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Chemiereferat: Aluminiumherstellung - Referat
Chemiereferat: Aluminiumherstellung
1. Geschichte des Aluminiums:
- häufigste Gebrauchsmetall in der Erdkruste (8%)
- wurde Anfang des 19. - ahrhunderts entdeckt
- 1807 vermutete Humphrey Davy ein in Tonerde an Sauerstoff gebundenes Metall
- erst 1825 gelang es dem Dänen Hans Christian - rsted 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 - . Bayer [deutsches Reichspatent 43 977 vom 17. 1. 1887]):
1. Bauxid wird bröselig gemacht
2. wird mit NaOH (Natronlauge) vermischt
3. Aluminiumoxid ist von vielen OH- Ionen umgeben
4. Aluminiumoxid wird deshalb unter Druck gelöst, der rote Eisenoxidschlamm sinkt ab
5. der Schlamm wird herausgefiltert
6. = Aluminatlauge Al(OH)3
7. Kalzinierung (erhitzen = Wasser verdampft)
8. 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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