Aluminium (bauxiet)

Aluminium is een licht, sterk, slijtvast en corrosievast metaal. Het materiaal wordt al meer dan een eeuw wereldwijd gebruikt voor allerlei uiteenlopende toepassingen. Het is een goede geleider, het is niet magnetisch, het vonkt niet, en het laat zich "gemakkelijk" vormen. Aluminium is daarmee het constructiemateriaal bij uitstek voor de vliegtuig- en ruimtevaartindustrie.

Productie van aluminium

Alluminium erts is meestal bauxiet. Deze wordt geraffineerd tot aluminium oxide trihydrate (alumina) en wordt dan elektrisch gereduceerd tot aluminium metaal. Voor de productie van aluminium wordt gebruikt gemaakt van het bayer-proces. Het blijft het meest economische middel om alumina te verkrijgen, die beurtelings voor de productie van aluminiummetaal essentieel is.

Het bauxiet wordt gewassen, gemalen en in bijtende soda (natriumhydroxyde) bij hoge druk en temperatuur opgelost. De resulterende vloeistof bevat een oplossing van natriumaluminaat en onopgelost bauxiet residu's die ijzer, silicium, en titanium bevatten. Deze residu's dalen geleidelijk tot aan de bodem van de tank en worden verwijderd. Zij worden "rode modder"genoemd. De duidelijke oplossing van het natriumaluminaat wordt in een reusachtige tank gepompt, genoemd een precipitator. De fijne deeltjes van alumina worden toegevoegd om de precipitatie van zuivere alumina deeltjes te zaaien aangezien de vloeistof afkoelt. De deeltjes zinken naar de bodem van de tank en worden verwijderd, en dan door een roterend machine overgegaan of calciner bij 1100°C vloeibaar gemaakt om het chemisch gecombineerde water af te slaan. Het resultaat is een wit poeder, zuivere alumina. De bijtende soda wordt teruggenomen en bij het begin van het proces opnieuw gebruikt.

De basis voor alle moderne primaire installaties van de aluminiumsmelting is het Proces Hall-Héroult, uitgevonden in 1886. Alumina wordt opgelost in een elektrolytisch bad van gesmolten kryoliet (natriumaluminium fluoride), bekleed met koolstof of een grafiet gevoerde staalcontainer die als een "pot”. Een elektrische stroom wordt door de elektrolyt gestuurd bij laag voltage, maar zeer hoog stroom, vaak 150.000 ampères. De elektrische stromen tussen een (positieve) koolstofanode, gemaakt van aardolie en een (negatieve) kathode, gevormd door de dikke koolstof of de grafietvoering van de pot. Het gesmolten aluminium wordt gedeponeerd bij de bodem van de pot en periodiek overgeheveld. Dit wordt dan naar een holdingsoven gebracht. Dit is het moment dat een legering gevormd kan worden Een typische aluminiumsmeltoven bestaat uit rond 300 potten. Deze zullen zowat 125.000 ton aluminium jaarlijks produceren. Nochtans, enkele smeltovens van de recentste generatie zitten rond de 350-400.000 ton per jaar. Gemiddeld, in heel de wereld, neemt het zowat 15,7 kWh van elektriciteit in beslag om één kilogram aluminium van alumina te vormen. De verbeteringen van het ontwerp en van het proces hebben dit cijfer kunnen terugbrengen vertrekkende van 21kWh in de jaren '50 .