Erze
Aluminium ist das dritthäufigste Element auf der Erdoberfläche. Nur Sauerstoff und Silizium sind häufiger. Die Erdkruste bis zu einer Tiefe von 16 km enthält 8 Prozent Aluminium. Aluminium hat eine starke Tendenz, sich mit anderen üblichen Elementen zu verbinden, und kommt daher in der Natur in metallischer Form selten vor. Seine Verbindungen sind jedoch ein wichtiger Bestandteil praktisch aller gängigen Gesteine. Es kommt in Ton, Schiefer, Schiefer, Schiefer, Granit, Syenit und Anorthosit vor.
Das wichtigste Aluminiumerz, ein eisenhaltiges Gestein, das zu etwa 52 Prozent aus Aluminiumoxid besteht, wurde 1821 in der Nähe von Les Baux in Südfrankreich entdeckt. Das Material wurde später Bauxit genannt. Bauxit ist am besten definiert als Aluminiumerz mit unterschiedlichen Reinheitsgraden, bei dem Aluminium in Form von Aluminiumhydroxid oder Aluminiumoxid der größte Einzelbestandteil ist. Die Verunreinigungen sind größtenteils Eisenoxid, Siliciumdioxid und Titandioxid.
Bauxit variiert je nach Zusammensetzung und Verunreinigungen stark im Aussehen. Die Farbe reicht von gelblich weiß bis grau oder von rosa bis dunkelrot oder braun, wenn sie reich an Eisenoxiden ist. Es kann erdig sein oder eine Form von Ton bis Gestein haben. Bauxit wurde auf allen Kontinenten der Welt außer in der Antarktis gefunden. Die reichsten Ablagerungen liegen im Allgemeinen in Gebieten, die sich während der Bildung in tropischen und subtropischen Klimazonen befanden und optimale Bedingungen für starken Regen, konstante warme Temperaturen und gute Entwässerung bieten.
Große Vorkommen finden sich auf den Karibikinseln, im Norden Südamerikas, in Australien, Indien, Indonesien, Malaysia, China, Russland, Kasachstan, Westafrika, Griechenland, Kroatien, Bosnien und Herzegowina, Montenegro, Ungarn, Italien und Frankreich.
Nicht alle Bauxite sind für die Aluminiumherstellung wirtschaftlich. Nur Erde mit einem Aluminiumoxidgehalt von 30 Prozent oder mehr wird als praktisch angesehen. Nur solche Erze, die signifikante Konzentrationen der Mineralien Gibbsit und Böhmit enthalten und 65 bzw. 85 Prozent Aluminiumoxid enthalten, gelten im Allgemeinen als wirtschaftlich für die Verarbeitung. Gibbsit kommt hauptsächlich in tropischen Gebieten zu beiden Seiten des Äquators vor, während Böhmit in Russland, Kasachstan, der Türkei, China und Griechenland weitgehend nördlich des subtropischen Gürtels vorkommt.
Bekannte Bauxitvorkommen können die Welt bei der gegenwärtigen Produktion über Hunderte von Jahren mit Aluminium versorgen. Wenn hochgradige Bauxitvorkommen aufgebraucht sind, müssen noch erhebliche Reserven an Sekundärerzen abgebaut werden: Lateritvorkommen im Nordwesten der USA und Australien, Anorthosit im Westen der USA, Apatit und Alunit in Europa, Kaolinit im Südosten der USA. Andere nicht-Bauxit-Aluminiumoxidquellen sind ebenfalls erhältlich: Aluminiumoxid-Tone, Dawsonit, Aluminiumschiefer, magmatische Gesteine sowie Saprolit- und Sillimanit-Mineralien. In Russland wird Aluminiumoxid aus nichtbauxitischen Erzen raffiniert, nämlich Nephelinsyenit und Alunit. Riesige Bauxitentwicklungen in Australien, Guinea und Indonesien haben dazu geführt, dass das Interesse an Sekundärerzen anderswo verschoben wurde.
Bergbau
Die mit Abstand größte Menge kommerziell genutzten Bauxits liegt an oder in der Nähe der Erdoberfläche. Folglich wird es in offenen Gruben abgebaut, was nur eine minimale Entfernung von Abraum erfordert. Bauxitbetten werden lose gestrahlt und mit einer Schaufel oder Schleppleine ausgegraben, und das Erz wird per LKW, Schiene oder Förderband zu einer Verarbeitungsanlage transportiert, wo es zur leichteren Handhabung zerkleinert wird. Raffinerieanlagen befinden sich nach Möglichkeit in der Nähe von Minenstandorten, da der Transport ein wesentlicher Bestandteil der Bauxitkosten ist.
Ungefähr 90 Prozent des gesamten abgebauten Bauxits werden zu Aluminiumoxid raffiniert, das schließlich zu Aluminium geschmolzen wird. Die restlichen 10 Prozent werden für andere Anwendungen wie Schleifmittel, feuerfeste Materialien und Stützmittel zur Gewinnung von Rohöl verwendet. Ungefähr vier Tonnen hochwertiges Bauxit ergeben zwei Tonnen Aluminiumoxid, aus denen eine Tonne Aluminium hergestellt wird.
Extraktion und Verfeinerung
Die Herstellung von Aluminium aus Bauxit erfolgt in zwei Schritten: Raffinieren von Bauxit zur Gewinnung von Aluminiumoxid und Schmelzen von Aluminiumoxid zur Herstellung von Aluminium. Bauxit enthält eine Reihe von Verunreinigungen, einschließlich Eisenoxid, Siliciumdioxid und Titandioxid. Wenn diese Verunreinigungen während des Raffinierens nicht entfernt werden, werden sie während des Schmelzprozesses mit dem Metall legieren und dieses verunreinigen. Das Erz muss daher behandelt werden, um diese Verunreinigungen zu beseitigen. Gereinigtes Aluminiumoxid enthält üblicherweise 0,5 bis 1 Prozent Wasser, 0,3 bis 0,5 Prozent Soda und weniger als 0,1 Prozent andere Oxide. Das Bayer-Verfahren ist mit verschiedenen Modifikationen das am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxid, und das gesamte Aluminium wird aus Aluminiumoxid unter Verwendung des Hall-Héroult-Elektrolytverfahrens hergestellt.
