Aluminium 101
Was ist Aluminium?
Aluminium (Al) ist ein silberfarbenes
Leichtmetall mit der Ordnungszahl 13
und einer Dichte von 2,70 g/cm3.
Aluminium ist nach Sauerstoff und Silizium das am häufigsten vorkommende Element auf der Erde und kommt in der Natur nicht rein vor; es kommt als Oxid- und Silikatverbindungen vor. Die Aluminiummetallproduktion wird in Primär- und Sekundärproduktion unterteilt. Die Primäraluminiumproduktion erfolgt aus Bauxiterzen. Sekundäraluminium wird durch Recycling von Altaluminium produziert.
Aluminiumproduktion
90 % der weltweiten Bauxitreserven werden zur Gewinnung von Aluminium verwendet, der Rest wird in der Chemie-, Feuerfestmittel-, Schleifmittel- und Zementindustrie verwendet. Bauxiterz, das bei der Aluminiumproduktion verwendet wird, enthält im Allgemeinen 30–60 % Aluminium und dies wird als verwertbar bewertet. Da Bauxitvorkommen in der Regel oberflächennah vorkommen, werden sie im Tagebau betrieben.
Es gibt verschiedene Methoden, um aus Bauxiterz reines Aluminium zu gewinnen. Unter diesen Methoden ist die von Carl Bayer entdeckte Bayer-Methode und ist immer noch die weltweit am weitesten verbreitete Methode. In der ersten Stufe der Reinaluminiumgewinnung aus Erz; wird Aluminiumoxid (Tonerde) (Al2O3) aus Bauxiterz nach dem Bayer-Methode gewonnen und aus Aluminiumoxid wird in der zweiten Stufe durch das Elektrolyseverfahren reines Aluminium gewonnen. Aus etwa 4 Tonnen Bauxit können 2 Tonnen Aluminiumoxid und 1 Tonne metallisches Aluminium gewonnen werden.
Mit der Einführung des Elektrolyseverfahrens fand im Jahre 1886 erstmals eine industrielle Aluminiumproduktion statt. Aluminium, das erstmals in Elektrokabeln und Hausdekorationsprodukten verwendet wurde, war während des Krieges zwischen 1939 und 1945 in der Flugzeugindustrie sehr nachgefragt. Während Aluminiumbleche und -platten in den 1960er Jahren in der Bauindustrie Verwendung fanden, sorgte in den 1970er und 1980er Jahren die Verpackungsindustrie, insbesondere in den USA, für große Nachfrage nach Aluminium. Nach der Ölkrise, als die Produktion leichterer Automobile weit verbreitet war, begann Aluminium in der Automobilindustrie Kupfer, Stahl und Gusseisen zu ersetzen.
Warum Aluminium?
Aufgrund seiner Eigenschaften wird Aluminium in vielen Branchen bevorzugt. Eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist, dass es ein Leichtmetall ist. Die Dichte von Aluminium beträgt etwa ein Drittel der Dichte von Stahl. Als Leichtmetall sorgt es in den Einsatzbereichen für Energieeinsparungen. Aus diesem Grund werden die Emissionen von Treibhausgasen und anderen Umweltschadstoffen reduziert. Die Festigkeit von Aluminium wird durch die Zufügung anderer Elemente erhöht. Aluminium als ein flexibles Metall, bietet Designflexibilität bei Anwendungen und wird aufgrund dieser Eigenschaft in der Transport- und Bauindustrie bevorzugt.
Über ein natürliches Oxidfilmschicht verfügende Aluminium weist eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Diese Eigenschaft kann durch unterschiedliche Oberflächenbehandlungen weiter verbessert werden. Diese Eigenschaft verlängert die Nutzungsdauer von Aluminium und reduziert zudem auch den Wartungsbedarf. Aufgrund seiner guten thermischen und elektrischen Leitfähigkeit wird es bevorzugt in elektrischen Verteilungs- und Wärmeübertragungssystemen und ähnlichen Anwendungen eingesetzt. Einschließlich sehr dünner Aluminiumfolien (7 μm dick) haben eine völlig undurchlässige Funktion. Darüber hinaus wird Aluminium selbst häufig in Lebensmittel- und Getränkeverpackungen verwendet, da es ungiftig ist und die Aromen und den Geschmack der darin enthaltenen Inhaltsstoffe nicht freisitzt. Zusätzlich zu all diesen Eigenschaften ist Aluminium ein Metall, das sich leicht recyceln lässt.
Für das Recycling wird weniger Energie benötigt und der Metallverlust im Umschmelzprozess beträgt weniger als 3 %.
Da es ein hochleitfähiges Metall ist wird Aluminium in der Elektro- und Elektronikindustrie bevorzugt.
Leicht, robust und funktional sind die Hauptmerkmale, die Aluminium heute zu einem der wichtigsten Werkstoffe in den Ingenieurwesen machen.
Allein aufgrund dieser Eigenschaften ist Aluminium ein Gebrauchswerte Werkstoff. Al, das eine sehr breite Verwendung findet, wird in den Häusern, in denen wir leben, in allen Transportfahrzeugen, die wir benutzen, in allen Arten von Kabeln, allen Arten von Schränken, Regalen, Arbeitsplatten und Küchengeräten, in der modernen Innenarchitektur sowie auch in vielen Branchen wie Lebensmittel, Medizin und Chemie verwendet. Aluminium wird für Dach- und Fassadenverkleidungen von Gebäuden sowie für den Bau von Türen, Fenstern und Treppen verwendet. Neben seiner Langlebigkeit bietet auch sein dekoratives Aussehen vielfältige Möglichkeiten in der Bauindustrie.
Aluminium ist eines der nützlichsten Verpackungsmaterialien. Seine homogene Struktur, die Herstellbarkeit in dünner Folienform, die Luftdichtheit und die einfache Formbarkeit machen es zu einem idealen Verpackungsmaterial. Einer der häufigsten Einsatzbereiche sind Getränkedosen. 80 % aller weltweit verwendeten Getränkedosen bestehen aus Aluminium.
Aluminium ist eines der wichtigsten Materialien für die Herstellung von Fahrzeugen im Transportsektor. Etwa 25 % des Aluminiumverbrauchs werden auf die Produktion von Fahrzeugen zugewiesen. Je leichter die Fahrzeuge sind, desto weniger Energie benötigen sie für ihre Fortbewegung, sodass Fahrzeuge bei denen Aluminium verwendet wird verbrauchen weniger Kraftstoff. Der Einsatz von Aluminium führt insbesondere bei großen Fahrzeugen wie Bussen, Zügen und LKWs zu erheblichen Kraftstoffeinsparungen. Die Leichtigkeit und Haltbarkeit von Aluminiumlegierungen erhöhen ihren Einsatz im Flugzeug-, Schiffs- und Bootsbau.
Da es ein hochleitfähiges Metall ist, wird Aluminium in der Elektro- und Elektronikindustrie bevorzugt. Es wird verbreitet in Hochspannungsleitungen, Erdkabeln, elektrischen Rohren, Motorspulenwicklungen sowie Gehäusen für elektronische Geräte, Chassis, Transistorkühlern und Datenaufzeichnungsplatten verwendet.