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18.06.2010 2
Von Christine Vogel und Marcel Weiland
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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Von Christiene Vogel und Marcel Weiland
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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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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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