Referat Chemiereferat: Aluminiumherstellung

Chemiereferat: Aluminiumherstellung

1. Geschichte des Aluminiums:

das am häufigsten vorkommende Gebrauchsmetall in der Erdkruste (8%)

wurde Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckt

1807 vermutete Humphrey Davy ein in Tonerde an Sauerstoff gebundenes Metall

erst 1825 gelang es dem Dänen Hans Christian Ørsted metallisches Aluminium herzustellen

mit finanzieller Unterstützung von Napolen III. gelang es Henry Saint-Claire Deville ein Verfahren zur

Aluminiumherstellung zu entwickeln

dieses Herstellungsverfahren war nicht wirtschaftlich, weil es zu teuer war

☺ Elektrolyseverfahren von Héroult und Hall setzte die 1866 von Werner von Siemens erfundene

Dynamomaschine voraus

2. Die Aluminiumherstellung

in Bauxit (n. d. ersten Fundort LES BAUX, Südfrankreich) gebundenes Aluminiumoxid wird abgebaut (im

Bauxid sind außerdem zum größtem Teil Eisenoxid und Silikate enthalten [deswegen die rote Farbe])

das Aluminiumoxid wird aus dem Stein herausgefiltert (Bayer-Verfahren, nach Karl J. Bayer [deutsches

Reichspatent 43 977 vom 17. 1. 1887]):

1. Bauxid wird bröselig gemacht

2.  wird mit NaOH (Natronlauge) vermischt

3. Aluminiumoxid ist von vielen OH- Ionen umgeben

4. Aluminiumoxid wird deshalb unter Druck gelöst, der rote Eisenoxidschlamm sinkt ab

5. der Schlamm wird herausgefiltert

6. => Aluminatlauge Al(OH)3

7. Kalzinierung (erhitzen => Wasser verdampft)

8.  2Al(OH)3 => Al2O3 + 3H2O

Schmelze aus Kryolid (griech. Eisstein, wurde zum ersten Mal in Grönland gefunden, sehr selten, wird heute

sysnthetisch hergestellt) (Na2AlF6) und Aluminiumoxid => Schmelztemperatur wird durch das Kryolid heruntergesetzt (Aluminiumoxid: 2050 °C; Aluminiumkryolidgemischt: 950-970 °C)

Gemisch wird in eine mit Kohle ausgekleidete Eisen- oder Steinwanne gefüllt

Kohlewanne ist die - Kathode

von oben werden mit Kohle umkleidete + Anoden hineingehalten

Strom wird induziert

5 Volt Spannung

200 000 bis 300 000 Ampère (normaler Hausstrom: ca. 10 A) also ca. 20 000 bis 30 000 Häuser => 12 bis 13 kWh / produziertes kg Aluminium

   früher: 4000 A => 42kWh / produziertes kg Aluminium

   zunehmende Stromstärke verringerte sich der spezifische Platzbedarf

der Strom heizt die Schmelze so stark auf, daß sie flüssig bleibt und daß man keine weitere Wärmeenergie hineinstecken muß

an den Anoden entsteht CO2

an  der Kathode entsteht Al, das am Wannenrand aufgrund des Gewichts hinunterfließt und sich unten

sammelt

3C + 6O2- => 3CO2 + 12 e-

4Al3+ + 12 e- => 4Al

das flüssige Aluminium, das eine Temperatur von ca. 660 °C hat, wird abgesaugt

außerdem entstehen noch viele andere giftige Abgase, deswegen müssen die restlichen Gase noch gründlich gefiltert werden (u.a. entsteht sehr giftiges Fluor)

dieses Aluminiumherstellungsverfahren ist sehr energieaufwendig

1 t Hüttenaluminium = 21985 kWh

3. Allgemeines

90 Produzenten in 42 Ländern => 164 Aluminiumhütten Weltweit

Gesamtkapazität von 18,850 Mio. t = 18 850 000 000 kg = 18 850 000 000 000 g = 6 * 1011 Spraydosen

= 628 330 000 000 Spraydosen (! Spraydose = 30 g)

18,850 Mio. t = 4 * 1011 kWh = 414 420 000 000 000 W = 6 907 000 000 000 60Watt Birnen brennen

1 h lang für die Produktion von 18,850 Mio. t Aluminium