .‬يمت تسخني الثقوب يف ا ألنودات الاكمةل الانضاج‬
‫ويمت وضع القضبان وتثبيهتا يف ماكهنا ابس تخدام احلديد الزهر املصهور واس تخداهما يف اخلالاي‬
‫الكهرابئية بعد حفص اجلودة‪.‬‬
‫متطلبات املواد اخلام‬
‫املادة اخلام ا ألولية للمصهر يه ا أللومينا الصناعية القابةل لالنصهار‪ .‬املواد ا ألخرى س تكون‬
‫الكرايواليت‪ ،‬فلوريد ا ألملنيوم‪ ،‬حفم الكوك امللكسن‪ ،‬القطران البرتويل لتصنيع ا ألنود‪.‬‬
‫سيمت احلصول عىل ا أللومينا من مصنع انتاج الالومينا من الاكؤولني مضن اجملمع الصناعي اويمت‬
‫اس تريادها‪ .‬سيمت اس ترياد فلوريد ا ألملنيوم‪ .‬سيمت رشاء حفم الكوك ‪ CP‬من املوردين احملليني أأو‬
‫اخلارجيني‪ .‬سيمت رشاء قطران الفحم من املصادر احمللية‪(Vedanta Limited (VL), 2017).‬‬
‫‪116‬‬
‫يمت عرض تفاصيل متطلبات املواد اخلام للمرشوع يف اجلدول ‪.15‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )15‬متطلبات املواد اخلام للمرشوع‬
‫‪Quantity‬‬
‫‪1.93 T/Ton of metal or 386,000 TPA additional‬‬
‫‪Sr. No. Description‬‬
‫‪1‬‬
‫‪Alumina‬‬
‫‪2 kg/T or 400 TPA‬‬
‫‪0.37 T/T (gross anode consumption is around 545‬‬
‫‪kg/T) or 74000 TPA additional‬‬
‫‪Cryolite‬‬
‫‪Calcined Petroleum‬‬
‫‪Coke‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0.08 T/T or 16000 TPA additional‬‬
‫‪20 Kg/T or 4000 TPA additional‬‬
‫‪Coal Tar Pitch‬‬
‫‪Aluminum Fluoride‬‬
‫‪4‬‬
‫‪5‬‬
‫الطاقة الكهرابئية‬
‫ابلنس بة للمصهر‪ ،‬س تحتاج اىل ‪ 13500‬كيلوواط ساعة (‪ / )DC‬طن من املعدن‪ .‬ابلنظر اىل‬
‫الوحدات املساعدة والعوامل ا ألخرى‪ ،‬فان املتطلبات املقدرة للطاقة س تكون ‪ 14200‬كيلو واط‬
‫ساعة ‪ /‬طن‪ .‬سيمت أأخذ مكية الطاقة املطلوبة من ‪ 2400‬ميجاواط من حمطة ملحقة ابجملمع الصناعي‬
‫او من الكهرابء اجملهزة من احملطة العامة‪.‬‬
‫توزيع الطاقة لنظام انتاج ا ألنود‬
‫سيمت جتهزي وحدة تصنيع ا ألنود ا ألخرض مبحوالت مناس بة‪ ،‬واليت ميكهنا تلبية متطلبات امداد الطاقة‬
‫ألقسام خمتلفة من تصنيع ا ألنود ا ألخرض‪ ،‬ونظام تدوير املياه لضغط ا ألنود‪.‬‬
‫مت جتهزي معمل اخلزب مبحوالت ميكهنا تلبية متطلبات االمداد ابلطاقة لوحدة اخلزب وا ألنظمة املساعدة‬
‫اخملتلفة‪.‬‬
‫زيت الوقود‬
‫مطلواب لفرن الانضاج بمكية ‪ 48‬كغم ‪ /‬طن من ا ألنود املس بق الانضاج‪.‬‬
‫س يكون زيت الوقود ً‬
‫س تكون هذا المكية (حوايل ‪ 100‬طن ‪ /‬يوم)‪(Vedanta Limited (VL), 2017) .‬‬
‫‪117‬‬
‫توليد النفاايت وادارهتا‬
‫ادارة مياه الرصف‬
‫تبلغ مكية مياه الرصف االضافية الناجتة عن معمل صهر ا ألملنيوم ‪ 576‬م‪ / 3‬يوم‪ .‬امه الوحدات‬
‫الصناعية اليت تس هتكل املياه وكذكل تعمل عىل توليد مياه الرصف يف مصهر الاملنيوم يه أأبراج‬
‫التربيد‪ .‬تمت معاجلة مياه الرصف الصحي واعادة اس تخداهما واعادة تدويرها للحامية من احلرائق واخامد‬
‫الغبار والبستنة‪.‬‬
‫متطلبات اس هتالك املياه الرئيس ية يه أأبراج التربيد واملياه املزنلية‪ .‬ستمت معاجلة مياه الرصف الصحي‬
‫واعادة تدويرها اىل أأقىص حد ممكن‪ .‬سيمت اتباع س ياسة عدم اهدار أأي مكية من املاء‪.‬‬
‫ادارة مياه ا ألمطار‬
‫سيمت مجع مياه ا ألمطار واس تخداهما يف معليات الصهر‪.‬‬
‫يمت غسل انبعااثت الفلوريدات املترسبة اليت ترتسب عىل السطح ومناطق أأخرى خالل زخات‬
‫الامطار ا ألوىل‪ ،‬ويمت مجع مياه ا ألمطار هذه يف بركة مياه ا ألمطار‪ .‬يمت انشاء املصارف الالزمة داخل‬
‫منطقة املصنع لتجميع مياه الرصف‪ .‬مت انشاء بركة جتميع مياه ا ألمطار بشلك مناسب ملنع تلوث املياه‬
‫اجلوفية‪ .‬يمت اس تخدام مياه الامطار اخملزونة يف معليات مصهر الاملنيوم‪.‬‬
‫النفاايت الصلبة‬
‫مع توسع املصنع‪ ،‬سزتداد مكية النفاايت الصلبة واليت سيمت الاهامتم هبا يف نظام ادارة النفاايت الصلبة‬
‫املس متر‪ .‬سيمت اعادة تدوير ا ألنود املس هتلكة واخلردة اخلرضاء يف مصنع الانودات اخلرضاء ‪.GAP‬‬
‫اجلدول رمق (‪ )16‬يوحض تفاصيل النفاايت الصلبة املتودلة يف املصنع‪.‬‬
‫‪118‬‬
TABLE-16
ESTIMATED EXISTING SOLID WASTE GENERATION
All units in Tonnes
Waste
Spent Pot lining (Cathode residues)-(T)
Used Oil (KL)
Shot blasting dust (T)
ETP Sludge (T)
Battery (Nos)
Aluminium Dross (T)
Anode Butt (T)
Existing generation Proposed generation
(16 LTPA)
(18 LTPA)
40,000
45,000
530
564
3,000
3,375
520
585
150
170
35,000
39,375
3,00,000
3,37,500
119
‫املصادر‬
1. Dr. Michael Green 2018, FYI Resources – a route to HPA production, DOC
Investments Limited, Kemp House, 152 City Road, London EC1V 2NX.
