Co roku na świecie produkuje się około 390 milionów ton boksytu, z czego 85% wykorzystuje się do produkcji aluminium.
Boksyt to ruda składająca się z tlenku glinu i innych minerałów, będąca głównym źródłem aluminium na świecie. Po wydobyciu boksyt jest rafinowany na tlenek glinu, a następnie przekształcany w aluminium.
Dlatego aluminium zwykle przechodzi od rudy do metalu w trzech etapach.
Faza pierwsza: Wydobycie boksytu
Boksyt jest zwykle wydobywany pod ziemią w kopalniach odkrywkowych, przy czym sama Australia, Chiny i Gwinea odpowiadają za 72% światowej produkcji kopalni.
Australia jest zdecydowanie największym producentem boksytu i jest siedzibą kopalni Weipa, największej na świecie firmy wydobywającej boksyt.
Gwinea jest trzecim co do wielkości producentem boksytu, posiadającym rezerwy boksytu przekraczające 7 miliardów ton, czyli więcej niż jakikolwiek inny kraj. Ponadto Gwinea jest największym na świecie eksporterem boksytu, a 76% boksytu jest eksportowane do Chin.
Po wydobyciu boksytu z ziemi wysyłany jest on do fabryk tlenku glinu na całym świecie w celu wytworzenia tlenku glinu, co stanowi drugi etap procesu produkcyjnego.
Faza druga: Produkcja tlenku glinu
W latach 90. XIX wieku austriacki chemik Carl Josef Bayer wynalazł rewolucyjny proces ekstrakcji tlenku glinu z boksytu. Dziś, ponad 100 lat później, około 90% zakładów produkujących tlenek glinu nadal wykorzystuje proces Bayera do rafinacji boksytu.
Oto cztery kluczowe etapy procesu firmy Bayer:
Rozpuszczanie pod wysokim ciśnieniem:
Boksyt miesza się z wodorotlenkiem sodu i ogrzewa pod ciśnieniem. Na tym etapie wodorotlenek sodu selektywnie rozpuszcza tlenek glinu z boksytu, pozostawiając inne minerały w postaci zanieczyszczeń.
filtr:
Zanieczyszczenia są oddzielane i filtrowane z roztworu, tworząc pozostałość zwaną czerwonym szlamem. Po odrzuceniu zawiesiny tlenek glinu przekształca się w glinian sodu.
opad atmosferyczny:
Roztwór glinianu sodu ochładza się i wytrąca w stałą, krystaliczną postać wodorotlenku glinu.
Prażenie:
Kryształy wodorotlenku glinu są myte i podgrzewane w kalcynatorze, w wyniku czego powstaje czysty tlenek glinu – piaszczysty biały materiał zwany tlenkiem glinu.
Zanieczyszczenia lub czerwony szlam pozostały po procesie produkcji tlenku glinu stanowią poważny problem dla środowiska. W rzeczywistości na każdą tonę tlenku glinu wyprodukowaną w fabryce tlenku glinu powstaje 1,2 tony czerwonego szlamu, a ilość czerwonego szlamu zmagazynowanego obecnie na świecie przekracza 3 miliardy ton.
Chiny są drugim co do wielkości producentem boksytów i największym importerem, dostarczającym ponad połowę światowego tlenku glinu.
Do największych producentów tlenku glinu należy kilka głównych krajów produkujących boksyt, w tym Australia, Brazylia i Indie, ale żaden nie może się równać z Chinami.
Tlenek glinu ma zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, w tym w tworzywach sztucznych, kosmetykach i produkcji chemicznej. Oczywiście duża jego część jest wysyłana do hut, gdzie produkowane jest aluminium.
3
Faza trzecia: Produkcja aluminium
Tlenek glinu przekształca się w aluminium w wyniku redukcji elektrolitycznej. Oprócz samego tlenku glinu kluczem w procesie produkcyjnym jest inny minerał zwany kriolitem i duże ilości energii elektrycznej. Oto prosty przegląd działania wytapiania aluminium:
W piecu do wytapiania aluminium setki ogniw elektrolitycznych wypełnia się stopionym kriolitem.
Następnie do ogniw elektrolitycznych dodaje się tlenek glinu (składający się z dwóch atomów glinu i trzech atomów tlenu), a silny prąd rozrywa wiązania chemiczne między atomami glinu i tlenu.
Reakcja elektrolizy powoduje wytrącenie się czystego ciekłego aluminium na dnie ogniwa elektrolitycznego, które jest następnie oczyszczane i odlewane w produkty aluminiowe o różnych kształtach i rozmiarach.
Chiny dominują w światowej produkcji aluminium i są największym konsumentem. Sąsiadujące Indie są drugim co do wielkości producentem, a ich produkcja stanowi zaledwie jedną dziesiątą wielkości Chin.