Erzeugung von Aluminium - Werkstoff für die Ewigkeit

Aluminium ist das dritthäufigste Element und am meisten vorkommende Metall in der Erdkruste. Doch aufgrund seiner Eigenschaft, sich mit anderen Elementen zu verbinden, war es zunächst schwer, reines Aluminium zu gewinnen. Erst 1827 gelang es dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler, reines Aluminium in Pulverform herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt war der Preis von Aluminium höher als der von Gold. Foto: Norsk Hydro

Weltweite Bauxitvorkommen

Das weltweite Bauxitvorkommen liegt bei ca. 25 Milliarden Tonnen. Die Förderung im Jahr 2014 betrug rund 256 Millionen Tonnen. Reichhaltige Vorkommen von Bauxit befinden sich hauptsächlich entlang des Tropengürtels. Hauptfördergebiete sind Australien, Westafrika, Brasilien und Jamaika. Allein die derzeit weltweit bekannten Vorräte decken den Bedarf für mehrere Jahrhunderte.

Grundlage Bauxit

Ausgangsstoff ist heute üblicherweise Bauxit, in dem größere Mengen des Elements Aluminium gebunden sind. Über das so genannte „Bayer-Verfahren“ wird das Aluminiumoxid abgetrennt und in den Aluminiumhütten durch die erwähnte Schmelzflusselektrolyse reines Aluminium zur Weiterverarbeitung gewonnen.

Ein großer Teil des Bauxits wird schon im Ursprungsland zu Aluminiumoxid verarbeitet. Danach wird das pulverige Oxid in den Elektrolyseöfen unter Einsatz von Strom in Aluminium und Sauerstoff zerlegt. War dazu früher ein Energiebedarf von 21 kWh notwendig, um ein Kilogramm Aluminium herzustellen, so sind dies heute nurmehr 13 – 14 kWh. Heute wird für die Energiegewinnung rund 60 % Wasserkraft eingesetzt.

Die Bauxit-Abbaugebiete werden von der Aluminiumindustrie systematisch rekultiviert. 70 % der Flächen werden wieder aufgeforstet, 20 % für forst- und landwirtschaftliche Zwecke und 10 % für Erholungs-, Wohn- und Gewerbegebiete erschlossen.

Fakten

  • Das Metall steht in der Elementhäufigkeit mit einem Anteil von 7,57% an dritter Stelle nach Sauerstoff und Silicium.
  • Es kommt ausschließlich in Form seiner chemischen Verbindungen vor, z.B. in Feldspäten und Glimmern als Aluminiumsilicat.
  • Das Mineral Korund (Rubin, Saphir) enthält Aluminiumoxid.
  • Das wichtigste Aluminiumerz ist der Bauxit, der im Wesentlichen aus einem Gemisch von Al-Hydroxiden und Al-Oxiden besteht.

Kuriose Parallelerfindung auf dem Weg zur Massenherstellung

Henri Sainte-Claire Deville optimierte 1846 den von Wöhler beschriebenen Prozess und publizierte das Verfahren 1859 in Buchform. Offensichtlich auf Grundlage dieses Buches gab es die kuriose Parallelerfindung des Elektrolyseverfahrens. In den Staaten entwickelte Charles Martin Hall dieses Verfahren, in Frankreich Paul Héroult. Beide beanspruchten für sich die Erfindung, da sie hierin vorausschauend den zukünftigen wirtschaftlichen Wert erkannten. Hall patentierte seine Idee für den amerikanischen Raum, Héroult bekam das Patentrecht für alle übrigen Staaten.

Mit dem Elektrolyseverfahren war der Grundstein für die wirtschaftliche Großproduktion von Aluminium gelegt. In der Folge fiel der Aluminiumpreis innerhalb von zehn Jahren um 90 Prozent und prädestinierte den Werkstoff Aluminium für viele Anwendungsbereiche.

Ansprechpartner

Jörg H. Schäfer

Leiter Recycling und Nachhaltigkeit
Leiter Metallpulver

Tel.: +49 211 4796-170
E-Mail: joerg.schaefer@aluinfo.de

Wissenswertes

Die Geschichte von Plinius

Plinius berichtet, dass einst bei Kaiser Tiberius (14 bis 37 n. Chr.), ein Metallarbeiter mit einem metallischen Geschenk erschien, das wie Silber aussah, aber auffallend leicht und aus tonhaltiger Erde hergestellt war. Anstatt Neugier erntete er den Argwohn von Tiberius, der befürchtete, dass das neue Metall den Wert des Goldes und des Silbers schädigen könnte. Er ließ die Werkstatt des Geschenkgebers zerstören und ihn enthaupten, sodass die Erfindung verloren ging.

Recycling-Kreislauf

Optimale Energiebilanz

Beim Recyceln muss nur 5% der Energie im Vergleich zur Primärerzeugung eingesetzt werden. Somit verbessert sich die Ökobilanz des Werkstoffes Aluminium erheblich. Zudem treten beim Recyceln keine Qualitätsverluste auf. 

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Verarbeitung

Vielseitig in Form

Die Verarbeitung von Aluminium erfolgt überwiegend in Walz- und Presswerken sowie in Formgießereien. Entscheidend hierüber ist die Anforderung an die Form und die spätere Anwendung. Aluminium kann mit geringem Kraftaufwand plastisch verformen und mit nahezu jeder Technik verbunden werden.

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