Die Aluminiumhütte

Die Aluminiumhütte

In der Aluminiumhütte wird durch Elektrolyse aus Aluminiumoxid Aluminium gewonnen.

Chemie

Schlagwörter

Aluminiumherstellung, Aluminium, Aluminiumhütte, Elektrolyse, Tonerde, Rohstoff, Kryolith, bauxit, Aluminiumoxid, Reduktion, Oxidation, Anode, Kathode, Gleichstrom, Kohleanode, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Rotschlamm, Leichtmetall, Aluminiumfolie, Herstellung, Humangeographie, Industrie, Chemie

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Aluminiumhütte

Aluminium ist das meistverwendete Leichtmetall der Welt. Die Nachfrage nimmt seit Jahrzehnten aufgrund des reichlichen Vorkommens, der geringen Dichte, der leichten Verarbeitbarkeit und guter Widerstandsfähigkeit zu.

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste, kommt aber nicht in elementarer Form vor. Eine wirtschaftliche Gewinnung ist nur aus Bauxit möglich. Dabei wird aus dem Bauxit zuerst Aluminiumoxid hergestellt, und daraus dann flüssiges Rohaluminium. Aus diesem wiederum werden Halbfabrikate wie Stangen, Pressbolzen und Walzbarren gegossen, die später zum Endprodukt weiterverarbeitet werden. In Industriestaaten wird ein Großteil des Aluminiumabfalls, wie z. B. Getränkedosen, wiederverwendet. Das Recycling spart im Vergleich zur Gewinnung aus Bauxit 95 % Energie. Aluminiumhütten haben einen sehr hohen Energiebedarf, weshalb nur Standorte in Frage kommen, wo Strom und Energieträger reichlich vorhanden sind. Mehr als die Hälfte der Aluminiumhütten verwendet Strom aus Wasserkraftwerken, nur ein kleiner Teil den aus fossilen Brennstoffen.

In der Regel werden aus 4 Tonnen Bauxit 2 Tonnen Aluminiumoxid produziert, und daraus 1 Tonne Aluminium. Das Rohaluminium wird per Elektrolyse aus Aluminiumoxid gewonnen. Die Elektrolyse ist eine durch elektrischen Strom erzwungene chemische Reaktion. Zur Elektrolyse werden positive Elektroden, d. h. Anoden, und negative Elektroden, d. h. Kathoden, benötigt, die in eine Elektrolytlösung eingetaucht und an Gleichstrom angeschlossen werden. Die Aluminiumherstellung erfolgt in mit Grafitblöcken ausgekleideten Stahlcontainern. Die Grafitblöcke dienen als Kathoden. Der Schmelzpunkt des Aluminiumoxids liegt bei über 2000 °C, weshalb es mit dem Mineral Kryolith vermischt wird, das über einen niedrigeren Schmelzpunkt verfügt. In diese etwa 1000 °C heiße Elektrolytlösung wird die Anode aus Kohlenstoff eingetaucht.

Während der Elektrolyse des Aluminiumoxids entsteht an der Anode Sauerstoff, der mit dem Kohlenstoff reagiert, wodurch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid entstehen.

An der Grafitbeschichtung unten im Container, die als Kathode funktioniert, sammelt sich das flüssige Aluminium, das im Weiteren die Rolle der Kathode übernimmt. Das flüssige Aluminium wird alle ein-zwei Tage vom Containerboden mit einem Saugrohr in die Gießpfanne gepumpt.

Während der Reaktion oxidiert der an der Anode entstandene Sauerstoff die Kohlenstoffanode fortlaufend, weshalb sie kontinuierlich ersetzt werden muss. An der Elektrolytlösung bildet sich eine feste Kruste, der Aluminiumoxid zugegeben wird. Außer, dass sie das Aluminiumoxid erhitzt, dient die Kruste der Verbesserung der Wärmeisolierung der Elektrolytlösung. Die Kruste wird alle 2-4 Stunden, nach dem Hinzugeben des Aluminiumoxids, durchbrochen, wodurch das bereits aufgelöste Aluminiumoxid ersetzt wird.

In einigen Aluminiumhütten werden das ganze Jahr über, rund um die Uhr, mehrere Hundert Container gleichzeitig betrieben. Da die Menge des aus dem Elektrolyt gelösten Aluminiums proportional zur Stromstärke ist, wird in dem Verfahren eine hohe Stromstärke verwendet. Um den Energieverbrauch zu drosseln wird darauf geachtet, die hohe Stromstärke mit der niedrigst möglichen Spannung zu erreichen.

