Pomimo tego, że aluminium jest najpowszechniejszym metalem na naszej planecie, na Ziemi nie można go znaleźć w czystej postaci. Ze względu na wysoką aktywność chemiczną atomy glinu łatwo łączą się z innymi substancjami. Jednak tego metalu nie można uzyskać przez wytapianie rudy w piecu, jak ma to miejsce na przykład w przypadku żelaza. Proces produkcji aluminium jest znacznie bardziej skomplikowany.
Co to jest aluminium i gdzie się wydobywa?
Produkcja aluminium dzieli się na trzy główne etapy: wydobycie boksytu – rudy zawierającej glin, jego przetworzenie na tlenek glinu i wreszcie produkcję czystego metalu w procesie elektrolizy – rozkładu tlenku glinu na jego części składowe pod wpływem działania prądu elektrycznego. Z 4-5 ton boksytu uzyskuje się 2 tony tlenku glinu, z których wytwarza się 1 tonę aluminium. Jeśli chodzi o to, co to jest aluminium, to na świecie występuje kilka rodzajów rud aluminium. Ważne jest też, aby wiedzieć, z czego robi się aluminium. Głównym surowcem do produkcji tego metalu jest boksyt. Jest to skała składająca się głównie z tlenku glinu zmieszanego z innymi minerałami. Boksyt uważa się za wysokiej jakości, jeśli zawiera więcej niż 50% tlenku glinu.
Zasoby boksytu na świecie szacuje się na 18,6 miliarda ton. Przy obecnym poziomie produkcji zapewnia to zapotrzebowanie na aluminium przez ponad sto lat. Około 90% światowych zasobów boksytów koncentruje się w krajach strefy tropikalnej i subtropikalnej – z czego 73% znajduje się w pięciu krajach: Gwinei, Brazylii, Jamajce, Australii i Indiach.
Najczęściej boksyt wydobywa się metodą odkrywkową - przy użyciu specjalnego sprzętu rudę „odcina się” warstwa po warstwie z powierzchni ziemi i transportuje do dalszej obróbki. Są jednak miejsca na świecie, gdzie ruda aluminium leży bardzo głęboko i aby ją wydobyć trzeba budować kopalnie.
Produkcja tlenku glinu
Kolejnym etapem łańcucha produkcyjnego, jest przetwarzanie boksytu na tlenek glinu – jest to tlenek glinu Al 2 O 3, będący białym, kruchym proszkiem. Główną metodą produkcji tlenku glinu na świecie jest metoda Bayera, odkryta ponad sto lat temu, ale nadal aktualna - w ten sposób powstaje około 90% tlenku glinu na świecie. Metoda ta jest bardzo ekonomiczna, jednak można ją zastosować jedynie przy przetwarzaniu wysokiej jakości boksytu o stosunkowo niskiej zawartości zanieczyszczeń – przede wszystkim krzemionki. W myśl metody Bayera krystaliczny wodorotlenek glinu, będący częścią boksytu - dobrze rozpuszcza się w wysokich temperaturach w roztworze sody kaustycznej (zasada kaustyczna, NaOH) o wysokim stężeniu, a gdy temperatura i stężenie roztworu spada, ponownie się krystalizuje. Substancje obce zawarte w składzie boksytu (tzw. balast) nie przechodzą w postać rozpuszczalną ani nie rekrystalizują i nie wytrącają się przed wystąpieniem krystalizacji wodorotlenku glinu. Wiemy już zatem, co to jest aluminium i z czego robi się aluminium. Warto teraz poznać jego zastosowanie.
Zastosowanie aluminium w przemyśle i życiu codziennym
W odlewni aluminium jest kształtowane nie tylko w różne kształty, ale także w stopy. Te powstają poprzez wprowadzenie do aluminium różnych metali (tzw. dodatków stopowych) – niektóre zwiększają jego twardość, inne gęstość, inne prowadzą do zmiany jego przewodności cieplnej itp. Jako dodatki stosuje się bor, żelazo, krzem, magnez, mangan, miedź, nikiel, ołów, tytan, chrom, cynk, cyrkon, lit, skand, srebro itp. Obecnie w przemyśle wykorzystuje się ponad 100 gatunków stopów aluminium.
Zastosowanie aluminium przypada głównie na budownictwo, produkcje sprzętu elektrycznego oraz w transporcie. Przedmioty z aluminium znajdziemy też w życiu codziennym. To np. garnki, sztućce, ale też okna, drzwi. Mniej znane przedmioty aluminium to kable energetyczne, łączniki konstrukcyjne.
Największe zastosowanie aluminium ma w budownictwie, ale rośnie też jego udział w przemyśle lotniczym. Aluminium jest niezwykle popularne w przypadku konstrukcji samolotów, ponieważ jest lekkie, mocne, odporne na korozję, trwałe i plastyczne. Sama redukcja masy ma kluczowe znaczenie w przypadku samolotów i statków kosmicznych. Z tego samego powodu aluminium jest szeroko stosowane w produkcji samochodów. Pomogło to zmniejszyć masę samochodów osobowych i ciężarowych.