Woraus besteht Aluminium?
Montag, 20. Mai 2024
Obwohl Aluminium das häufigste Metall auf unserem Planeten ist, kommt es auf der Erde nicht in reiner Form vor. Aufgrund seiner hohen chemischen Aktivität verbinden sich die Aluminiumatome leicht mit anderen Stoffen. Dieses Metall kann jedoch nicht durch Schmelzen von Erz in einem Ofen gewonnen werden, wie es beispielsweise bei Eisen der Fall ist. Die Herstellung von Aluminium ist viel komplizierter.
Die Herstellung von Aluminium gliedert sich in drei Hauptschritte: den Abbau von Bauxit - einem aluminiumhaltigen Erz -, seine Verarbeitung zu Tonerde und schließlich die Gewinnung des reinen Metalls durch Elektrolyse - die Zerlegung der Tonerde in ihre Bestandteile unter Einwirkung von elektrischem Strom. Aus 4-5 Tonnen Bauxit werden 2 Tonnen Tonerde gewonnen, aus denen 1 Tonne Aluminium hergestellt wird. Was das Aluminium betrifft, so gibt es weltweit mehrere Arten von Aluminiumerz. Es ist auch wichtig zu wissen, woraus Aluminium hergestellt wird. Der Hauptrohstoff für die Herstellung dieses Metalls ist Bauxit. Dabei handelt es sich um ein Gestein, das hauptsächlich aus Tonerde besteht, die mit anderen Mineralien vermischt ist. Bauxit gilt als hochwertig, wenn es mehr als 50 % Tonerde enthält.
Die weltweiten Bauxitreserven werden auf 18,6 Milliarden Tonnen geschätzt. Beim derzeitigen Produktionsniveau deckt dies den Aluminiumbedarf für mehr als ein Jahrhundert. Etwa 90 % der weltweiten Bauxitvorkommen befinden sich in tropischen und subtropischen Ländern - 73 % davon in fünf Ländern: Guinea, Brasilien, Jamaika, Australien und Indien.
In den meisten Fällen wird Bauxit im Tagebau abgebaut, d. h. mit speziellen Geräten wird das Erz Schicht für Schicht von der Oberfläche "abgeschnitten" und zur Weiterverarbeitung transportiert. Es gibt jedoch Orte auf der Welt, an denen das Aluminiumerz sehr tief liegt und Minen gebaut werden müssen, um es abzubauen.
Der nächste Schritt in der Produktionskette ist die Verarbeitung von Bauxit zu Tonerde, dem Aluminiumoxid Al 2 O 3, das ein weißes, sprödes Pulver ist. Die weltweit wichtigste Methode der Tonerdegewinnung ist das Bayer-Verfahren, das vor mehr als einem Jahrhundert entdeckt wurde, aber auch heute noch aktuell ist - etwa 90 % der weltweiten Tonerde wird auf diese Weise hergestellt. Dieses Verfahren ist sehr wirtschaftlich, kann aber nur bei der Verarbeitung von hochwertigem Bauxit mit einem relativ geringen Gehalt an Verunreinigungen - vor allem Kieselerde - eingesetzt werden. Beim Bayer-Verfahren löst sich das im Bauxit enthaltene kristalline Aluminiumhydroxid bei hohen Temperaturen in einer Natronlauge (Ätznatron, NaOH) in hohen Konzentrationen gut auf und kristallisiert bei sinkender Temperatur und Konzentration der Lösung wieder aus. Die in der Bauxit-Zusammensetzung enthaltenen Fremdstoffe (der so genannte Ballast) gehen weder in eine lösliche Form über, noch rekristallisieren sie und fallen aus, bevor die Kristallisation von Aluminiumhydroxid erfolgt. Wir wissen also bereits, was Aluminium ist und woraus es besteht. Es lohnt sich nun, mehr über seine Verwendung zu erfahren.
In der Gießerei wird Aluminium nicht nur in verschiedene Formen gebracht, sondern auch zu Legierungen verarbeitet. Diese entstehen, indem verschiedene Metalle (sogenannte Legierungszusätze) in Aluminium eingebracht werden - einige erhöhen die Härte, andere die Dichte, wieder andere führen zu einer Veränderung der Wärmeleitfähigkeit usw. Als Zusätze werden Bor, Eisen, Silizium, Magnesium, Mangan, Kupfer, Nickel, Blei, Titan, Chrom, Zink, Zirkonium, Lithium, Scandium, Silber usw. verwendet. Heute werden in der Industrie mehr als 100 verschiedene Aluminiumlegierungen verwendet.
Aluminium wird vor allem in der Bauindustrie, bei der Herstellung von Elektrogeräten und im Verkehrswesen verwendet. Gegenstände aus Aluminium sind auch im täglichen Leben zu finden. Dazu gehören zum Beispiel Töpfe und Pfannen, Besteck, aber auch Fenster und Türen. Zu den weniger bekannten Gegenständen aus Aluminium gehören Stromkabel und Verbindungsstücke für Konstruktionen.
Am häufigsten wird Aluminium in der Bauindustrie verwendet, aber auch in der Luft- und Raumfahrtindustrie nimmt es zu. Aluminium ist im Flugzeugbau äußerst beliebt, da es leicht, stark, korrosionsbeständig, langlebig und dehnbar ist. Allein die Gewichtsreduzierung ist für Flugzeuge und Raumfahrzeuge entscheidend. Aus demselben Grund wird Aluminium auch im Automobilbau häufig verwendet. Es hat dazu beigetragen, das Gewicht von Autos und Lastwagen zu reduzieren.
