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1. Geschichte des Aluminiums:
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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]):
Bauxid wird bröselig gemacht
wird mit NaOH (Natronlauge) vermischt
Aluminiumoxid ist von vielen OH- Ionen umgeben
Aluminiumoxid wird deshalb unter Druck gelöst, der rote Eisenoxidschlamm sinkt ab
der Schlamm wird herausgefiltert
=> Aluminatlauge Al(OH)3
Kalzinierung (erhitzen => Wasser verdampft)
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 = 6,2833 * 1011 Spraydosen = 628 330 000 000 Spraydosen (! Spraydose = 30 g)
18,850 Mio. t = 4,1442 * 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
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