Yerkabuğunun ağırlıkça 46.1%’i oksijen (gaz) ve %28.2’si silikondur (yarı metal). Bu iki elementin ardından ağırlıkça en baskın 3. element %8.2 ile alüminyumdur. Dolayısıyla alüminyum, yerkabuğundaki elementler içinde ağırlıkça en baskın olan metaldir. Aynı zamanda alüminyum, demir ve çelikten sonra en çok kullanılan metaldir.

Mimari uygulamalar ve inşaat sektörünün yanı sıra; uzay, uçak, nakliye araçları, elektrik, ambalaj, elektronik, makina, kimya, gıda endüstrilerinde yaygın kullanım alanlarına sahiptirler.

Neden alüminyum?

Alüminyum, fiyat, dayanıklılık ve hafiflik özellikleri birlikte değerlendirildiğinde birçok sektör için en optimal malzeme olarak karşımıza çıkıyor. Daha ucuzu yada hafifi var mı? Var ama bu kadar dayanıklı değil. Daha dayanıklısı var mı? Var ama bu kadar hafif değil. Bu sebeple de alüminyum farklı sektörlerde farklı uygulamalarda tercih ediliyor. Alüminyumu farklı üretim metodlarıyla işlemek mümkün. Bu üretim metodlarının gerektirdikleri ve kullanım alanının ihtiyacına göre, farklı alüminyum alaşımlar kullanarak belli fiziksel, kimyasal yada elektriksel özellikleri optimize edebiliyoruz.

Alüminyum, orjinal özelliklerinden herhangi birini kaybetmeksizin %100 oranında geri dönüştürülebilir bir malzemedir. Dünya üzerinde üretilen alüminyumun %75’i halen kullanımdadır ve alüminyumun geri kazanımında, birincil alüminyum üretiminde kullanılan enerjinin %5’i kullanılır. Bu da birlikte düşünüldüğünde sürdürülebilirliği ve çevreciliğiyle ön plana çıkar. Avrupa’da bulunan tüm alüminyum kutuların yaklaşık %70’i geri dönüştürülmüştür.

Alüminyum, hava koşullarına ve korozyona karşı oldukça dayanıklıdır. Alüminyum’un doğal korozyon önleyici kaplaması bulunur. Ayrıca eloksal (kontrollü oksitlendirme) ile oksitlenmesi (korozyon) engellenir. (Eloksal aynı zamanda istenen yüzey görünümünün elde edilmesini sağlar.)

Alüminyum profiller, hafif ve dayanıklı olmalarının yanında çok yüksek bir uygulama hassasiyetine sahip oldukları için mimarlara, isteğe göre özelleştirilmiş tasarım olanakları sunarlar. Yani alüminyum profiller çok hassas ölçülerde üretilebilirler.

Alüminyum doğası gereği yüksek bir kimyasal dirence sahiptir, yani bakımı kolaydır.

Alüminyumun, çeliğe kıyasla enerjiyi emme yeteneği daha fazladır. Bu sebeple yangın ve patlama direnci, kurşun geçirmez ve hırsızlığa dirençli sistemler gibi güvenlik amaçları için kullanılır. Gemi uygulamalarında düşünüldüğünde ise çeliğe kıyasla 100 kat daha yavaş korozyona uğrar.

Alüminyum bakıra kıyasla ise daha hafif ve ucuzdur.

İnşaat sektöründe kullanılan alüminyum levha ve ekstrüzyon ürünü yapı malzemeleri toplam alüminyum tüketimi içinde önemli bir paya sahip. Bunların en önemlilerinden biri de alüminyum pencereler. Alüminyum avantajlarını bir de pencereler özelinde gözden geçirin: Neden alüminyum pencere?

Alüminyumun elde edilmesi

Doğada çok bulunan bir metal olmasının getirdiği avantaja rağmen serbest halde çok nadir görülen alüminyum, genelde boksit cevheri halinde bulunur. Saf alüminyum, boksitten alümina çıkarılmasıyla elde edilir. Bunun gerçekleştirilebilmesi 1886’da Bayer Prosesi’nin kullanılmaya başlanmasıyla ancak mümkün oldu. Boksitten alümina elde edildikten sonra da elektroliz yöntemi ile Alümina’dan Alüminyum elde edilmesi gerekir. Yerkabuğunun en baskın metali, bir zamanlar altından bile değerliydi. Elektroliz yöntemi 1920’lerde kullanılmaya başlandığında Alüminyum’un maliyeti %80 azaldı.  Dolayısıyla alüminyum üretiminin hızlıca artması ancak 1960’lardan sonra mümkün oldu. Ağırlıkça örneklendirdiğimizde 4 birim boksit 2 birim alümina’ya, 2 birim alümina da 1 birim alüminyum’a dönüştürülmüş olur.

