Jährlich werden weltweit etwa 390 Millionen Tonnen Bauxit produziert, 85 % davon werden zur Herstellung von Aluminium verwendet.
Bauxit ist ein Erz aus Aluminiumoxid und anderen Mineralien und die weltweit wichtigste Aluminiumquelle. Nach dem Abbau wird Bauxit zu Aluminiumoxid raffiniert und anschließend in Aluminium umgewandelt.
Daher erfolgt der Übergang von Aluminium vom Erz zum Metall normalerweise in drei Stufen.
Phase Eins: Bauxitabbau
Bauxit wird typischerweise unter Tage in Tagebauen abgebaut, wobei allein Australien, China und Guinea 72 % der weltweiten Minenproduktion ausmachen.
Australien ist mit Abstand der größte Bauxitproduzent und beherbergt die Weipa-Mine, den weltweit größten Bauxitabbaubetrieb.
Guinea ist der drittgrößte Bauxitproduzent mit mehr als 7 Milliarden Tonnen Bauxitreserven, mehr als jedes andere Land. Darüber hinaus ist Guinea der weltweit größte Bauxitexporteur: 76 % seines Bauxits werden nach China exportiert.
Nachdem Bauxit aus dem Boden abgebaut wurde, wird es an Aluminiumoxidanlagen auf der ganzen Welt geschickt, um dort Aluminiumoxid herzustellen. Dies markiert die zweite Stufe des Produktionsprozesses.
Phase Zwei: Aluminiumoxidproduktion
In den 1890er Jahren erfand der österreichische Chemiker Carl Josef Bayer ein revolutionäres Verfahren zur Gewinnung von Aluminiumoxid aus Bauxit. Heute, mehr als 100 Jahre später, nutzen etwa 90 % der Aluminiumoxidwerke immer noch das Bayer-Verfahren zur Raffinierung von Bauxit.
Hier sind die vier wichtigsten Schritte des Bayer-Prozesses:
Hochdruckauflösung:
Bauxit wird mit Natriumhydroxid vermischt und unter Druck erhitzt. In dieser Phase löst Natriumhydroxid selektiv das Aluminiumoxid aus dem Bauxit und hinterlässt andere Mineralien als Verunreinigungen.
Filter:
Verunreinigungen werden aus der Lösung abgetrennt und gefiltert, wobei ein Rückstand namens Rotschlamm entsteht. Nachdem die Aufschlämmung verworfen wurde, wird das Aluminiumoxid in Natriumaluminat umgewandelt.
Niederschlag:
Die Natriumaluminatlösung kühlt ab und fällt zu einer festen, kristallinen Form von Aluminiumhydroxid aus.
Braten:
Die Aluminiumhydroxidkristalle werden gewaschen und in einem Kalzinator erhitzt, um reines Aluminiumoxid zu bilden – ein sandiges weißes Material namens Aluminiumoxid.
Verunreinigungen oder roter Schlamm, der bei der Aluminiumoxidproduktion zurückbleibt, stellen ein großes Umweltproblem dar. Tatsächlich werden für jede von einer Aluminiumoxidanlage produzierte Tonne Aluminiumoxid 1,2 Tonnen Rotschlamm produziert, und die Menge an Rotschlamm, die derzeit weltweit gelagert wird, übersteigt 3 Milliarden Tonnen.
China ist der zweitgrößte Bauxitproduzent und größte Importeur und liefert mehr als die Hälfte des weltweiten Aluminiumoxids.
Mehrere große Bauxit produzierende Länder, darunter Australien, Brasilien und Indien, gehören zu den größten Aluminiumoxidproduzenten, aber keines kann mit China mithalten.
Aluminiumoxid findet in einer Vielzahl von Branchen Anwendung, darunter in der Kunststoff-, Kosmetik- und Chemieproduktion. Natürlich wird ein Großteil davon an Hütten zur Aluminiumproduktion verschifft.
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Phase drei: Aluminiumproduktion
Aluminiumoxid wird durch elektrolytische Reduktion in Aluminium umgewandelt. Neben dem Aluminiumoxid selbst sind ein weiteres Mineral namens Kryolith und große Mengen Strom von entscheidender Bedeutung für den Produktionsprozess. Hier ist ein einfacher Überblick über die Funktionsweise des Aluminiumschmelzens:
In einer Aluminiumhütte werden Hunderte von Elektrolysezellen mit geschmolzenem Kryolith gefüllt.
Diesen Elektrolysezellen wird dann Aluminiumoxid (bestehend aus zwei Aluminiumatomen und drei Sauerstoffatomen) zugeführt, und ein starker Strom bricht die chemischen Bindungen zwischen den Aluminium- und Sauerstoffatomen auf.
Durch die Elektrolysereaktion fällt am Boden der Elektrolysezelle reines flüssiges Aluminium aus, das dann gereinigt und zu Aluminiumprodukten verschiedener Formen und Größen gegossen wird.
China dominiert die weltweite Aluminiumproduktion und ist der größte Verbraucher. Das benachbarte Indien ist der zweitgrößte Produzent und produziert nur ein Zehntel so viel wie China.