1. Dennis Korcz AssReg 12Prsentation Aluminium

2. bersichtEigenschaften AluminiumEntdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte)Einblick in die AluminiumproduktionEnergiebedarf und UmweltschutzproblemeWiederverwertung/RecyclingWerkstoff AluminiumSonstige Leichtmetalle im VergleichQuellen 3. Eigenschaften Aluminiumchemisches ElementOrdnungszahl 13Aggregatzustand unter Normalbedingungen: festSchmelz/Siedepunkt: 660/2467dritthufigstes Element und hufigstes Metall inErdkruste 7.57 Gewichts-% 4. Eigenschaften AluminiumMetallDichte: 2,70 g/cmKein elementares Vorkommen in der Erdhlle (sehr reaktionsfreudig/tritt nur in chemisch gebundenem Zustand auf)Sehr korrosionsbestndig (reagiert mit Luft bildet sofort Oxidschicht)Reines Aluminiumpulver reagiert mit Luft selbstentzndlichAluminiumoxid mit kristallinen Einlagerungen nebenDiamanten das hrteste Material 5. Entdeckung von Aluminium bis zur grotechnischen Anwendung (Geschichte)Andreas Sigismund Marggraf (dt. Chemiker) entdeckte 1754die Alaun-Erde (Aluminiumoxid) 6. Entdeckung von Aluminium bis zur grotechnischen Anwendung (Geschichte)Namensgebung: 1808 durch Sir Humphry Davy (englischer Chemiker) 7. Entdeckung von Aluminium bis zur grotechnischen Anwendung (Geschichte)1. reines Aluminium: Friedrich Whler 1827 (dt. Chemiker) mit Hilfe des Whler-Prozesses (Reduktionsmethode) Reduktion = chem. Reaktionsart, bei der Elektronen auf ein Atom o. Molekl bertragen werden. AlCl3 + 3K~> Al + 3KAlCl4Damaliger Alu-Preis > Gold 8. Entdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte)Henri Etienne Sainte-Claire Deville: verfeinerte Whlerprozess 46 undpublizierte dies 1859 in einem Buch, wodurch Alu-Preis indarauffolgenden 10 Jahren um 90% fiel 9. Entdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte)Charles Martin Hall und Paul Hroult: Entwickelten 1886 unabhngigvoneinander das jetzt nach ihnen benannte Elektrolyseverfahren denHall-Hroult-Prozess welcher noch Heute zur Herstellung vonAluminium verwendet wird. 10. Entdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte)Carl Josef Bayer: Entwickelte 1889 das Bayer-Verfahren, welchesebenso noch Heute Anwendung in der Herstellung von Aluminiumfindet 11. Entdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte) Ausgangsstoff BauxitAluminium-ErzBesteht vorwiegend aus den Aluminium-Mineralen Gibbsit, Bhmit,Diaspor ferner Eisenoxiden wie Hmit, Goethit dem TonmineralKaolinit und geringen Anteilen des Titanoxids Anatas 12. Entdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte)Namensgebung: Fundort Les Baux-de-Provence (Sdfrankreich)Entdecker: Pierre Berthier (franz. Geologe und Mineraloge) 13. Entdeckung von Aluminium bis zurgrotechnischen Anwendung (Geschichte)Frderung und Reserven: ges. gefrdert Welt : im Jahr 2007 = 190Millionen t | Reserven Welt : 25 Milliarden t wird berwiegend imTagebau gefrdertBedeutendsten Frderlnder: Australien, China, Brasilien, Guinea,Jamaika und IndienVerarbeitung: Aus 95% des abgebauten Bauxits wird Aluminiumproduziert 14. Einblick in die Aluminiumproduktion Bayer-VerfahrenWird dazu verwendet um Bauxit in Reinbauxit (reines wasserfreiesAluminiumhydroxid) zu berfhren 15. Einblick in die AluminiumproduktionHall-Hrout-ProzessWird dazu verwendet um aus Reinbauxit (Tonerde/Aluoxid) metallischesAluminium zu gewinnen 16. Energiebedarf und UmweltschutzproblemeSchmelzflusselektrolyse ist sehr energieaufwndig -Energieaufwand betrgt etwa 13-16 kWh/kgLandschaftsschden bei Bauxitgewinnung 17. Energiebedarf und UmweltschutzproblemeBei Elektrolyse wird Fluor und Fluorwasserstoff frei welcheTiere und Pflanzen in der Umgebung vonAluminiumfabriken schdigenAtmosphrische