Alüminyum, doğada saf metal halde bulunmaz. Hep başka elementlerle güçlü biçimde birleşmiş haldedir ve bunlardan özütlenmesi gerekir. Bu özütleme işlemi, ticari ölçekte, alüminyum oksitin (alumin), elektrolizle metal alüminyuma indirgenmesi yoluyla gerçekleştirilir. Alümin, boksit filizinden elde edilir. Boksit, en elverişli alüminyum kaynağıdır, ama alüminyum çeşitli kil ve zümrütlerde de bulunur.
Adını, Fransa'da ilk bulunduğu yer olan Les Baux'dan alan boksite Gine, Jamaika, Surinam, Avustralya, Sovyetler Birliği ve öteki Ülkelerde de rastlanır. Çeşitli boksit yataklarında değişik miktarlarda alümin bulunur. Ancak % 45'den daha fazla alümin içeren yüksek nitelikli filizler ticari açıdan işlenmeye değer.
Alüminyum Özütleme tarihi:
Metal alüminyumun varlığını, yaklaşık 200 yıl önce Lavoisier ortaya koydu. Ancak ne o, ne de 20 yıl sonra sir Humphry DAVY saf metali ayırmayı başarabildi. Alüminyumu ilk özütleyen, Hans Christian OERSTED, 1825' te çok az miktarda alüminyum elde ettiyse de, 1852'ye kadar önemli sayılabilecek ölçüde alüminyum elde edilmemiştir. O tarihte artık, pratik yararları anlaşılmış ve yalnızca'ılaboratuvarlarda incelenen bir madde olmaktan çıkmıştır. Ancak, çok pahalıya mal olduğundan altından daha değerliydi. A.B.D. Kongresi'nin General Grant'a verdiği değerli nişan, alüminyumdan yaptırılmıştı
1886'da, Fransa'da, Paul Heroult, Birleşik Devletler'de ise Charles Martin Hail, birbirlerinden ayrı olarak, alüminyumun alümin'den özütlenmesi İçin bir
elektroliz işlemi geliştirmişlerdir. Bugün de kullanılan bu işlem sonucu alüminyum, nişan gibi değerli eşyaların yapımında kullanılan bir metal olmaktan çıkıp bir yapı malzemesi haline gelmiştir. Elektroliz sürecinin bulunuşundan birkaç yıl sonra, dünya üretimi yılda 2 000 tonu buldu. 1972'de ise üretim, 10 milyon tonu geçti.
Boksitten alümin:
Elektrolizi sürecinde kullanılan alümin, boksitten elde edilir. Bu, öğütülmüş boksiti yüksek sıcaklıktaki kostik soda çözeltisinde yumuşatmakla yapılır. Alümin, kostik sodada çözünerek sodyum alüminat oluşur. Yabancı maddeler çözünmeden kaldığından, süzülerek alınabilir. Bu çözeltiden alümin, bir oksit (3 molekül su ile birleşmiş halde) olarak yeniden elde edilir. Ancak birleşme çok kuvvetli olduğundan, suyun alınması için r300°C'a ısıtılması gerekir. Sonuçta susuz alümin (AL2O3) ele geçer.
Elektroliz süreciyle özütleme:
Erimiş halde alümin içeren kazandan, düşük gerilim ve yüksek amperde elektrik akımı geçirilir. Alümin ayrışır ve kazanın dibindeki bir elektriksel kutupta (katot'ta) alüminyum, öteki kutupta (anot'ta.) ise oksijen toplanır. Oksijen, tepkimeye girerek karbon dioksit ve karbon monoksit verir.
Alümin'i erimiş halde tutma gereği ve bunun ancak 2 000°C"ın üzerindeki sıcaklıklarda gerçekleşmesi nedeniyle sözkonusu işlem, alümin'in kriyolit'te (alüminyum ve sodyum çift tuzu) çözüleceğinin ve 1 000°C ın altında eriyen bu çözeltinin içinde alümi-nin ayrışabileceğinin keşfedilmesine dayanır. Buna karşın, işlem sırasında kullanılan elektriğin üçte ikisi çözeltiyi erimiş halde tutmada,yalnızca üçte biri ise oksitin metale dönüştürülmesinde kullanılır.
Alümin-kriyolit çözeltisi, dibinde büyük karbon elektrotları bulunan bir ağır metal hücrede ya da kap'ta tutulur. Karbon anotlar normal olarak 0,6 m kesitinde, 1,2 m uzunluğunda bloklar hâlinde yapılmıştır. Bunlar kabın üstünde asılı durumdadır ve elektrolit içine indirilebilir. Yalnızca 5 voltluk, ama çok yüksek amperde doğru elektrik akımı kullanılır. Bu nedenle akım, kurşun iletkenlerle gönderilir.
Modern alüminyum eriticide, birkaç yüz kap bulunur. Bunların her biri yaklaşık 20 ton alacak kapasitededir.
Kimyasal tepkime şöyle gösterilebilir:
2 Al203 + 3C --> 4 Al +3 C02
Karbon, anottan gelir. Tüketilen anot elektrolite ulaşamayacak kadar kısalırsa, yenisi yerleştirilir.
http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/modul_pdf/521MMI066.pdf
