Schmelzflusselektrolyse zur Aluminiumgewinnung

Die Schmelzflusselektrolyse ist ein komplexer Prozess zur Aluminiumgewinnung aus Bauxit. Zunächst wird Aluminiumoxid aus Bauxit gewonnen, welches dann durch Elektrolyse in reines Aluminium umgewandelt wird.

Der Prozess beginnt mit der Herstellung von Aluminiumoxid. Bauxit, das Ausgangsmaterial, wird zunächst in Aluminiumhydroxid umgewandelt. Durch starkes Erhitzen entsteht daraus Aluminiumoxid (Al₂O₃).

Vocabulary: Bauxit ist das wichtigste Ausgangsmaterial für die Aluminiumproduktion und besteht hauptsächlich aus Aluminiumhydroxiden.

Da Aluminiumoxid einen sehr hohen Schmelzpunkt hat, wird Kryolith (Na₃AlF₆) hinzugefügt. Dies senkt den Schmelzpunkt und ermöglicht die Elektrolyse bei niedrigeren Temperaturen. Die resultierende Schmelze besteht zu etwa 10% aus Aluminiumoxid.

Highlight: Die Zugabe von Kryolith ist entscheidend für die Durchführbarkeit der Schmelzflusselektrolyse Aluminium, da es den Energiebedarf des Prozesses erheblich reduziert.

Die eigentliche Elektrolyse findet in Wannen aus Graphit statt, die als Minuspol (Kathode) dienen. Kohleelektroden, die als Pluspol (Anode) fungieren, werden in die Schmelze eingetaucht. Durch die hohe Temperatur bleibt das entstehende Aluminium flüssig.

Example: Bei der Schmelzflusselektrolyse Aluminium wandern die positiv geladenen Aluminiumionen zum Minuspol, wo sie Elektronen aufnehmen und zu Aluminiumatomen werden.

An der Kathode findet folgende Reaktion statt: Al³⁺ + 3e⁻ → Al

An der Anode werden Oxidionen zu Sauerstoff oxidiert: 2O²⁻ → O₂ + 4e⁻

Der entstehende Sauerstoff reagiert mit dem Kohlenstoff der Anode zu Kohlenstoffmonoxid. Diese Reaktion setzt zusätzliche Energie frei, die hilft, die Schmelze flüssig zu halten.

Definition: Die Schmelzflusselektrolyse ist ein elektrochemisches Verfahren zur Gewinnung von Metallen aus ihren geschmolzenen Verbindungen durch Anlegen einer elektrischen Spannung.

Das flüssige Aluminium sammelt sich am Boden der Wanne und wird regelmäßig abgelassen. Anschließend wird es in Barren gegossen und kann weiterverarbeitet werden.

Highlight: Die Aluminiumherstellung durch Schmelzflusselektrolyse ist ein energieintensiver Prozess, der kontinuierlich optimiert wird, um die Umweltauswirkungen zu reduzieren und die Effizienz zu steigern.