Kuidas toodetakse alumiinumi?

Uuri, kuidas toimub alumiiniumi tootmine. Vasta küsimustele.

Alumiiniumi tootmine

Alumiiniumi on looduses väga palju. Kahjuks esineb alumiinium Maal ühenditena – see tähendab, et seda ei saa mitte kaevandada vaid toota. Kuidas see toimub?

Boksiidimaagist eraldatakse esmalt alumiiniumoksiid, millest jääb elektrolüüsprotsessi läbimisel süsinikkihiga kaetud mahutisse alles metall ise. Selliste üksteisega ühenduses olevate mahutite rida võib teinekord olla isegi pikem kui kilomeeter. 1886. aastal avastasid ameeriklane Charles Hall ning prantslane Paul L.T. Heroult, et alumiiniumoksiidi lahustamiseks saab kasutada vedelat krüoliiti (naatrium-alumiiniumfluoriidi mineraali) - vastav keemiline reaktsioon annab tulemuseks metallilise alumiiniumi. Leiti, et krüoliidi ja alumiiniumoksiidi segus saab elektrivoolu abil indutseerida keemilise reaktsiooni, mis muundab alumiiniumoksiidi metalliliseks alumiiniumiks. See Hall-Heroult'i reaktsiooni nime all tuntud protsess on kasutusel tänapäevani.

Alumiiniumi tootmise protsess

Esmase alumiiniummetalli tootmine Hall-Heroult'i protsessi abil hõlmab endas alumiiniumi elektrolüütilist redutseerumist spetsiaalsetes anumates. Elektrolüütideks on vedel krüoliit ja muud lisandid - need asuvad terasest mahutite sisemiste seinte tulekindlas süsinikkihis. Elektrolüüsi katoodiks on süsinikust valmistatud katoodplokid, mis on kinnitatud mahuti seintele. Teised süsinikupõhised materjalid katavad mahutite sisemisi seinu ühtlase kihina ning tulekindlad materjalid asuvad üldjuhul süsinikkatoodide ning terasest mahutiseinte vahel. Ühe sellise mahuti eluiga on keskmiselt kolm kuni kümme aastat - selle aja jooksul imbuvad alumiiniumoksiid, vedel alumiinium, kaltsium, fluoriidid ning naatrium ajapikku katoodkihti ning põhjustavad selle degradeerumise. Kui sensorid on mingi aja möödudes kindlaks teinud, et mahutite kattekiht ei vasta enam nõuetele, vahetatakse kogu kattekiht välja. Mahutitest eemaldatud amortiseerunud kattekihti nimetatakse SPL-iks (ingl. k. spent potliner). Seda amortiseerunud kattekihti on võimalik töödelda ja komponentideks eraldada.

Elektrolüüsiprotsessi anoodiks on metallraami külge kinnitatud suur süsinikplokk, mis on otsapidi vedela krüoliidi ja alumiiniumisegu sees. Suur osa anoodi materjalist kulub tootmisprotsessi käigus ära. Oma eluea lõpus eemaldatakse järelejäänud süsinikanoodi ots mahutist ning puhastatakse; suurt osa sellest taastöödeldakse uute süsinikanoodplokkide valmistamiseks. Teatud osa anoodi moodustavast süsinikust ning puhastusjääkidest pole taaskasutada võimalik, kuid töödelda ja komponentideks eraldada saab neid küll.