Aluminium wordt verkregen via metallurgische processen. Metallurgie is een gebied dat de transformatie van ertsen in metalen of metaallegeringen bestudeert. Met deze methode worden verschillende metalen verkregen, zoals koper, titanium, ijzer en mangaan.
In het geval van aluminium is het belangrijkste erts dat wordt gebruikt de bauxiet (figuur), dat gehydrateerd aluminiumoxide bevat (A .2O3. x H2O) en verschillende onzuiverheden.
In aluminiummetallurgie treden de volgende vier stappen op:
Wanneer aluminiumoxide (Aℓ2O3(en)) is gescheiden van bauxiet, de naam wordt aluminiumoxide.
Eerder werd het volgende gedaan: aluminiumoxide werd behandeld met zoutzuur om aluminiumchloride te genereren; die werd geplaatst om te reageren met metallisch kalium of natrium, waardoor de verbinding werd gereduceerd en metallisch aluminium ontstond:
Aℓ2O3(en) + 6 HCℓ(hier)→ 4 AℓCℓ3(aq) + 3 H2O(ℓ)
ACℓ3(aq) + 3K(en)→ 3 KCℓ(en) + Aℓ(en)
Deze methode was echter erg duur en inefficiënt, dus aluminium werd als een zeldzaam metaal beschouwd.
Maar in 1886 ontwikkelden twee wetenschappers afzonderlijk de hierboven genoemde methode, waarbij stollingselektrolyse werd gebruikt. Deze wetenschappers waren de Amerikaan Charles M. Hall en de Fransman Paul Héroult, daarom werd deze methode genoemd Hall-Héroult-proces of gewoon,Hall proces, terwijl Charles M. Hall heeft er patent op aangevraagd.
Het belangrijkste punt dat ze ontdekten, was hoe ze aluminiumoxide vloeibaar konden maken om dit te doen. in staat zijn om zijn stollingselektrolyse uit te voeren, omdat het probleem was dat het smeltpunt hoger was 2000°C. Ze gebruikten een flux, kryoliet erts (Na3AℓF6), die in staat was om de smelttemperatuur van aluminiumoxide te verlagen tot ongeveer 1000 ° C.
Dus, zoals weergegeven in het onderstaande diagram, werd dit mengsel van aluminiumoxide en kryoliet in een met koolstof beklede stalen elektrolytische tank geplaatst. Door dit gesmolten mengsel gaat een elektrische stroom. De wanden van de container die in contact staan met het mengsel fungeren als een negatieve pool van elektrolyse (kathode), waar de reductie van aluminiumkationen plaatsvindt. De anode (positieve pool) zijn cilinders gemaakt van grafiet of koolstof, dat wil zeggen beide gemaakt van koolstof, waar de oxidatie van zuurstofanionen plaatsvindt:
Kathode halfreactie: 4 Aℓ3+(ℓ) + 12 en- → 4 Aℓ(ℓ)
Anode halfreactie: 6 O2-(ℓ) → 12 en- + 3 O2(g)
De gevormde zuurstof reageert met de koolstof in de anode en genereert ook koolstofdioxide:
3 O2(g) + 3 C(en) → 3 CO2(g)
Dus de algemene reactie en het schema van deze stollingselektrolyse die aanleiding geeft tot aluminium wordt gegeven door:
Het verkregen aluminium is in vloeibare vorm, omdat het smeltpunt 660,37 ºC is, dat wil zeggen lager dan dat van een mengsel van aluminiumoxide en kryoliet. Aluminium is ook dichter dan het mengsel en daarom wordt het op de bodem van de container gedeponeerd, waar het wordt verzameld.
Bij de productie van 1 ton aluminium wordt gebruikt:
- 4 tot 5 ton bauxiet, van waar ongeveer? 2 ton aluminiumoxide;
- 50 kilogram kryoliet (Er zijn niet veel natuurlijke reserves van kryoliet, daarom wordt het meestal verkregen door de synthese ervan uit fluoriet (CaF2), een mineraal dat het meest voorkomt in de natuur);
- 0,6 ton kolen voor de elektroden.
Jaarlijkse aluminiumproductie overschrijdt 27,4 miljoen ton.
Onder de belangrijkste aluminiumlegeringen hebben we de volgende:
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm
