Aluminium is een veelzijdig materiaal met uiteenlopende toepassingen. Maar waar komt aluminium nou eigenlijk vandaan? En hoe wordt het materiaal geproduceerd? Lees alles over de herkomst en het productieproces van aluminium in deze blog!
Het begin: bauxiet
Aluminium wordt gewonnen uit bauxiet. Bauxiet is de benaming voor het erts waar ongeveer 30 tot 54% aluminiumoxide in zit. Aluminium is namelijk alleen aanwezig in de natuur in de vorm van een oxide, metaal gebonden aan zuurstof. Dit komt doordat aluminium de sterke neiging heeft om zich te binden met zuurstof. Deze reactie zorgt ervoor dat zuiver aluminium niet aangetroffen wordt in de natuur. De enige manier om aluminium te verkrijgen is het onttrekken van aluminiumoxide uit het eerdergenoemde bauxiet.
De winning van bauxiet vindt voornamelijk plaats in (sub)tropische gebieden, aangezien het bauxiet in deze regio’s de grootste hoeveelheid aluinaarde bevat. Aluinaarde is de benaming voor zuivere aluminiumoxide. Het onttrekken van aluinaarde uit het bauxiet vindt meestal plaats nabij de bauxietwinning, om onnodige transportkosten te vermijden.
Aluinaarde onttrekken uit het bauxiet
Het onttrekken van aluinaarde uit het bauxiet gebeurt via het zogenaamde Bayerproces. Dit proces is genoemd naar de uitvinder, Karl Bayer (in 1887). Bij dit proces wordt een flinke hoeveelheid bauxiet aangevoerd en fijngemalen. Het bauxiet wordt vervolgens in een groot vat gestort, waaraan verwarmd natronloog wordt toegevoegd. Natronloog is een oplossing van bijtende soda en water. Het aluminiumoxide dat zich in het bauxiet bevindt wordt door de natronloog opgelost. De overige bestanddelen van het bauxiet lossen niet op.
Dat betekent dat dit deel van het proces voor twee substanties zorgt, die de benamingen ‘slurry’ en ‘red mud’ dragen. Slurry is het vloeibare mengsel van natronloog en het daarin opgeloste aluminiumoxide. Red mud bevat de overige bestanddelen van het bauxiet en wordt als afval afgevoerd. Het scheiden van de slurry en de red mud gebeurt door middel van filters.
De slurry wordt na de scheiding afgekoeld en overgebracht in precipitatietanks, ofwel precipitatoren. Tijdens het koelen ontstaan in deze tanks kleine witte kristallen in de vloeistof, die naar de bodem zakken. Vanaf de bodem worden ze overgepompt naar een volgende tank, waar deze kristallen verder kunnen groeien. Vervolgens worden de kristallen in een oven omgezet in aluinaarde; dat gebeurt op een temperatuur van 1000℃. Deze aluinaarde ziet eruit als een fijn wit poeder, welke verder bewerkt kan worden om zuiver aluminium te verkrijgen.
Elektrolyseproces creëert zuiver aluminium
De aluinaarde wordt vervoerd naar de primaire smelters (aluminiumfabrieken). Deze zijn vaak gevestigd op plekken waar goedkope en schone energie opgewekt kan worden. De primaire smelters produceren zuiver aluminium van de aluinaarde met behulp van het zogenaamde Hall-Héroult-proces. Het doel van dit proces: het scheiden van de aluminium en zuurstof waaruit de aluinaarde bestaat.
Aan het begin van het proces wordt de aluinaarde in een reductievat gestort. Het vat is gevuld met het fluoridenzout kryoliet. Dit kryoliet is op een temperatuur van 1000℃ gebracht. De binnenzijde van het reductievat is bedekt met grafiet en in het vat zelf hangen twee anode-blokken, gemaakt van koolstof.
Vervolgens wordt tussen deze anode-blokken en het grafiet een elektrische spanning opgewekt. Dit betreft een lage spanning (4-5 Volt), maar de elektrische spanning heeft wel een enorm hoge stroomsterkte van 220.000-340.000 Ampère. Deze elektrische stroom zorgt voor de scheiding van de zuurstof en het aluminium. De zuurstof bindt zich aan de koolstof van de anode-blokken en wordt vervolgens afgevoerd in de vorm van CO². Het zuivere aluminium zakt naar de bodem van het vat, waar het vloeibare metaal wordt afgetapt. Dan is het vloeibare aluminium gereed om gegoten te worden: het wordt in diverse vormen gegoten zodat het materiaal verder bewerkt kan worden voor diverse toepassingen.
Meer lezen over aluminium? Bekijk ook de volgende blogs:
Het winnings- en productieproces van aluminium
Het volledige winnings- en productieproces van aluminium is complex en fascinerend. Meer weten over dit volledige traject, met bijkomende zaken zoals de energiebehoefte van de productie en informatie over de afvalstoffen die vrijkomen? Lees dan onze aanvullende informatie op de pagina over het productieproces van aluminium.
