Aluminiumgewinnung

Gap-fill exercise

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Obwohl Aluminium das häufigste Element der Erdrinde ist (es liegt meist in Verbindung mit Sauerstoff oder Silizium =Alumosilikate, oder in deren Verwitterungsprodukten =Ton vor), sind nur wenige Vorkommen abbauwürdig.

Wichtigster Rohstoff für die Aluminiumgewinnung ist , der % Aluminiumoxid enthält.Da außer Aluminiumoxid noch viele andere Verunreinigungen (z.B. Eisenerze) enthält, muß unter Einsatz von Natronlauge in aufwendigen Verfahren zuerst reines Aluminiumoxid hergestellt werden.

Die Schmelzflußelektrolyse von Aluminiumoxid erfolgt in etwa 5m langen und 1m tiefen Wannen. Die Böden und Wände der Wannen sind mit Preßmasse aus Kohle ausgekleidet, die als Kathode dient. Von oben werden Kohleanoden in die Schmelze abgesenkt. Zur Erniedrigung der Schmelztemperatur (reines Aluminiumoxid schmilzt bei 2045°C) verwendet man ein Gemisch aus etwa 15% Aluminiumoxid in geschmolzenem Kryolith Na3AlF6 Dieses Gemisch ist dann bereits ab 940°C flüssig, die Aufheizung durch den hohen Elektrolysenstrom (über 50000A bei 4-7V) sorgt für genügend hohe Temperaturen während des Elektrolysevorgangs.

An den Kohleelektroden werden Aluminiumionen (Al3+) und O3- Ionen entladen.
Minuspol: 4Al3+ und 12e- = 12Al ()
Pluspol: 6O2- = 3O2+12e- ()
Gesamtreaktion: 2Al2O3 = 4Al+3O2

Flüssiges Aluminium hat eine höhere Dichte als geschmolzenes Aluminiumoxid und sammelt sich am Zellboden. Dort ist es vor Sauerstoff geschützt und wird von Zeit zu Zeit abgesaugt. Der Sauerstoff reagiert mit der Kohlenstoffanode, sodaß die Anodenblöcke abbrennen und laufend nachgeschoben werden müssen. Es entstehen Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und giftige Fluorverbindungen als Abluft.

Zur Gewinnung von einer Tonne Aluminium sind 5t Bauxit, 1500kWh elektrische Energie, 500kg Elekrodenkohle und 50kg Kryolith nötig. Die Herstellung von Aluminium ist energieaufwendig und belastet die Umwelt.