Spurengase wie CO und CO2 werdenfreigesetztAluminium-Ionen im Boden haben toxische Wirkung aufMikroorganismen 18. Wiederverwertung/RecyclingGraue Energie : Sekundraluminium aus Primr bentigt 88-95% weniger EnergieAluminiumschrott 19. Wiederverwertung/Recycling2. Aluminiumschrott wird gepresst 20. Wiederverwertung/Recycling3. Aluminiumschrott wird bei 1000 geschmolzen4. Anschlieend je nach Verschmutzungsgrad gereinigt5. Und zuletzt neu gegossen 21. Werkstoff AluminiumMeist hergestelltes Metall neben EisenGeringes Gewicht: bertragung von Hochspannungen trotz vergleichsweise schlechter Leitfhigkeit (700.000 V)Verkehr: Leichtbau von Autoteilen (Zylinderkpfe, Karosserie, Felgen etc.) 22. Werkstoff AluminiumBauwesen: Fenster, Tren, Griffe, Fassadenverkleidungen 23. Werkstoff AluminiumVerpackung:AlufolieHaushalt/Freizeit:Fahrrder, Campingausrstung, Tpfe etc.Elektrotechnik:Gehuse 24. Sonstige Leichtmetalle im Vergleich TitanEntdeckung: Titandioxid durch William Gregor (engl.) 1791Entdeckung:Titandioxid durch Martin H. Klaproth (dt.) 1795 25. Sonstige Leichtmetalle im VergleichTitanHerstellung:aus Titaneisenerz Illemenit wird Titantetrachlorid hergestelltTitantetrachlorid wird gereinigt und bei ca 1000 in Heliumatmosphre mit Magnesium zum Metall reduziert (Reduktion)Herstellung von Titan = enorm kosten und energieaufwendig 26. Sonstige Leichtmetalle im VergleichTitanVerwendung:Titan + Legierung sind zur Herstellung von tech.Gegenstnden, bei denen es auf geringes Gewichtund hohe mech. Belastbarkeit ankommt, von groerBedeutungBeispiele der Anwendung: Flugzeugbau, Weltraumfahrt, Schiff und U-Bootbau, Reaktortechnik, Medizintechnik z.B. Schrauben, Prothesen und knstlichen Gelenken 27. Sonstige Leichtmetalle im VergleichMagnesiumEntdeckung:Bereits im Altertum waren magnesiumhaltige Verbindungen wie Dolomit, Talk und Asbest bekannt1. reines Magnesium 1829 durch den Forscher AntoineBussy 28. Sonstige Leichtmetalle im Vergleich MagnesiumHerstellung:Durch Schmelzflusselektrolyse von geschmolzenem Magnesiumchlorid in Downs-Zellen (gr. Eiserne Trge, die von unten beheizt werdenDurch thermische Reduktion von Magnesiumoxid (Pidgeon-Prozess) 29. Sonstige Leichtmetalle im Vergleich MagnesiumVerwendung:Magnesium als Reinstoff: z.B. bei der Gewinnung von Titan, als Reduktionsmittel und als Brennstoff fr Fackeln, die unter Wasser brennenMagnesiumlegierungen: Hrtungen von Aluminiumlegierungen durch Magnesiumzusatz, Verbesserung der SchweibarkeitVerwendung in letzten Jahrzehnten: Gehuseteile, Flugzeug, Auto sowie Fahrradteilen (hohe Belastbarkeit bei geringem Gewicht) 30. Sonstige Leichtmetalle im VergleichLithiumEntdeckung:lithiumhaltiges Mineral Petalit Ende des 18. Jahrhunderts durchJos Bonifcio de andrada e Silva (brasilianischerWissenschaftler)1818 William Thomas Brande und Sir Humphry Davy: reinesLithium mittels elektrolytischem Verfahren 31. Sonstige Leichtmetalle im VergleichLithiumHerstellung:Ausfllen von Lithiumcarbonat aus lithiumhaltigenSalzlsungen durch Verdunsten des Wassers und Zugabevon NatriumcarbonatLithiumcarbonat wird mit Salzsure umgesetzt, wobei Kohlenstoffdioxid entsteht welches als Gas entweicht + gelstes Lithiumchlorid Lsung wird mit Vakuumdamper eingeengt, bis Chlorid auskristallisiertGewinnung metallisches Lithium durch Schmelzflusselektrolyse 32. Sonstige Leichtmetalle im VergleichLithiumVerwendung:Rein-Stoff: z.B. als Reduktionsmittel aber auch als Anode in Batterien (besonders hohe Spannung)Legierungen: geringe Mengen Lithium um Zugfestigkeit,Hrte und Elastizitt zu verbessern (Verwendungsorte:Eisenbahnbau, Luft und Raumfahrttechnik) 33. Sonstige Leichtmetalle im Vergleich 34. Sonstige