Anode

Kathode

Einrichtungen

  • Bauxitmine
  • Aluminiumoxidwerk
  • Aluminiumhütte
  • Rotschlammdeponie
  • Hersteller von Endprodukten
  • Aluminiumabfall

Reaktion

  • Kohleanode
  • Kathode

Produkte

  • Aluminiumblock
  • Aluminiumbolzen
  • Aluminiumband
  • Aluminiumbarren

Animation

  • Kohleanode
  • Kathode
  • Aluminium
  • in Kryolith gelöstes, geschmolzenes Aluminiumoxid
  • sich bildendes Kohlenstoffdioxid und Kohlenmonoxid
  • Transformator - Versorgt Anode und Kathode mit Strom.
  • Gießpfanne - Das Aluminium wird hierhin gepumpt.
  • Bauxitmine
  • Aluminiumoxidwerk
  • Aluminiumhütte
  • Rotschlammdeponie
  • Hersteller von Endprodukten
  • Aluminiumabfall
  • Aluminiumblock
  • Aluminiumbolzen
  • Aluminiumband
  • Aluminiumbarren

Narration

Aluminium ist das meistverwendete Leichtmetall der Welt. Die Nachfrage nimmt seit Jahrzehnten aufgrund des reichlichen Vorkommens, der geringen Dichte, der leichten Verarbeitbarkeit und guter Widerstandsfähigkeit zu.

Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste, kommt aber nicht in elementarer Form vor. Eine wirtschaftliche Gewinnung ist nur aus Bauxit möglich. Dabei wird aus dem Bauxit zuerst Aluminiumoxid hergestellt, und daraus dann flüssiges Rohaluminium. Aus diesem wiederum werden Halbfabrikate wie Stangen, Pressbolzen und Walzbarren gegossen, die später zum Endprodukt weiterverarbeitet werden. In Industriestaaten wird ein Großteil des Aluminiumabfalls, wie z. B. Getränkedosen, wiederverwendet. Das Recycling spart im Vergleich zur Gewinnung aus Bauxit 95 % Energie. Aluminiumhütten haben einen sehr hohen Energiebedarf, weshalb nur Standorte in Frage kommen, wo Strom und Energieträger reichlich vorhanden sind. Mehr als die Hälfte der Aluminiumhütten verwendet Strom aus Wasserkraftwerken, nur ein kleiner Teil den aus fossilen Brennstoffen.

In der Regel werden aus 4 Tonnen Bauxit 2 Tonnen Aluminiumoxid produziert, und daraus 1 Tonne Aluminium. Das Rohaluminium wird per Elektrolyse aus Aluminiumoxid gewonnen. Die Elektrolyse ist eine durch elektrischen Strom erzwungene chemische Reaktion. Zur Elektrolyse werden positive Elektroden, d. h. Anoden, und negative Elektroden, d. h. Kathoden, benötigt, die in eine Elektrolytlösung eingetaucht und an Gleichstrom angeschlossen werden. Die Aluminiumherstellung erfolgt in mit Grafitblöcken ausgekleideten Stahlcontainern. Die Grafitblöcke dienen als Kathoden. Der Schmelzpunkt des Aluminiumoxids liegt bei über 2000 °C, weshalb es mit dem Mineral Kryolith vermischt wird, das über einen niedrigeren Schmelzpunkt verfügt. In diese etwa 1000 °C heiße Elektrolytlösung wird die Anode aus Kohlenstoff eingetaucht.

Während der Elektrolyse des Aluminiumoxids entsteht an der Anode Sauerstoff, der mit dem Kohlenstoff reagiert, wodurch Kohlendioxid und Kohlenmonoxid entstehen.

An der Grafitbeschichtung unten im Container, die als Kathode funktioniert, sammelt sich das flüssige Aluminium, das im Weiteren die Rolle der Kathode übernimmt. Das flüssige Aluminium wird alle ein-zwei Tage vom Containerboden mit einem Saugrohr in die Gießpfanne gepumpt.

Während der Reaktion oxidiert der an der Anode entstandene Sauerstoff die Kohlenstoffanode fortlaufend, weshalb sie kontinuierlich ersetzt werden muss. An der Elektrolytlösung bildet sich eine feste Kruste, der Aluminiumoxid zugegeben wird. Außer, dass sie das Aluminiumoxid erhitzt, dient die Kruste der Verbesserung der Wärmeisolierung der Elektrolytlösung. Die Kruste wird alle 2-4 Stunden, nach dem Hinzugeben des Aluminiumoxids, durchbrochen, wodurch das bereits aufgelöste Aluminiumoxid ersetzt wird.

In einigen Aluminiumhütten werden das ganze Jahr über, rund um die Uhr, mehrere Hundert Container gleichzeitig betrieben. Da die Menge des aus dem Elektrolyt gelösten Aluminiums proportional zur Stromstärke ist, wird in dem Verfahren eine hohe Stromstärke verwendet. Um den Energieverbrauch zu drosseln wird darauf geachtet, die hohe Stromstärke mit der niedrigst möglichen Spannung zu erreichen.

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