Aluminium er det metal, der næst efter jern udvindes i størst mængde, og det har i nyere tid overtaget kobbers rolle som det mængdemæssigt vigtigste af ikke-jernmetallerne. Da aluminium har meget lavere massefylde, er rumfanget af produktionen mange gange større end for kobber og andre metaller. I 2013 udgjorde primærproduktionen, dvs. aluminium udvundet af malm, 50 mio. ton. Sekundærproduktionen, dvs. aluminium genvundet fra affald og skrot, er betydeligt mindre, i 2008 8 mio. ton.
Praktisk taget alt aluminium fremstilles ud fra mineralet bauxit i to hovedtrin, der begge blev udviklet i 1880'erne. Først omdannes bauxit til rent aluminiumoxid ved den såkaldte Bayer-proces. Den tørrede og knuste malm bringes i opløsning ved behandling med natriumhydroxid under forhøjet tryk og temperatur. Af den filtrerede opløsning udfældes rent aluminiumhydroxid, som ved ophedning i ovn (kalcinering) omdannes til oxid. Dernæst udvindes aluminium som metal ved Hall-Héroult-processen, som er en elektrolyse i smeltet kryolit ved 950-1000 °C. Aluminiumoxid tilsættes løbende under processen, der foregår i keramiske celler eller ovne med elektrisk ledende bund af grafit, hvor det udvundne metal samler sig og sammen med grafitbunden fungerer som katode. Gennem ovntoppen er flere kulelektroder neddyppet i smeltebadet som anoder, der undervejs forbruges/brænder til kuldioxid, men som til stadighed fornyes ovenfra i form af en støbemasse, der efterhånden sintrer sammen til anodekul (Söderberg-elektroder). Elektrolysen foregår i store anlæg med hundredvis af seriekoblede ovne, hvorfra metallet med mellemrum aftappes og støbes i blokke eller i form af valse- og presseemner.
Kryolit blev gennem ca. 100 år udvundet ved Ivittuut (Ivigtut) i Grønland; den hidtil eneste brydeværdige forekomst af dette mineral, som var helt uundværligt for den tekniske fremstilling af aluminium. Minen i Ivittuut er imidlertid udtømt, og syntetisk fremstillet kryolit har overtaget rollen efter mineralet.
Aluminiumproduktionen er meget energikrævende, og der medgår i alt ca. 280 GJ til at fremstille og forarbejde 1 ton aluminium. I begyndelsen af 1900-tallet krævede elektrolysen alene ca. 40.000 kWh elkraft pr. ton; 2009 ca. 14.000 kWh (54 GJ). Dette elforbrug bevirker, at produktionens elektrolysedel som regel gennemføres i direkte tilslutning til vandkraftværker.
Bauxit forekommer især i tropiske og subtropiske egne, hvor elproduktionen ikke altid er udbygget. Rensning og forbehandling af bauxitten og dens omdannelse til aluminiumoxid bruger også megen energi, men ikke nødvendigvis i form af elektricitet, og disse processer foregår ofte i tilknytning til udvindingen.
Foruden elforbruget medfører elektrolysen et betydeligt udslip af fluorider, som må fjernes fra ovngasserne inden udledning til atmosfæren. Omdannelsen af bauxit til aluminiumoxid efterlader en stor mængde (ca. 2,2 ton pr. ton aluminium) rødslam, som er stærkt basisk, og som tidligere er blevet deponeret, da det ikke har haft nogen praktisk anvendelse. Der arbejdes dog på forskellige behandlinger til neutralisering af slammet med henblik på at dyrke afgrøder på slamdepoterne.
Det er ofte forsøgt at udvikle mindre forurenende og mindre energikrævende metoder til fremstilling af aluminium, men ingen er endnu ført frem til kommerciel anvendelse. De mest lovende processer baseres på, at aluminiumoxid omdannes til aluminiumklorid, som derefter reduceres til frit aluminium, men der mangler endnu løsning på en række materialetekniske problemer ved disse processer.
Genvinding af aluminium fra skrot og affald foregår ved omsmeltning, som regel efter omhyggelig sortering, men uden de stærkt forurenende Bayer- og Hall-Héroult-processer. Energiforbruget til omsmeltning er kun 10-15 GJ pr. ton metal, og genvinding er dermed resurse- og miljømæssigt langt gunstigere end primærproduktion. Til gengæld er det ikke alle aluminiumprodukter, der egner sig til genvinding. Fx er alufolie, visse aluminiumslegeringer samt aluminium i kompositmaterialer vanskeligt eller umuligt at genvinde. Det er som regel heller ikke muligt at raffinere genvundet metal til samme renhed som nyt. Genvundet aluminium anvendes især i legeringer til støbning og til andre formål, der ikke kræver maksimal renhed. Primær aluminiumproduktion foregår ikke i Danmark, men genvinding finder sted på et dansk smelteværk.
Aluminium forarbejdes til halvfabrikata ved næsten alle kendte teknikker. Først og fremmest bliver rent (ulegeret) aluminium valset til plader og folie; forskellige legeringer valses til plader med større styrke end rent aluminium. Endvidere bliver grundstoffet og dets legeringer ekstruderet (strengpresset) til tråd, stænger og især profiler. Ved trådtrækning af rent aluminium ud fra valsede eller ekstruderede mellemprodukter fremstilles elektriske ledninger og kabler.
Rent aluminium er meget smidigt og formbart. Bedre styrke og hårdhed opnås ved valsning og kolddeformation, især når metallet er legeret med magnesium, mangan, silicium, kobber eller kombinationer deraf. Legeringerne har generelt ringere ledningsevne og dårligere korrosionsbestandighed.
Mere komplicerede emner frembringes ved sammenbygning af valsede og/eller ekstruderede produkter samt ved pulverpresning eller støbning. Støbning tillader den frieste formgivning, især ved sandstøbning, men kokille- og navnlig trykstøbning er mest anvendt. Støbegods fremstilles næsten udelukkende af legeringer baseret på genvundet aluminium med silicium som det vigtigste legeringsmetal. Pulverpresning udgår fra pulver af rent aluminium og opnår en styrkeøgning fra tilstedeværende aluminiumoxid (SAP = sintret aluminiumpulver) eller fra iblanding af hårde partikler, fx af siliciumcarbid.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.