Leichtmetalle im VergleichVor-/Nachteile Aluminium gegenber anderen LeichtmetallenDichte: in g/cmWrmeleitfhigkeitelektr. Leitfhigkeit FestigkeitLithium 0,53 *gut sehr schlecht schlechtMagnesium 1,74sehr gut sehr schlechtschlechtAluminium 2,70sehr gut*schlecht*befriedigendTitan 4.50schlecht sehr schlechtsehr gutSonstiges:Aluminium ist schweibar wohingegen Lithium und Magnesium leicht entflammbar sindAluminium ist gegenber den anderen Leichtmetallen kostengnstiger u.a. auf Grund des leichteren Abbaus der RessourcenSelbstverstndlich besitzt Stahl viele Vorteile gegenber Aluminium welche jedoch durch das geringe Gewicht wieder wettgemacht wird 35. QuellenText:www.wikipedia.orghttp://www.formteile.ch/aluminium.htmwww.fh-muenster.dewww.aluinfo.dehttp://www.seilnacht.comhttp://www.chemie-master.dehttp://wiki.zimt.uni-siegen.deChemie Heute Sek. 2 (Schroedel Verlag)Elemente Chemie 2 Gesamtband (Klett 2009) 36. QuellenBilder:A.S. Marggraf: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/85/Andreas_Sigismund_Marggraf-flip.jpg/220Sir Humphry Davy:http://www.ixibo.com/wp-content/uploads/2010/01/SirHumphryDavy.jpgWhler:http://www.seilnacht.com/chemiker/woehler.JPGDeville:http://www.nndb.com/people/922/000100622/he-sainte-claire-deville-1.jpgHall:http://www.alcoa.com/global/en/about_alcoa/time_machine/timeline_image_3_large.jpgHroult: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/PaulHeroult.jpg/220px-PaulHeroult.jpg 37. QuellenBayer:http://www.aluminiumleader.com/images/content/facts/kingpins/kingpin_6_gray.jpgGibbsit:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/98/Gibbsite_Aluminum_hydroxide_Minas_Gerais,_Brazil_2998.jpgBhmit:http://www.phycodea.hgbecker.de/Bauxit/Bilder/Rabac/BBxtRc10.jpgDiaspor:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/Diaspore-Margarite-215043.jpg/220px-Diaspore-Margarite-215043Les Baux de Provence:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2b/Les_Baux-de-Provence.jpg/250px-Les_Baux-de-Provence.jpgPierre Berthier:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Pierre_Berthier.jpgBauxit-Vorkommen:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/2005bauxite.png/300px-2005bauxite.png 38. QuellenBauxit-Abbau:http://www.bundjugend-nrw.de/files/2011/10/2-560x419.jpgAluschrott:http://www.aluminiumonline.de/de/images/verkauf_2.jpggepresster Aluschrott:http://www.sciencephoto.com/image/356949/530wm/T8200384-Aluminium_recycling-SPL.jpgAlufelge:http://www.alternativantriebe.com/wp-content/uploads/2011/05/alufelge.jpgAlukarosse:http://www.7-forum.com/news/2009/ems/IMG_9653-b.jpgAlufassade:http://wirres.net/ezimagecatalogue/catalogue/variations/3842-500x2000.jpg?full=http://wirres.net/ezimagecatalogue/catalogue/phpVAlugriffe:http://www.motoversand-net.de/images/Griff_Alu_Eagle.jpgAlu-Campingequipment:http://img2.hbimage.com/pic/40485/40485_500_main.jpg 39. QuellenAlugehuse:http://img.tomshardware.com/de/2005/11/22/zukunftssicher_atx_gehaeuse_mit_optionalen_btx_upgrade/taichi-total.jpgAlufahrrad:http://medien.markt.de/bilder/2011/10/16/13/85ca8220/medium_image/0/28er_alu_fahrrad_tel_05402_64087.jpg?lastModified=13Klaproth:http://www.seilnacht.com/Lexikon/klaproth.JPGIllemenit:http://www.seilnacht.com/Lexikon/TiO2Ilm3.JPGDowns-Zelle:http://www.versuchschemie.de/upload/files2/76120641_3052.jpgLithiumverwendung: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e2/Lithium_Verwendung.svg/496px-Lithium_Verwendung.svg.pngBayer-Verfahren:http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Bayer-Verfahren.svg/440px-Bayer- Verfahren.svg.pngHall-Hrout-Prozess:http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/Gif_bilder/Metalle/al_herstellung_c.png