Aluminium

Materiaaleigenschappen Aluminium is een metaal dat vaak wordt toegepast in plaats van andere materialen, bijvoorbeeld om gewichtsreducties te realiseren. De belangrijkste voordelige eigenschappen zijn: · Licht in gewicht: 2700kg/m3 (staal 7800kg/m3) · Goede warmte- en stroomgeleider · Goede oxidatiebestendigheid · Decoratief · Niet giftig en dampdicht · 100% recyclebaar Uiteraard heeft aluminium ook nadelige eigenschappen: · Kostbaar: fl.2,50 – fl.3,- p.kg (staal fl. 1,93 / kg) · Milieuonvriendelijk: Ecoindicator 19.60 (staal 4.66) · Moeilijk soldeer- of lasbaar · Moeilijk gietbaar: neemt snel gas op in vloeibare toestand
De prijs en milieuonvriendelijkheid staan bij aluminium in nauw verband. Door de hoge winningsenergie is het materiaal zeer duur. Overigens worden de technieken steeds verbeterd, zodat de kosten en milieubelasting gestaag omlaag gaan.
Recycling 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. Ontdekking en Massaproductie Aluminium is een relatief nieuw materiaal. De basis voor de grootschalige toepassing van dit lichtmetaal ligt in Frankrijk, waarin 1821 in het Les Baux-district voor het eerst Bauxiet wordt ontdekt. Een levensloop: 1805: aluminium wordt voor het eerst benoemd door scheikundigen (toen nog Aluminum) 1825: voor het eerst wordt het metaal aluminium gevormd uit Alumina (AlOx) 1845: bepaling belangrijkste eigenschappen van aluminium
1855: presentatie van het ‘nieuwe’ metaal op de wereldtentoonstelling in Parijs
1886: productie van aluminium uit alumina door elektrolyse (wordt nog steeds toegepast) 1888: introductie van compleet 4-stappenproces om aluminium te verkrijgen uit bauxiet
1938: opzet grootschalige winning van bauxiet
1965: start afgraving diverse locaties over de hele wereld
1998: aluminium is wereldwijd het tweede algemeen meest toegepast metaal na staal Beschikbaarheid Van alle metalen die in onze aardkorst aanwezig zijn, komt aluminium het meeste voor. Sterker nog: de grondstof voor aluminium is het derde meest voorkomende materiaal op aarde. Het erts waaruit aluminium gewonnen wordt, bauxiet, is terug te vinden in meer dan 8% van de aardkorst, terwijl ertsen van andere non-ferro (niet-ijzer) metalen zoals koper en nikkel schaars aanwezig zijn. Winning Bauxiet wordt gevonden in 30 miljoen jaar oud gesteente, wat door weersinvloeden uiteenvalt tot een rode klei (lateriet). Deze klei bevat hoge gehaltes aan aluminiumdragende mineralen en ijzer. Wanneer het aandeel aluminiummineraal boven de 27% uit komt wordt het economisch om bauxiet te winnen. Dit gebeurt voor 95% aan het oppervlak, met als belangrijkste winninglocaties: · Australië (37%) · New Guinea (16%) · Jamaica (9%) · Brazilië. Bij de winning wordt zo’n vijf ton rotspartij afgegraven om één ton bauxiet te krijgen.
Aluminiumproductie uit bauxiet Bauxiet wordt gevormd door drie componenten: Al, O en H (Al2O3.nH2O). 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. Om het aluminium uit het bauxiet te krijgen is zeer veel energie nodig: 155MJ/kg. Ter vergelijking is voor de productie van één kg. ijzer 30MJ nodig. Na extractie ontstaat een materiaal wat Al99,9 genoemd wordt: nagenoeg zuiver aluminium. Verschijningsvormen van Aluminium Na de winning en productie blijft aluminium over in gesmolten toestand. Dit zal verwerkt moeten worden tot een halffabrikaat om eindproducten van te maken. De meest voorkomende halffabrikaten, in afnemende volgorde, zijn: · Plaat, · Extrusieprofielen, · Folie, · Staf (rond en vierkant) en · Draad. Verder wordt aluminium geleverd als band, strip en buis. Om de juiste eigenschappen te behalen zal aluminium eventueel gelegeerd moeten worden. Dan wil men uiteraard eerst weten wat de kenmerkende eigenschappen van het materiaal zelf zijn. De onderstaande lijst geeft een indruk van de verscheidenheid aan producten die van aluminium zijn gemaakt of waarin veel aluminium is toegepast. Uiteraard is de lijst niet compleet. · plafond- en wanddelen (5050 legering) · horizontale en verticale jaloezieën (6011 legering) · 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 Waarom heeft het zo lang geduurd voordat aluminium in grote hoeveelheden gemaakt kon worden? Aluminium komt alleen voor in de natuur in verbinding met andere materialen; o.a. silicaten en oxides. Deze verbindingen waren erg stevig en het heeft vele jaren onderzoek gekost voordat men aluminium “los” kreeg.