Erfahren Sie über Aluminium, das reichlichste Element des Planeten

Aluminium (auch bekannt als Aluminium) ist das häufigste Metallelement in der Erdkruste. Und es ist auch gut so, weil wir viel davon nutzen. Etwa 41 Millionen Tonnen werden jedes Jahr geschmolzen und in einer breiten Palette von Anwendungen eingesetzt. Von der Karosserie bis zur Bierdose, von Elektrokabeln bis hin zu Flugzeughäuten ist Aluminium ein sehr wichtiger Teil unseres täglichen Lebens.

Eigenschaften

• Atomsymbol: Al
• Ordnungszahl: 13

• Element Kategorie: Post-Übergangsmetall
• Dichte: 2. 70 g / cm ³
• Schmelzpunkt: 1220. 58 ° F (660. 32 ° C) < Siedepunkt: 4566 ° F (2519 ° C)
• Mohs Härte: 2. 75
• Eigenschaften

Aluminium ist ein leichtes, gut leitfähiges, reflektierendes und ungiftiges Metall, das leicht bearbeitet werden kann. Die Langlebigkeit des Metalls und zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften machen es zu einem idealen Material für viele industrielle Anwendungen.

Geschichte

Aluminiumverbindungen wurden von den alten Ägyptern als Farbstoffe, Kosmetika und Medikamente verwendet, aber erst 5000 Jahre später entdeckten die Menschen, wie man reines metallisches Aluminium schmelzen kann. Es überrascht nicht, dass die Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von Aluminiummetall mit dem Aufkommen von Elektrizität im 19. Jahrhundert zusammenfiel, da die Aluminiumverhüttung erhebliche Mengen an Elektrizität erfordert.

Ein großer Durchbruch in der Aluminiumproduktion gelang 1886, als Charles Martin Hall entdeckte, dass Aluminium durch elektrolytische Reduktion hergestellt werden kann.

Bis dahin war Aluminium seltener und teurer als Gold. Innerhalb von zwei Jahren nach der Entdeckung von Hall wurden Aluminiumunternehmen in Europa und Amerika gegründet.

Während des 20. Jahrhunderts wuchs die Aluminiumnachfrage vor allem in der Transport- und Verpackungsindustrie erheblich.

Obwohl sich die Produktionstechniken nicht wesentlich geändert haben, sind sie wesentlich effizienter geworden. In den letzten 100 Jahren ist der Energiebedarf für die Produktion einer Aluminiumeinheit um 70% gesunken.

Produktion

Die Produktion von Aluminium aus Erz ist abhängig von Aluminiumoxid (Al2O3), das aus Bauxiterz gewonnen wird. Bauxit enthält normalerweise 30-60% Aluminiumoxid (allgemein als Aluminiumoxid bezeichnet) und wird regelmäßig in der Nähe der Erdoberfläche gefunden. Dieser Prozess kann in zwei Teile unterteilt werden. (1) die Extraktion von Aluminiumoxid aus Bauxit und (2) das Schmelzen von Aluminiummetall aus Aluminiumoxid.

Die Trennung von Aluminiumoxid erfolgt normalerweise unter Verwendung des so genannten Bayer-Prozesses. Dazu wird das Bauxit zu einem Pulver zerkleinert, mit Wasser gemischt, um eine Aufschlämmung herzustellen, erhitzt und mit Natronlauge (NaOH) versetzt. Die Natronlauge löst Aluminiumoxid auf und lässt es durch Filter laufen, wobei Verunreinigungen zurückbleiben.

Die Aluminatlösung wird dann in Abscheidertanks abgelassen, wo Teilchen von Aluminiumhydroxid als "Samen" zugegeben werden. Durch Rühren und Abkühlen fällt Aluminiumhydroxid auf das Impfmaterial aus, das dann erhitzt und getrocknet wird, um Aluminiumoxid zu erzeugen.

