Aluminium

Eigenschaften

Geschichte
Aluminium ist ein junges Metall. Erst 1825 gelang es Spuren von Aluminium zu gewinnen. Ab 1852 war es möglich grössere Mengen Aluminium zu gewinnen. Hergestellt wurde das Aluminium durch die Reduktion von Aluminium-Natrium-Doppelchlorid mit Natrium. Bis 1890 wurden rund 200T Aluminium auf diese Weise gewonnen.
1886 wurde sowohl in Frankreich und in Amerika, unabhängig voneinander, die Patente zur Gewinnung von Aluminium durch die Elekrtolyse angemeldet. Noch heute erfolgt die Aluminiumherstellung nach diesem Prinzip.
Die erste industrielle Aluminium-Elektrolyseanlage in Europa wurde 1888 in Neuhausen am Rheinfall errichtet. Sie wurde zum Ausgangspunkt der heutigen Schweizerischen Aluminium AG (Alusuisse).

Vorkommen
Mit einem Anteil von 8% ist Aluminium das dritthäufigste Element in der Erdkruste und somit fast unbeschränkt verfügbar. Jährlich werden über 100 Milionen Tonnen Bauxit abgebaut. Die wichtigsten Lagerstätten finden sich in einem breiten Gürtel um den Äquator. Derzeit wird in Australien (über 40%), Mittel- und Südamerika (Jamaika, Brasilien, Surinam), Afrika (Guinea), Asien (Indien, China), in der GUS und in Europa (7%) (Griechenland, Ungarn, Ex-Jugoslawien) Bauxit abgebaut. Bauxit Foto: T. Seilnacht Die weltweiten Bauxit-Vorräte werden auf 140 Milliarden Tonnen geschätzt. Damit lassen sich über 60 Milliarden Tonnen Aluminium gewinnen. 1992 wurden ca. 7,5 Millionen Tonnen Aluminium hergestellt. 1995 wurden über 20 Millionen Tonnen Aluminium verbraucht (Herstellung + Recycling).

Gewinnung / Herstellung
Bauxit ist das wichtigste Aluminiumerz. Es wird hauptsächlich im Tagbau gewonnen. Bauxit besteht in erster Linie aus einer oder mehreren Aluminiumhydroxid-Verbindungen; als hauptsächliche Verunreinigungen enthält es Silizium-, Eisen- und Titanoxide.
Aus Bauxit wird durch das von "Bayer" entwickelte chemische Verfahren reines Aluminiumoxid (Tonerde) erzeugt. Beim Bayer-Verfahren wird gemahlenes Bauxit in Reaktoren (vorzugsweise Rohrreaktoren) mit wässriger Natronlauge vermischt und bei etwa 150 C zur Reaktion gebracht. Aus dem so gewonnenen Aluminiumoxid kann anschliessend durch die Schmelzflusselektrolyse reines Aluminium hergestellt werden. Für die Erzeugung von einem Kilogramm Primäraluminium sind heute rund 13,5 Kilowattstunden Strom erforderlich. Elektrolyseofen
Im weltweiten Durchschnitt werden vier bis fünf Tonnen Bauxit benötigt, um zwei Tonnen Tonerde herzustellen, aus denen anschliessend eine Tonne Aluminium gewonnen wird. Da in Europa hochwertige Bauxite benutzt werden, liegt der durchschnittliche Bauxitbedarf pro Tonne Aluminium bei 3,7 Tonnen
Grösster Hersteller von Aluminium im Jahre 1995 waren die USA mit ca. 6,6 Millionen Tonnen (33%) gefolgt von Kanada mit 2,1 Millionen Tonnen (9,5%).

EigenschaftenBeschreibungEinheitWertDichte:kg/m32'700Schmelzpunkt: C660Ausdehnungskoeffizient: mm/m 100K2,4Aluminium ist leicht und geschmeidig. Es besitzt eine sehr hohe Elektrische- und Wärme-Leitfähigkeit. Das chemische Spannungspotenzial liegt bei -1,3 Volt.
Vom Spengler wird reines Aluminium nicht verwendet. Aluminium legiert mit Magnesium ergibt Peraluman, welches sehr oft für Spenglerarbeiten zur Anwendung kommt. Weitere wichtige Legierungsmetalle für Aluminium sind Mangan und Silicium.

