Aluminium

De geschiedenis van aluminium

In 1805 word aluminium voor het eerst benoemd door scheikundigen. 3 jaar later in 1808 doet de scheikundige Humphrey Davy uit Groot-Brittannië een poging om het element aluminium in zuiver toestand te scheiden, het lukte hem niet maar hij toonde hiermee wel definitief het bestaan van aluminium aan. De Franse scheikundige Paul Perthier ontdekte in 1822 de stof bauxiet in de omgeving van Les Baux-de-Provence (daarom gaf hij het de naam bauxiet), De stof bauxiet bevat ongeveer 52 % aluminium. In 1827 weet Freidrich Wohler aluminium uit bauxiet te produceren, omdat dit nog erg duur is wordt aluminium nog niet gebruikt voor commerciële doeleinden (het is nog duurder dan goud en platinum). Henri Sainte-Claire Deville vindt in 1854 een nieuwe manier om aluminium te produceren, de prijs van aluminium dalalt met 90% in ongeveer 10 jaar, hierdoor wordt aluminium commercieel interessant. In 1885 verbetert Hamilton Y. Cassner de productiemethode van Deville en produceert 15 ton per jaar. Hiernaa gaat alles heel snel, in 1886 vinden twee wetenschappers, Paul Louis Toussaint Héroult en Charles Martin Hall een nieuwe manier om aluminium uit bauxiet te halen wat nu nog steeds de basis van de aluminiumproductie vormt, al in 1888 worden de eerste bedrijven opgericht in Frankrijk, Zwitserland en de VS en in 1889 vind Freidrich Bayer een manier om aluminium op grote schaal te produceren.

De eigenschappen van aluminium

Voordelen van aluminium:

• Licht: Met een dichtheid van 2,7.10 kg/m behoort aluminium tot de lichte materialen.

• Sterk: de verhoudingen tussen sterkte en dichtheid is uitermate gunstig.

• Weerbestendig: Op aluminium vormt zich een beschermende oxidehuid.

• Decoratief: Onbehandeld aluminium ziet er mooi uit en met behulp van een
anodiseer- of lakbehandeling kan het oppervlak van aluminium worden verfraaid. • Goed geleidend: De verhouding geleidbaarheid/dichtheid is tweemaal gunstiger als die van koper.

• Goed bewerkbaar: Dankzij de uitstekende vervormbaarheid kan door middel
van extrusie en walsen aluminiumprofiel elke gewenste vorm worden gegeven. Ook uitstekend vorm te geven middels gieten.

• Niet giftig en damplicht: Omdat aluminium geen giftige stoffen afgeeft, wordt
het veelvoudig voor verpakkingen van consumptieartikelen gebruikt.

• In overvloed aanwezig: 8%van de aardkorst bestaat uit aluminium, na zuur- stof eb silicium is aluminium het meest voorkomende element op aarde.

100% recyclebaar, dus duurzaam: Aan het einde van de gebruiksduur is
aluminium met zeer weinig energie te recyclen met behoud van kwaliteit.

Nadelen van aluminium:

• Kostbaar:

• 1.36 euro - per kg (staal 0.87 euro - per kg)

• Milieuonvriendelijk: Ecoindicator 19.60 (staal 4.66)

• Lage stijfheid: E= 70G pa (staal 210G pa)

• Moeilijk soldeerbaar of lasbaar

• Moeilijk gietbaar: neemt snel gas op in vloeibare toestand

Scheikundige eigenschappen van aluminium:

Symbool: Al
Atoomnummer: 13
Atoomgewicht: 26,98154
Dichtheid: 2702 kg/m³ Smeltpunt: 660,37° Celsius
Kookpunt: 2467° Celsius
Kristalstructuur: kubist
Soortelijke weerstand voor elektriciteit: 0,0265 Ω ∙ mm²/m.

Productie en energiegebruik:

Bauxiet wordt gevormd door drie componenten: Al (aluminium), O (Zuurstof) en H (waterstof). Het belangrijkste onderdeel, Alumina (Al2O3) wordt onttrokken door bauxiet op te lossen in een hoog sodahoudende solutie die vervolgens wordt verhit. Het alumina wordt opgevangen als kristallen. Deze worden weer verhit om het resterende water uit te drijven. Over blijft een wittig zand: puur aluminiumoxide. Dit materiaal wordt voor 90% gebruikt om aluminium te vormen. De resterende 10% wordt voornamelijk toegepast in de glasindustrie. De laatste stap bestaat uit het scheiden van Al en O2 door elektrolyse (scheiding door middel van elektriciteit. Om het aluminium uit het bauxiet te krijgen is zeer veel energie nodig: 155MJ/kg (dwz om 1 kg aluminium uit bauxiet te halen heb je 155 megajoule nodig). Ter vergelijking is voor de productie van één kg ijzer 30MJ nodig. Na extractie ontstaat nagenoeg zuiver aluminium. Recycling van aluminium: Om aluminium te recyclen moet het gescheiden worden uit het standaard afval. Omdat het niet gescheiden kan worden door boven de band een magneet te houden., worden er andere manier gebruikt zoals het handmatig sorteren of door het afval te scheiden. De winningsenergie van aluminium uit bauxiet is zeer hoog: 155MJ/kg. De herverwerkingsenergie benodigd om aluminium weer in gesmolten toestand te krijgen is slechts 5% daarvan. Hierdoor is het zeer interessant om aluminium te recyclen en te hergebruiken. Daarbij komt, dat het materiaal nagenoeg geen degeneratie kent, oftewel het is praktisch 100% recyclebaar en opnieuw inzetbaar.

Toepassingen van aluminium:

Na de winning en productie blijft aluminium over in gesmolten toestand. Het zal dan verwerkt moeten worden tot een halffabrikaat om er een eindproduct van te maken. Hieronder de meest voorkomende halffabrikaten:

• Plaat

• Extrusieprofielen

• Folie

• Staf (rond en vierkant)

• Draad.

• Band

• Strip

• Buis

Hier de eindproducten:

• plafond- en wanddelen

• bruggen en viaducten

• ladders en steigers

• tanks en containers

• blikverpakking, folie en gealumineerd papier

• auto\'s en vrachtauto\'s

• caravans

• treinen

• vliegtuigen

• hoogspanningskabels

• motoren en generatoren

• kookgerei

• cd\'s

De reden dat de aluminiumproductie pas zo laat op gang kwam:

De belangrijkste reden is dat aluminium alleen als verbinding in de natuur voorkomt en men heel lang niet heeft geweten hoe je zuiver aluminium moest krijgen. Ook waren de eerste manieren om zuiver aluminium te verkrijgen nog heel duur, en daarom was het niet interessant om aluminium op grote schaal te produceren. Pas toen het mogelijk werd om goedkoop aluminium te produceren, kwam de productie op gang.