Birincil alüminyum üretimi

Boksit madenciliğiyle başlayan, boksit cevherinden bayer prosesi ile alümina, alüminadan da elektroliz yoluyla alüminyum eldesine birincil alüminyum üretimi diyoruz.

İkincil alüminyum üretimi

Alüminyumun geri kazanımının, cevherinden eldesine göre ekonomik olması ve %100 geri dönüştürülebilirliği sayesinde zaman içinde hurdalardan geri kazanıma verilen önem de arttırmıştır. Hurdalardan geri kazanımla alüminyum elde edilmesine ikincil alüminyum üretimi diyoruz.

İkincil alüminyum üretimi, birincil alüminyum üretimine göre %5-8 daha az enerji gerektirdiğinden ekonomiktir.  Dünyada bugüne kadar üretilen alüminyumun %75 halen kullanımdadır ve bu yüksek oranı ikincil alüminyum üretiminin etkinliğine borçluyuz.

Dünyada birincil alüminyum üretimi nerelerde gerçekleştirilir?

Yukarıdaki grafiği world-aluminium.org web sitesinden aldım. İsterseniz grafiğe bakalım ve aşağıda birlikte yorumlayalım.

Yukarıdaki grafiği birlikte yorumlayacak olursak:

1999’dan başlayarak Çin’in (açık yeşil) dünya birincil alüminyum üretiminde önemli bir yer edindiğini görüyoruz. 1999’a kadar Çin bu ligde hiç yok ancak sonrasında önemi artarak devam ediyor. Nihayet 2016’da Çin’in birincil alüminyum üretimi (32 milyon ton) dünyanın birincil alüminyum üretiminin (59 milyon ton) yarısından fazlası olmuştur.

Grafikte görebileceğimiz diğer önemli bir fark ise grafikte Çin’in (açık yeşil) altında gördüğünüz Körfez İşbirliği Konseyi (GCC: Gulf Cooperation Council)ülkelerinin (kırmızıyla görüyorsunuz grafikte) 2010 senesinde 2 milyon tondan başlayarak 2016’da 5 milyon tona kadar çıkan birincil alüminyum üretimidir. Bu da dünya birincil alüminyum üretiminin %8’i gibi bir üretime tekabül ediyor.

Alüminyum, üretim proseslerinde saf olarak değil alaşımlandırılarak kullanılır. (bilgi için bkz. Alüminyum Alaşımlar)

Alüminyumun farklı üretim yöntemleri ile ürün/ara ürün haline getirilmesi

sıcak ve soğuk haddeleme

Bu yöntem alüminyumdan levha, plaka ve folyo gibi yassı ürünler elde etmek için kullanılır.

ekstrüzyon

Alüminyum profil oluşturmakta kullanılan yöntemdir. Ekstrüzyon yöntemiyle kağıt düzleminde (2 eksenli) bir geometri hassas ölçülerde ve istenilen boyda (standart 6 metre) üretilir. Detaylı bilgi için bkz: alüminyum ekstrüzyon

döküm

Alüminyum ekstrüzyon yöntemi ile 2 eksende şekilsel ihtiyaçlarımızı karşılayabiliriz. 3. eksende profil diğer 2 eksendeki şekli aynen korur. Alüminyum dökümde ise 3 ekseni de şekillendirme de kullanabiliriz. Bunun gerektiği ve tek tek üretilmelerinin maliyetini karşılayabilen parçaların yapımında kullanılan bir yöntemdir.
Alüminyum üretimi çok fazla enerji ve zaman gerektiren bir işlemdir. Birincil alüminyum üretimi dediğimiz işlem boksit cevherlerinden Bayer işlemi ile metalurjik kalite alümina (Al2O3 ) ve bu alüminadan ergimiş tuz elektrolizi yöntemi ile metalik alüminyum üretim süreci sonunda elde edilen, metal saflığı % 99,0 ile % 99,8 arasında olan işlenmemiş ham alüminyumdur.