Jaarboek no. 87. 2008/2009 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Diligentia 91
(-)
(+)
aluinaarde kooldioxide
gen van zuurstof uit het oxide door een reactie met koolstof, zoals in de hoogoven, lukt
alleen bij onwerkbaar hoge temperaturen boven 2000°C. Elektrolyse lukt beter: een proces
waarbij aluinaarde door middel van een elektrische stroom ontleed wordt in metallisch
vloeibaar aluminium en zuurstof. De stroom in de cel wordt toegevoerd via koolstofanoden,
waarbij de koolstof gebruikt wordt om de vrijgekomen zuurstof te binden tot kooldioxide
(figuur 5). De celtemperatuur is 960°C, het ideale werkpunt voor het elektrolyt. De
ovens worden in lange rijen in serie geschakeld, waarbij een grote stroom gunstig is voor
het energieverbruik. Men werkt met stromen tussen 100 kA en 300 kA, afhankelijk van het
ontwerp van de cel en de rangschikking van de cellen onderling. Aldel in Delfzijl heeft
in totaal 348 ovens, opgesteld in vier lange rijen. Dit schetst meteen het karakteristieke
probleem van de primaire aluminiumbereiding: het zeer grote aantal kleine eenheden, in
tegenstelling tot de weinige zeer grote eenheden bij de productie van ijzer. Het meten van
een groot aantal procesparameters bij de elektrolysecellen is problematisch omdat van
elke sensor en meeteenheid er honderden nodig zijn - volstrekt anders dan bij de ijzerbereiding
waar men met zeer geavanceerde meettechnieken het procesverloop kan volgen.
Het geproduceerde aluminium wordt regelmatig uit de cellen gezogen en in grote voorraadovens
verzameld. Na eventuele zuivering worden legeringselementen toegevoegd zoals
mangaan, magnesium, zink, silicium en koper. De legering is dan klaar om afgegoten
te worden in palen of plakken.
Bereiding en raffinage van magnesium
koolstofanode
aluminium kathode
kryoliet
vuurvaste bekleding
stalen mantel
Figuur 5. Principe van een elektrolysecel voor de fabricage van aluminium.
Magnesium wordt net als aluminium geproduceerd via een elektrolyseproces (figuur 6)
met als grondstof voorgezuiverd magnesiumchloride, dat in grote hoeveelheden in zeewater
aanwezig is. Dit chloride is tevens het elektrolyt. Er is geen goed bruikbaar zoutmengsel
waarin magnesiumoxide oplost, dus een magnesiumvariant van de ‘aluinaarde in kryoliet’
route zoals bij aluminium werkt niet. Er treden complicaties op omdat de elektrolyt MgCl 2
zwaarder is dan het gevormde vloeibare magnesium. Bovendien verdwijnt chloor als gas
uit het proces, dat niet in contact mag komen met het vrijgemaakte magnesium. Met
vernuftige membraanconstructies worden gas en metaal gescheiden. De cellen werken bij
circa 700°C.
IJzer, meester der metalen?