Korrosionsbeständigkeit
Wird Aluminium der Atmosphäre ausgesetzt überzieht es sich sofort mit einer Oxidschicht, die das Metall vor Korrosion schützt.
Alkalische Einflüsse greifen Aluminium an, d.h. die Berührung mit Beton oder Mörtel muss verhindert werden. Selbst Bohrstaub sollte nicht hinter den Blechen liegen bleiben.
Aluminium wird weiter auch von Kalk, Salzen, Laugen und Säuren angegriffen. Es eignet sich nicht für Trinkwasserfassungen.
Aluminium ist hingegen gut beständig gegenüber "normaler" Industrieatmosphäre, Seeluft und Rosteinwirkung (Bahnhöfe).
Aluminium darf mit Zink, verzinktem- und rostfreiem Stahl zusammengebaut werden. Der Kontakt zu Zinn, Kupfer, Messing und blankem Stahl kann zu Korrosionen führen.
Um den Kontakt zu Beton oder anderen ungeeigneten Stoffen und/oder Metallen zu verhindern kann das Blech mit einem Schutzanstich versehen werden oder auf eine Trennlage (Dachpappe) verlegt werden.

Verarbeitung / Anwendung
Aluminium ist weich und geschmeidig. Es lässt sich daher sehr gut verarbeiten, sämtliche Techniken (schweifen, bombieren, drahteinlegen etc.) können angewendet werden. Auch die gängigen Aluminiumlegierungen die der Spengler verwendet, besitzen diese Eigenschaften. Das Schweissverhalten von Aluminium ist sowohl im Autogen- wie Schutzgas-Verfahren ausserordenlich gut. Vorausgesetzt dazu wird allerdings etwas Übung. Dort wo unzugängliche Überlappungsnähte erstellt werden müssen, sollten nichthygroskopische Flussmittel verwendet werden um einer Spaltkorrosion vorzubeugen. Schweissnähte mit nichthygroskopischen Flussmitteln sind im optischen Vergleich schlecher als andere Nähte.
Aluminium lässt sich Hartlöten. Für den Spengler bzw. auf dem Bau ist diese Technik jedoch nicht anwendbar.
Weitere Verbindungsarten sind Falzen, Nieten und Kleben, wobei gerade das Kleben im Industriebereich weit fortgeschritten ist und auch auf dem Bau angewendet werden kann. Aluminium kann in fast sämtlichen Bereichen eingesetzt werden. Es eignet sich sowohl für die Bedachung, Fassade wie auch in der Entwässerung.
Der Aluminiumverbrauch in Deutschland betrug 1998 2,6 Millionen Tonnen (Aluminium Zentrale Deutschland). Der Löwenanteil mit 41% wurde im Verkehr eingesetzt, gefolgt von der Bauindustrie mit 18%.

Optik
Die weiss-silbrige Farbe ist anfangs noch glänzend. Die weiter wachsende Oxidschicht lagert dabei Staub ein, was schlussendlich zum mattgrauen Erscheinungsbild führt. Ohne die Einlagerung von Schmutzpartikeln in der Oxidschicht verändert sich die Optik unter atmosphärischen Einflüssen nicht.
Aluminium eignet sich hervorragend für die farbliche Gestaltung. Erhältlich sind farbeloxierte, pulverbeschichtete, lackierte und PDF-beschichtete Bleche. Letzteres ist unter dem Namen FALZONAL in zahlreichen Farben (über 50) auf dem Markt erhältlich. Dabei handelt es sich um eine besonders für den Spengler gut verarbeitbare Legierung, die durch den ALCAN-Konzern hergestellt und vertrieben wird.

Aluminiumgewinnung

Aluminiumgewinnung