2. https://www.wakaolin.com.au/the-kaolin-market
3. The Teijin Group, https://www.teijin.com/
4. https://www.globaldata.com/data-insights/automotive/china-will-end-evsubsidies-after-30-cuts-in-2022/
5. A.B. ElDeeba et al 2019, Extraction of alumina from kaolin by a combination of
pyro- and hydrometallurgical Processes, Applied Clay Science 172 (2019) 146–154
6. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/kaolin-market91196438.html
7. Barry T. S. 2018, Thermal and Mechanical Activation in Acid Leaching Processes
of Nonbauxite Ores Available for Alumina Production—A Review, Mining
Metallurgy & Exploration · December 2018 DOI: 10.1007/s42461-018-0025-7
8. Mohamed A. I 2017, Kaolinite clays in Iraq and its Industrial Applications, internal
report, State Company for Mining Industries, Mineral Excavation Department.
9. Jassim R. Z. et al 2007, HOLOCENE ARIDIFICATION IN CENTRAL IRAQ,
Iraqi Bulletin of Geology and Mining Vol.3, No.1, 2007 p 1- 9
10. Tamar-Agha M. Y. et al 2019, The Geology and Economic Potential of Mineral
Deposits and Occurrences of Iraq, Iraqi Bulletin of Geology and Mining Special
Issue, No.8, 2019, pp 147-173
11. https://www.globenewswire.com/news-release/2022/01/25/2372595/0/en/KaolinMarket-Size-5-512-4-Million-by-2028-Lead-by-Automotive-and-Paper-Industry-35-CAGR-Exclusive-Research-Report-by-The-Insight-Partners.html
12. Salahudeen N. 2018, Metakaolinization Effect on the Thermal and Physiochemical
Properties of Kankara Kaolin, KMUTNB Int J Appl Sci Technol, Vol. 11, No. 2,
pp. 127–135, 2018
13. BERGAYA F.2006, HANDBOOK OF CLAY SCIENCE, First edition 2006
Elsevier
120
14. Ahmed M. F. 2021, Utilization of Iraqi Metakaolin in Special Types of Concrete:
A Review Based on National Researches, Journal of Engineering journal homepage:
www.joe.uobaghdad.edu.iq Number 8 Volume 27 August 2021
15. Astutiningsih S. 2018, Characterization and Fabrication of Metakaolin using Pulau
Bangka Kaolin, E3S Web of Conferences 67, 03021 (2018) 3rd i-TREC 2018,
https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186703021.
16. https://en.wikipedia.org/wiki/Hall%E2%80%93H%C3%A9roult_process
17. Adeoye J. B. et al 2018, Development of alum from kaolin deposit using response
surface methodology, MOJ Biorg Org Chem. 2018;2(3):166‒169.
18. KURANGA et al 2018, Production and Characterization of Water Treatment
Coagulant from locally sourced Kaolin Clays, J. Appl. Sci. Environ. Manage.
January 2018 Vol. 22 (1) 103-109.
19. Aderemi B.O. et al 2009, A New Approach to Metakaolin Delamination, Australian
Journal of Basic and Applied Sciences, 3(3): 2243-2248, 2009 ISSN 1991-8178
20. CADOUX KAOLIN PROJECT 2020, FYI Resources – a route to HPA production,
Dr. Michael Green Independent Mining Analyst, DOC Investments Limited,
Kemp House, 152 City Road, London EC1V 2NX.
21. Mishra P 2020., Aluminium Industry – Challenges And Opportunities,
https://www.publiteconline.it/ael/aluminium-industry-challenges-andopportunities/
22. Vedanta Limited (VL), 2017,PRE-FEASIBILITY REPORT FOR THE PROPOSED
EXPANSION OF ALUMINIUM SMELTER PRODUCTION CAPACITY
FROM 16 LTPA SMELTER &1215 MW CPP TO 18 LTPA SMELTER &1215
MW CPP AT BHURKAMUNDA/BRUNDAMAL VILLAGE, JHARSUGUDA
DISTRICT, ODISHA, Submitted to Ministry of Environment, Forest and Climate
Change New Delhi.
23. Sinaga D. A. 2020, INALUM environmentally friendly strategy by reusing spent
anode (butt) management, Materials Science and Engineering 801 (2020) 012068
doi:10.1088/1757-899X/801/1/012068.
121