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Von Christine Vogel und Marcel Weiland

Von Bauxit zum Aluminium

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Themenübersicht

Geschichte

Vorkommen von Bauxit

Allgemeines zum Aluminium

Verwendung

Herstellungsverfahren

Gewinnung des Oxids ( Bayer-Verfahren)

Gewinnung des Aluminiums (Schmelzflusselektrolyse)

Umwelt

Quellenangaben

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Geschichte

Aluminium ist im Vergleich zu anderen Metallen noch nicht lange bekannt.

•1807 Der Engländer Davy entdeckte das Aluminium

•1821 Entdeckung des Bauxits vom Franzosen Berthier in Les Baux

heute noch Rohstoff für Aluminiumgewinnung

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•1825 erstmalige Herstellung durch Øersted:

Reaktion von AlCl3mit Kaliumamalgam, wobei Kalium als Reduktionsmittel dient:

AlCl3 + 3K Al + 3 KAlCl4

•1827 Wöhler verbessert das Ørstedsverfahren

Verwendung von metallischem Kalium reineres Aluminium

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•1886Schmelzelektrolyseverfahren Entwicklung von Hall und Héroult

• 1887-1892Entwicklung des Bayerverfahrens durch den Österreicher Bayer

Heute noch großtechnisches Herstellungsverfahren

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Vorkommen von Bauxit

•Südfrankreich (Les Baux)•Guinea•Bosnien und Herzegowina •Ungarn •Russland•Indien•Jamaika•Australien•Brasilien •USA

Zusammensetzung von Bauxit: •ca. 60% Al(OH)3/AlO(OH), •ca. 30% Fe2O3/SiO2

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Allgemeine Eigenschaften vom Aluminium

•Geringe Dichte: 2,6- 2,8g/cm3 (ein drittel der Dichte von Strahl)

•Gute chemische, Witterungs- und Seewasserbeständigkeit

(Passivierung durch Oxidschicht)

•Vielseitige Oberflächenbehandelbarkeit (z.B. Eloxieren)

•Hohe elektrische Leitfähigkeit (liegt am höchsten bei Reinst- und

Reinaluminium mit etwa 34m/Ohm mm2)

•Hohe Wärmeleitfähigkeit (235 W/mol*K)

•Ein guter Reflektor/ ein schlechter Absorber

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•Konstruktionswerkstoff

•Elektrotechnik

•Verpackung und Behälter

•Optik und Lichttechnik

•Luft- und Raumfahrttechnik usw.

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Bauxit mit ca. 200°C heißer NaOH bei Überdruck Bauxit + NaOH Na(Al(OH)4) + Rotschlamm ( Fe2O3)

Ab filtrieren des Rotschlamms Verdünnen des Filtrats mit NaOH, abkühlen auf 78°C und

Normaldruck

An Impfen mit festen Al(OH)3 somit ausfällen des festen Al(OH)3 Na(Al(OH)4) Al(OH)3 + NaOH

Brennen des Al(OH)3 bei 1300°C zu Reinbauxit 2Al(OH)3 Al2O3 + 2H2O

Das Bayer-Verfahren

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Bayer - Verfahren

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Hall-Héroult Prozess(Schmelzflusselektrolyse)

Aufbau:

Steinmauer oder Stahlwanne ausgekleidet mit Graphit

Das Wannengraphit ist die negative Pol

Absenkbare Graphitblöcke bilden die positive Pol

Zu dem werden zwei Absaugvorrichtungen benötigt

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Hall-Héroult Prozess(Schmelzflusselektrolyse)

Funktionsweise:

Eine Gemisch aus 80-90% Kryolith(Ts 1000°C) und max. 20% Al2O3

(Ts 2045°C) wodurch der Schmelzpunkt auf ca. 950 °C gesenkt

wird. Es bildet sich ein Eutektikum.

Durch das Anlegen von bis zu 200kA-300kA wird Al2O3 in

Aluminium zerlegt.

Al2O3 + 2C 2Al + CO + CO2

Der Sauerstoff reagiert mit dem Anodengraphit zu CO und CO2

Das flüssige Aluminium sinkt zu Boden und kann dort abgesaugt

werden

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Hall-Héroult Prozess(Schmelzflusselektrolyse)

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Hall-Héroult Prozess(Schmelzflusselektrolyse)

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Übersicht der Reaktionen

Bauxit + NaOH Na(Al(OH)4) + Rotschlamm ( Fe2O3)

Na(Al(OH)4) Al(OH)3 + NaOH

2Al(OH)3 Al2O3 + 2H2O

2Al2O3 4Al + 3O2

3O2 + 4C 2CO + 2CO2

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UmweltaspekteEnergieaufwand

Nachteile:

• Sehr Energieaufwendig, pro Tonne Al werden ca. 14000 kWh

benötigt

Die Weiterverarbeitung benötigt ebenfalls viel Energie

Bauxit wird auf großen Flächen im Tagebau gefördert, d.h

Rekultivierung Maßnahmen sind notwendig

Pro Kilogramm Al fallen ca. 1,5 kg eisenhaltiger Rotschlamm an

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UmweltaspekteEnergieaufwand

Vorteile:

Wird an Orten produziert wo Energie günstig und CO2 frei zur

Verfügung steht, z.B. An Wasserkraftwerken

Aluminium kann zu 100% recycelt werden dazu werden nur 5% der

Stromkosten benötigt (ca. 700 kWh )

2003 lag die Produktion von Sekundäraluminium weltweit bei 25%

(7,7 Mio. Tonnen) Tendenz steigend

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UmweltaspekteWirkung auf Lebewesen und Pflanzen

Lebewesen/Pflanzen:

nicht essentiell

Spurenelement im Körper mit keiner biologischen Bedeutung

Größere Mengen können über die Nieren ausgeschieden werden

In verschiedenen gelösten Salzen in verschiedenen Pflanzen

enthalten

Somit eine tägliche geringe Aufnahme von Aluminium

eine zu hohe Al3+-Konzentration kann das Wurzelwachstum

schädigen

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Quellenangabe

http://www.novelis-

painted.com/ueber_aluminium/geschichte/index_ger.html

http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/metalle_4_2.html

Riedel Anorganische Chemie ( 6 Auflage, ISBN 3-11-018168-1)

Wikipedia.de

Hollemann WibergLehrbuch der Anorganischen Chemie; Verlag deGruyter101. Auflage

http://www.weststahl.de/Aluminium