Estrazione dell'alluminio

In molte applicazioni pratiche l'alluminio puro non può essere adoperato perché ha debole resistenza meccanica e poca durezza.

Al duplice scopo di elevare queste due caratteristiche, si ricorre alle leghe le quali si ottengono alligando l'alluminio con altri metalli o metalloidi.

In queste leghe, come del resto in qualunque altra lega, possono trovarsi isolati o coesistenti i tre seguenti tipi fondamentali di componenti:

1) I metalli puri ( o metalloidi) che hanno conservato inalterate le loro caratteristiche particolari.

2) Le soluzioni solide

3) I composti chimici definiti

L' unico procedimento attualmente in uso per l'estrazione dell'alluminio è quello dell'elettrolisidell'ossido disciolto in sali fusi. Questo procedimento consta di due parti:

1) estrazione e purificazione dell'ossido partendo dalla bauxite

2) elettrolisi

Dato che le bauxiti naturali hanno composizione largamente variabile, per isolare l'ossido dal minerale sono in uso diversi procedimenti  a seconda della bauxite impiegata.

Il processo più utilizzato è il processo Bayer che consiste nel trattare la bauxite con una soluzione concentrata di idrossido di sodio, in autoclavi riscaldate a vapore e con funzionamento continuo.

Questo trattamento consente di mandare in soluzione l'alluminio  sotto forma di alluminato di sodio, mentre la maggior parte delle impurezze rimane indisciolta.

Separata la soluzione di alluminato mrdiante filtrazione , si precipita l'idrossido di alluminio per idrolisi con acqua a 50°.

Successivamente l'idrossido, riscaldato a circa 120° in forni rotativi , perde in acqua e si trasforma in ossido.

Il prodotto, conosciuto commercialmente come allumina, ha una purezza del 95%.

L'elettrolisi viene effettuata a circa 960° C su una massa fusa costituita da criolite , fluoruro di calcio, fluoruro di alluminio ed allumina, in forni di tipo Héroult.

I forni sono costituiti da casse di acciaio della capacità di 10-15 mc, rivestiti all'esterno di materiale refrattario ed all'interno da lastre di grafite che funzionano da catodo; gli anodi sono formati da barre di grafite o di carbonio grafitato che scendono nella massa fusa.

Durante l' elettrolisi al catodo si sviluppa alluminio che si raccoglie sul fondo del forno e poi fuorisce mediante opportune canalizzazioni.

All'anodo si libera ossigeno che, reagendo col carbonio dell'elettrodo, forma ossido di carbonio.

In pratica, per ogni chilo di alluminio prodotto si consuma mezzo chilo di carbone anodico e 16-18 kW/h di energia elettrica.