Elektrolysezellen werden in dem von Charles Martin Hall entdeckten Verfahren verwendet, um Aluminium aus Aluminiumoxid zu schmelzen.

In die Zellen eingespeistes Aluminiumoxid wird in einem fluorierten Bad aus geschmolzenem Kryolith bei 1742 ° F (950 ° C) gelöst.

Ein Gleichstrom von irgendwo zwischen 10 000-300 000 A wird von den Kohlenstoffanoden in der Zelle durch die Mischung zu einer Kathodenhülle geschickt. Dieser elektrische Strom zerlegt das Aluminiumoxid in Aluminium und Sauerstoff. Der Sauerstoff reagiert mit dem Kohlenstoff unter Bildung von Kohlendioxid, während das Aluminium von der Kohlenstoffkathoden-Zellauskleidung angezogen wird.

Das Aluminium kann dann gesammelt und in Öfen gebracht werden, wo wiederverwertbares Aluminiummaterial hinzugefügt werden kann. Etwa ein Drittel des heute produzierten Aluminiums stammt aus recyceltem Material. Nach Angaben des US Geological Survey waren 2010 China, Russland und Kanada die größten Aluminium produzierenden Länder.

Anwendungen

Die Anwendungen von Aluminium sind zu zahlreich, um sie aufzulisten, und aufgrund der besonderen Eigenschaften des Metalls finden Forscher regelmäßig neue Anwendungen.

Im Allgemeinen werden Aluminium und seine vielen Legierungen in drei großen Industrien verwendet; Transport, Verpackung und Konstruktion.

Aluminium, in einer Vielzahl von Formen und Legierungen, ist kritisch für die strukturellen Komponenten (Rahmen und Körper) von Flugzeugen, Automobilen, Zügen und Booten. So viel wie 70% einiger kommerzieller Flugzeuge bestehen aus Aluminiumlegierungen (gemessen nach Gewicht). Unabhängig davon, ob das Teil eine Beanspruchungs- oder Korrosionsbeständigkeit oder eine Toleranz gegenüber hohen Temperaturen erfordert, hängt die Art der verwendeten Legierung von den Anforderungen jedes einzelnen Bauteils ab.

Etwa 20% des gesamten produzierten Aluminiums werden in Verpackungsmaterialien verwendet. Aluminiumfolie ist ein geeignetes Verpackungsmaterial für Lebensmittel, da es nicht toxisch ist, während es aufgrund seiner geringen Reaktivität auch ein geeignetes Dichtungsmittel für chemische Produkte ist und für Licht, Wasser und Sauerstoff undurchlässig ist. Allein in den USA werden jedes Jahr etwa 100 Milliarden Aluminiumdosen ausgeliefert. Mehr als die Hälfte davon wird schließlich recycelt.

Wegen seiner Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit werden etwa 15% des jährlich produzierten Aluminiums in Bauanwendungen verwendet. Dazu gehören Fenster und Türrahmen, Dacheindeckungen, Verkleidungen und Rahmung sowie Dachrinnen, Rollläden und Garagentore.

Durch die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium kann es auch in Fernleitungen eingesetzt werden. Aluminiumlegierungen, die mit Stahl verstärkt sind, sind kosteneffizienter als Kupfer und reduzieren durch ihr geringes Gewicht das Durchhängen.

Weitere Anwendungen für Aluminium umfassen Schalen und Kühlkörper für Unterhaltungselektronik, Straßenbeleuchtungsmasten, Ölplattform-Aufbauten, aluminiumbeschichtete Fenster, Kochutensilien, Baseballschläger und reflektierende Sicherheitsvorrichtungen.

Quellen:

Straße, Arthur. & Alexander, W. O. 1944.

_{Metalle im Dienste des Menschen}

_{. 11. Ausgabe (1998). USGS. Mineral Commodity Summaries: Aluminium (2011). // Mineralien. Usgs. gov / minerals / pubs / commodity / aluminium / Folgen Sie Terence auf Google+}