Das Schmelzen von Aluminium ist ein industrielles Verfahren zur Herstellung von Metall. Wie dies geschieht, hängt davon ab, ob das Aluminium in einem Primärprozess mit Bauxit oder in einem Sekundärprozess mit Schrott hergestellt wird. Der Primärprozess ist der komplexeste und energieintensivste.
Die Herstellung von Aluminium wird im Allgemeinen in zwei Kategorien unterteilt, primär und sekundär. Die primäre Aluminiumschmelze umfasst einen Prozess, der mit der Extraktion des Metalls aus Bauxiterz beginnt, einer Gesteinsart, die am häufigsten in tropischen und subtropischen Klimazonen vorkommt. Dieser Prozess beginnt damit, dass zunächst ein Rohstoff namens Aluminiumoxid aus dem Bauxit gewonnen wird.
Dazu wird sortiertes und gemahlenes Erz unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen mit Natronlauge vermischt. Dieser Schritt wird als Verdauen bezeichnet, und die verwendete Maschine wird oft als Kocher bezeichnet. Das Rühren und die Bedingungen im Kocher führen zur Trennung von Natriumaluminat- und Bauxitrückständen. Die Rückstände neigen dazu, auf den Boden der Mischung zu sinken. Anschließend müssen die Rückstände vom Aluminiumoxid abgetrennt werden, was durch Filtrieren erreicht wird.
Wenn Aluminiumoxid zum ersten Mal gefiltert wird, liegt es in kristallisierter Form vor. Diese Kristalle werden einem als Fällung bekannten Verfahren unterzogen, bei dem Aluminiumoxidhydrat verwendet wird, um eine reinere Form von Aluminiumoxidkristallen zu erzeugen. Der nächste Schritt ist die Kalzinierung, bei der Verunreinigungen abgewaschen und das Wasser aus den Kristallen entfernt wird. Dieser Teil des Prozesses erfordert den Einsatz hoher Hitze und führt letztendlich zu einem weißen Pulver, das Aluminiumoxid ist.
An diesem Punkt beinhaltet das Schmelzen von Aluminium die Umwandlung des Pulvers in eine metallische Form. Dies erfordert große Mengen an Gleichstrom (DC), was in einem als Reduktionstopf bezeichneten Apparat erfolgt. Das im Reduktionstopf entstehende Metall setzt sich in der Regel am Boden ab und wird periodisch abgesaugt. Das Schmelzen ist normalerweise ein ununterbrochener Prozess.
Das sekundäre Aluminiumschmelzen ist etwas anders, da das Metall aus Schrott oder Nebenprodukten, der sogenannten Schlacke, extrahiert wird, die beim primären Aluminiumschmelzen anfallen. Wenn die Rückgewinnung einfach aus Schrott erfolgt, wird das Material normalerweise in einem Gas-, Öl- oder Herdofen geschmolzen. Anschließend werden chemische Lösungen verwendet, um die Verunreinigungen zu entfernen und Aluminium unterschiedlicher Reinheit herzustellen. Wenn es sich um Schlacken handelt, muss diese zunächst ähnlich wie Bauxiterz verarbeitet werden, bevor das Metall mit der Wärmequelle gewonnen werden kann.
Das Schmelzen von Primäraluminium ist in der Regel ein energieintensiver Prozess. Die Sekundärschmelze benötigt nur einen Bruchteil der Energie, die für einen Primärprozess benötigt wird. Das produzierte Aluminium ist in der Regel nicht 100-prozentig rein. Bestenfalls kann es zu 99.7 Prozent rein sein.