C.3.2 Aluminium - Geschichte

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1 C.3.2 Aluminium - Geschichte Silber aus Lehm: Aluminium wurde zu Beginn des 19. Jahrhunderts entdeckt 1807 Engländer Humphrey Davy: Zerlegung g von Tonerde mit Hilfe des elektrischen Stromes versucht! 1825 dänischen Physiker Hans Christian Oersted: Spuren von Aluminium durch Reduktion von Aluminiumchlorid 1827 Friedrich Wöhler: Reduktion von Aluminiumchlorid mit Kalium Alu-Pulver chemischen Eigenschaften des Aluminiums physikalischen Eigenschaften des Aluminiums 1855 Pariser Weltausstellung: Aluminiumblock - "Silber aus Lehm bis 1890 rund 200 t Aluminium 1886 Paul Toussaint Heroult (F) Charles Martin Hall (USA) Patente auf die elektrolytische Zerlegung von Kryolith / Tonerde 1888 erste industrielle Aluminium-Elektrolyseanlage in Europa in Neuhausen am Rheinfall

2 Bauxit als Rohstoff für Aluminium Bedeutung: wichtigstes Aluminiumerz für Gewinnung von Aluminium: Aluminium: ca. 8 Gew.-% dritthäufigstes Element (nach O, Si), Bestandteil vieler Feldspäte, Glimmer und Tonminerale Aluminiumoxid in Halbedelsteinen: Rubin, Saphir (Al 2 O 3 mit Färbung: Cr 3+, Ti 3+, Fe 3+ ), Korund (Al 2 O 3 ) Herstellung feuerfester Ziegel Katalysatorträger für verschiedene technische Prozesse Bauxit-Abbau: Australien, Guinea, Jamaika, Brasilien und andere Länder Gemenge verschiedener Mineralien: 55 bis 65 Prozent Tonerde Al 2 O 3 Eisenoxid Fe 2 O 3 rötlich bis bräunlich gefärbt Quarzsand SiO 2 Entstehung: Verwitterung von Carbonatgesteinen (Kalksteine und Dolomite) Verwitterung Silicatgesteinen ( Silicat-Bauxit ) in den Tropen

3 Herstellung Reduktion der Tonerde zu Aluminium durch Elektrolyse Die Tonerde wird bei ca. 950 C in geschmolzenem Kryolith gelöst. Diese Lösung wird im Elektrolyseofen durch Gleichstrom in seine Bestandteile zerlegt. Das Aluminium sammelt sich am Boden und der Frei werdende Sauerstoff verbindet sich mit den Kohleelektroden zu Kohlendioxid. Aus 4t Bauxit erhält man 2t Tonerde und daraus 1t Aluminium Der Energieverbrauch bei dieser Herstellung beträgt ca kwh/t Aluminium Wird Aluminium jedoch aus Schrott wiederverwertet, so beträgt der Aufwand nur noch 5% von der Herstellung aus Bauxit.

4 Bauxit (Al 2 O 3, Fe 2 O 3, SiO 2 ): Bauxit wird verkleinert und aufbereitet Chemischen Behandlungsstufe: unter Druck und Wärme im Autoklav wird Aluminiumoxid Al 2 O 3 zu Aluminiumhydroxid Al(OH) 3 Tonerde (Al 2 O 3 ): Aluminiumhydroxid im Kalzinierofen zu Aluminiumoxid gebrannt Aluminium: Al 2 O 3 mit Gleichstrom durch Schmelzflusselektrolyse zu Al 2 Tonnen Aluminiumoxid 1 Tonne Aluminium

5 Aluminium - Eigenschaften Eigenschaft Al Fe Dichte (g/cm³) 270 2, ,86 Schmelzpunkt ( C) Mechanische Eigenschaften weich, duktibel weich Folien 0,004 mm keine Standardpotential (sauer/basisch) V -1,66/-2,33, -0,40/-0,88, Oxidschicht 5 nm, fest haftend blätternd, Rost Legierbarkeit - mit Leichtmetallen - mit Schwermetallen Elektrische Leitfähigkeit (Cu=100%) Wärmeleitfähigkeit Schweißbarkeit sehr gut mit Ti, Mg nur mit Cu 65 % 60 % nur unter Luftabschluß sehr gut nur mit Ti nicht mit Cu 15 % 15 % auch bei Luftzutritt

6 Aluminium Technische Bedeutung: Aluminium Al ist Leichtmetall von hoher technischer Bedeutung unedler als Eisen, wenige Nanometer dicke Oxidschicht Metall vor weiterem Angriff geschützt (Passivierung) Oxidschicht durch Elektrolyse in oxidierender Lösung verstärkt (Eloxierung) im Vakuum aufgedampftes Aluminium: hoch-reflektierende Oberfläche (Spiegel) Wärmereflexionsfolien Oxidschicht beständiger als Silberschichten Teleskopspiegeln, Verpackungsfolien, Schmuckpapier Aluminium als Enzymbestandteil (Alzheimer?): Succinic dehydrogenase d-aminolevulinate dehydrase Aluminiumverbindungen sind giftig für Pflanzen / Tiere Aluminium-Pulver u u ist eine e Brandgefahr a Alanate (LiAlH 4, NaAlH 4 ) sind wichtige Reduktionsmittel in Chemie!

7 Aluminium - Schrottarten Schrottarten 1. Neuschrott: Abfälle bei Verarbeitung und Herstellung von Aluminiumlegierungen g direkt von den Produzenten Zusammensetzung der Legierungen bekannt meist nicht verunreinigter Schrott ABER: lackiert oder gefettet, Aufbereitung vor Umschmelzen 2. Altschrott: aus gebrauchten Endprodukten und Bauteilen Altmetallhändler Baugewerbe, von ausgedienten Fahrzeugen, elektrotechnischen Geräten, Maschinen, Druckplatten, Haushaltwaren, benutzten Getränkedosen usw. 3. Gepresste Aluminiumverpackungen