Aluminiumherstellung

Aluminiumherstellung

Ursprung

Das silbrig weiße Leichtmetall Aluminium Al wird aus dem Erz Bauxit gewonnen.

Zusammensetzung von Bauxit

Bauxit gehört zur Klasse der lateritischen Gesteine und ist ein Aluminiumerz.

Aluminiummineralien in Bauxit:

  • Gibbsit y-Al(OH), ein Aluminiumhydroxid3
  • Böhmit y-AlO(OH)
  • Diaspor a-AlO(OH)

Eisenoxide in Bauxit:

  • Hämatit Fe2O3
  • Goethit FeO(OH)

weitere Bestandteile von Bauxit:

  • Tonmineralie Kaolinit
  • Titanoxids Anatas TiO2

Geschichte

Obwohl es hinter Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element in der Erdkruste ist, wurde das unedle Metall Aluminium erst im 1821 in Les Baux-de-Provence in Südfrankreich entdeckt. Bei der Weltausstellung in Paris 1955 war es eine Besonderheit.

Gewinnung

Es wird ausschließlich durch Elektrolyse gewonnen, also mittels Elektrizität von den anderen Bestandteilen getrennt. Im Stromvergleich schneidet dieses Verfahren sehr schlecht ab, da Unmengen von Energie benötigt werden. Weiterhin können durch dieses Verfahren große Umweltschäden entstehen. In Zukunft wird des recyceln von Aluminium eine größere wirtschaftliche Bedeutung erlangen.

Schmelzflusselektrolyse im Hall-Héroult-Prozess

Der Schmelzpunkt von Aluminiumoxid liegt bei 2 050 C°. Dieser wird, durch Zugabe von Kryolith Na3AlF6 sowie von Fluorverbindungen, auf 950 C° herabgesetzt. Dieses Gemisch befindet sich in einer mit Kohle oder Grafit ausgekleideten eisernen Wanne (Katode), auch Potline genannt. Mehrer Grafitzylindern bilden die Anode, welche in das Schmelzgemisch eintauchen. Bei geringer Spannung aber hoher Stromstärke setzt sich am Boden der Wanne flüssiges Aluminium mit einer Reinheit von 99,9 % ab, welches abgesaugt werden kann.

An der Grafit-Anode (Pluspol) entsteht Sauerstoff, der mit dem Kohlenstoff zu Kohlendioxid (und Kohlenstoffmonoxid) reagiert. 3 C + 6 O2- → 3 CO2 +  12 e

An der Katode (Minuspol) entsteht Aluminium. 4 Al3+ + 12 e → 4 Al

Vorkommen

Australien ist das Land mit der größten Fördermenge von Bauxit. Weitere größere Vorkommen liegen u. a. in Brasilien, Guinea sowie Jamaika.

Das größte Aluminiumwerk Europas wurde in Island erbaut. Ein Stromvergleich unter Berücksichtigung der Kosten hat ergeben, dass hier durch Erdwärme am günstigsten Energie zur Verfügung steht.