Aluminiumgewinnung

Gewinnung von Aluminium Viele silicatische Steine enthalten Aluminium, wie zum Beispiel Kaolin und andere Tone, Nephalin, Leuzit, Labradorit, Andalusit und Alunit. All diese Stoffe könnte man zur Aluminiumherstellung benutzen. Im Moment jedoch sind noch genügend Erze vorhanden. Das bekannteste Erz, aus dem man Aluminium gewinnt, ist das Bauxit. Die technische Gewinnung von Aluminium geschieht heute ausschließlich durch Schmelzflußelektrolyse von Alaun. Ausgangsmaterial ist das Aluminiumerz Bauxit.

Das wichtigste Verfahren zur Herstellung von Alaun ist das Bayer-Verfahren. Dieses Verfahren ist so weit entwickelt und verfeinert worden, daß nun alle Bauxitqualitäten verarbeitet werden können. Der Bauxit wird getrocknet, feingemahlen und mit der Aufschlußlauge (NaOH) bei 100-230°C behandelt. Dabei geht das Aluminium als Natriumaluminat in Lösung, während Eisenoxid, Titanoxid und Kieselsäure ungelöst bleiben und den sogenannten Rotschlamm bilden. Um die Schmelztemperatur zu senken, wird das reine Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith (Na³ALF6), einem auf Grönland vorkommenden Mineral, gelöst und durch den elektrischen Strom zerlegt. Der Elektrolyseofen ist eine Eisenblechwanne, deren Boden und Seitenwände mit einem Kohlefutter ausgekleidet sind.

Diese Kohleschicht dient als Kathode. Die Anode bilden Kohlestäbe, die an einer Stromschiene so aufgehängt sind, daß sie in die Schmelze tauchen. Al²O³ (Aluminiumoxid) besteht aus Al³+-Ionen und O²- Ionen. Bei Stromdurchgang wandern die Aluminiumionen zur Kathode. Hier nehmen sie Elektronen auf und werden dadurch zu metallischem Aluminium entladen. Das flüssige Aluminium sammelt sich am Boden der Wanne und wird von Zeit zu Zeit in fahrbare Tiegel abgesaugt.

Die Sauerstoffionen wandern zur Anode, wo sie durch Abgabe der Elektronen entladen werden. Der an der Anode entstehende Sauerstoff oxidiert den Kohlenstoff der Anode zu Co und Co². Die Anoden werden also während der Elektrolyse verbraucht. Aus 4 Tonnen Bauxit erhält man rund 2 t Al2O3 und daraus etwa 1 t Aluminium mit einem Reinheitsgrad von ca. 99.5%-99.

9%. In den jetzt verwendeten Aluminiumöfen für Stromstärken bis zu 150.000 A liegt der Stromverbrauch bei 14-15 kWh je kg Aluminium.

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