De productie van aluminium begint bij het erts. In dit erts zit onder andere aluminiumoxide: we noemen dit erts ‘bauxiet’. Het aluminiumoxide wordt met behulp van het Bayerproces van het bauxiet gescheiden. De grondstof die voorkomt uit dit proces, zuiver aluminiumoxide, wordt ‘aluinaarde’ of ‘alumina’ genoemd.  Met behulp van het Hall-Hérould proces wordt de aluinaarde verwerkt tot aluminium.

Het delven van bauxiet.

Aluminium heeft een zeer sterke neiging om zich te binden met zuurstof. In de natuur vinden we dan ook geen zuiver aluminium, maar vinden we het in de vorm een oxide (metaal gebonden aan zuurstof). Het erts waarin ongeveer 30 – 54% aluminiumoxide zit vinden noemen we bauxiet. De grootste wingebieden van bauxiet liggen in Australië en Brazilië. Ook in Suriname wordt bauxiet gewonnen.

Bayerproces

Met het Bayerproces wordt de aluinaarde van het bauxiet gescheiden. Het proces is door Karl Bayer in 1887 uitgevonden.

Het bauxiet wordt in grote hoeveelheden aangevoerd. Dit bauxiet wordt eerst fijngemalen en in een groot vat gestort, samen met verwarmd natronloog (een oplossing van bijtende soda en water). De natronloog lost de aluminiumoxide in het bauxiet op. De overige delen van het bauxiet lossen niet op. We noemen het niet opgeloste deel simpelweg “red mud” (rode slib) omdat het er ook zo uitziet. Het vloeibare mengsel van natronloog met daarin opgelost aluminiumoxide noemen we “slurry”. De slurry en de rode slib worden van elkaar gescheiden door middel van filters. De rode slib wordt als afval afgevoerd. De slurry wordt afgekoeld en overgeheveld in (precipitatie) tanks, die precipitatoren worden genoemd. In deze tanks ontstaan in de vloeistof kleine witte kristallen. De kristallen zinken naar de bodem waarna ze worden overgepompt naar een volgende tank waar ze verder groeien. De gevormde kristallen worden in een oven (calcinator) op een temperatuur van ruim 1000°C omgezet in aluinaarde. De aluinaarde ziet er uit als fijn wit poeder. Een deel van de aluinaarde (ook wel alumina genoemd) wordt gebruikt om keramische onderdelen van te maken. Het is zeer slijtvast, hard en hittebestendig materiaal. Het grootste deel van de aluinaarde wordt echter verwerkt tot zuiver aluminium met behulp van het Hall – Héroult proces.

Hall-Héroult-proces.

Het proces waarbij van aluinaarde het zuivere aluminium wordt gemaakt heet het Hall-Héroult-proces. Dit proces is in 1886 uitgevonden door Charles Martin Hall (Amerika) en Paul Héroult (Frankrijk). Zonder het van elkaar te weten ontwikkelden ze bijna gelijktijdig dit proces.

Zoals we weten bestaat aluinaarde (aluminiumoxide) uit aluminium en zuurstof. Het doel van dit proces is om het aluminium en de zuurstof van elkaar te scheiden. Wat we dan overhouden is zuiver aluminium.

De, uit het Bayerproces gewonnen, aluinaarde wordt in een (reductie)vat gestort. Het vat is gevuld met gesmolten kryoliet (temperatuur ongeveer 1000°C). Kryoliet bestaat uit verbindingen van aluminium, natrium en calciumfluoride. Het reductievat is aan de binnenzijde bekleed met grafiet (dit zit ook in de punt van je potlood).

In het reductievat hangen twee grote koolstof blokken, die anode-blokken worden genoemd. Tussen de anodeblokken en het grafieten bekleding in het reductievat wordt een elektrische spanning geschakeld. De spanning bedraagt slechts 4 – 5 Volt, maar de stroom bedraagt tussen de 220.000 en de 340.000 Ampère. Ter vergelijking; in huis heb je vaak ‘slechts’ 16 Ampère.

Door deze enorme elektrische stroom wordt het aluminium van de zuurstof gescheiden. Het zuivere aluminium zakt naar de bodem van het vat en wordt periodiek afgetapt. De zuurstof bindt zich aan de koolstof van de anodeblokken en verlaat het proces als CO₂ (kooldioxide).

Het vloeibare aluminium kan eventueel worden gelegeerd met andere metalen (zoals silicium, magnesium en zink) om andere eigenschappen te verkrijgen.

Recyclen

Voor het produceren van 1 kg aluminium is ongeveer 4 à 5 kg bauxiet en ongeveer 155 MJ (Mega Joule) aan energie nodig. Voor het recyclen van aluminium is slechts 5% van deze energie nodig. Vandaar dat het recyclen van aluminium zeer interessant is.

Auteur: Wonnie van Beek

Dit hoofdstuk is onderdeel van onze opleiding, klik hier voor meer informatie

Wil u meer weten over de MCB Campus? download dan hier onze brochure