+31 (0) 492 56 10 50
info@roval.eu
Direct offerte opvragen

Kwaliteit > Grondstof tot materiaal

Grondstof tot materiaal

Aluminium wordt door de grote affiniteit met zuurstof en halogenen (jodium, chloor, broom) altijd in gebonden vorm aangetroffen; als oxide of als zout. Zuurstof en silicium zijn de meest voorkomende elementen in de aardkorst: respectievelijk 48% en 26%, daarna komt aluminium met 8% (zie onderstaande tabel).

 

Enige elementen in de aardkorst

Hoeveelheid in massa %

Zuurstof (O)

48

Silicium (Si)

26

Aluminium (Al)

8

IJzer (Fe)

4

Calcium (Ca)

3

Natrium (Na)

2

Kalium (K)

2

Magnesium (Mg)

2

Titanium (Ti)

1

Overige metalen

1


Tabel 1
Bron: Gevels & Architectuur - Just Renckens - TU Delft


Alhoewel gebonden aluminium volop voorhanden is, zijn de plaatsen waar winbare hoeveelheden aanwezig zijn minder talrijk. Voor een economische winning van aluminium dient de delfstof tenminste 25% aluminium te bevatten. Erts wordt gedefinieerd als een delfstof die een economisch winbare hoeveelheid metaal bevat.

Bauxiet wordt gevormd door chemische verwering van oppervlaktegesteente; daardoor zijn aluminiumverbindingen neergeslagen en zijn andere elementen opgelost en door het oppervlaktewater afgevoerd. Dit proces vindt plaats in warme en vochtige gebieden aan de oppervlakte van de aardkorst.

Bauxiet wordt onder andere gewonnen in de Balkan, Jamaica, Suriname, Zuid-Afrika en Australië. De gemiddelde samenstelling van bauxiet ziet er als volgt uit:

 

Bauxiet bevat ongeveer

Hoeveelheid in massa %

Aluminiumoxide (Al203)

55 - 60

IJzeroxide (Fe203)

tot 28

Siliciumoxide (Si02)

tot 6

Titaanoxide (Ti02)

tot 3

Chemisch gebonden water

12 - 30


Tabel 2


Fabricage van aluminium producten geschiedt vrijwel overal ter wereld. De hoge waarde en het relatief lage transportgewicht maken het mogelijk dat de fabricage nauwelijks plaatsgebonden is. Wel plaatsgebonden zijn de producten van primair aluminium. Het onttrekken van de aluinaarde aan het bauxiet geschiedt doorgaans nabij de bauxietwinning.

Aluminium kan niet zoals ijzer door reductie met koolstof "vrijgemaakt" worden. De affiniteit van aluminium met zuurstof is daarvoor te groot. Voor de economische omzetting van aluinaarde in zuiver of primair aluminium wordt het elektrolyseproces toegepast. Hiervoor is elektriciteit nodig en daarom zijn de aluminiumproductiebedrijven van oudsher gebonden aan plaatsen waar elektrische energie goedkoop is en ook relatief schoon kan worden opgewekt. Het meest economisch en het minst milieubelastend is het stroom te betrekken van een waterkrachtcentrale. Het omsmelten van aluminiumproducten tot hergebruik of secundair aluminium vergt relatief weinig energie (slechts 5% van de energie die nodig is bij de productie van aluminium uit bauxiet) en kan in principe overal plaatsvinden waar voldoende aanbod is van (ingezameld) gebruikt aluminium.

Nederland beschikt over meerdere producenten van primair aluminium (primaire smelters). Daarnaast zijn er in Nederland een tiental producenten van secundair aluminium (secundaire smelters). Aluminium wordt vrij verhandeld via de Londense beurs (LME), zodat de herkomst van het gebruikte aluminium nooit precies bekend is.


Afbeelding invoegen


Figuur 1


Afbeelding invoegen


Figuur 2


Bron: Gevels & Architectuur - Just Renckens - TU Delft


Het vloeibare aluminium wordt in grote transportcontainers naar de gieterij vervoerd en daar in ovens geschonken, of eerst in grote blokken, T-staven of broodjes gegoten en vervolgens in een oven gesmolten. In de oven worden legeringbestanddelen toegevoegd en daarna worden er halffabrikaten gegoten: broodjes, walsplakken of extrusie-billets. In vergelijking met andere veelgebruikte metalen is voor de productie van één kilogram primair aluminium veel energie nodig. Voor de productie van één kilogram secundair aluminium is echter relatief weinig energie nodig.

Van materiaal tot halffabrikaat

Onder omvormen verstaat men het proces waarbij de vorm van het uitgangsmateriaal doelmatig wordt gewijzigd door middel van niet-verspanende bewerkingen. Omvormingstechnieken zijn onder andere: walsen (plaatmateriaal), extruderen (profielmateriaal), dieptrekken (plaatmateriaal), kanten, zetten (plaatmateriaal), buigen (plaat- en profielmateriaal) en smeden. Alleen de omvormingstechnieken extruderen en walsen zullen hieronder behandeld worden.

Extruderen
Extruderen is het warm omvormen van materiaal (extrusiebillets) tot profiel door het verwarmde materiaal onder druk door een vormopening in een matrijs te persen. Voor de bouw is het extrusieprofiel de meest voorkomende materiaalvorm.

Walsen
Dit proces kan warm en koud uitgevoerd worden. De walsplakken worden t.b.v. het uitwalsen verwarmd tot ca. 500°C. Door het walsen ontstaat door wrijving warmte. Daarom wordt tijdens het warmwalsen de band gekoeld met een water/olie-emulsie (tevens voor smering van de wals). Hierdoor verbetert ook de vlakheid van de aluminiumband. Na het warmwalsen wordt de band opgerold en naar de koudwalsstraat vervoerd.In het koudwalsproces worden de uiteindelijke dikte, hardheid en oppervlaktekwaliteit van de plaat verkregen.

De billets dienen met de juiste chemische samenstelling en goed gehomogeniseerd aangeleverd te worden. Onvolkomenheden in de billet mogen niet voorkomen, want dit uit zich direct in het geëxtrudeerde profiel. De matrijzen hebben een bepaalde levensduur - de standtijd - waarna ze gerepareerd of vervangen dienen te worden. Door slijtage van de matrijs nemen de wanddiktes en de oppervlakteruwheid van de geëxtrudeerde profielen langzaam toe. De profielen dienen strak, recht, vormjuist, zonder veel extrusie- en grafietstrepen afgeleverd te worden. De toegelaten afwijkingen zijn in tal van normen geregeld. De kwaliteit van het geëxtrudeerde profiel is afhankelijk van procescondities (procesbeheersing), kwaliteit van de extrusiebillet (de samenstelling, zuiverheid en homogeniteit van de billet), kwaliteit van de matrijs, kwaliteit van de behandeling na het extruderen: koelen, strekken en verouderen.

Eigenschappen van aluminium

Als we aluminium vergelijken met andere materialen, dienen we rekening te houden met het gewicht dat voor bepaalde toepassingen nodig is. Het gewicht van aluminium bedraagt eenderde van dat van staal, maar om een vergelijkbare sterkte en stijfheid te bereiken, bedraagt het gewicht van de aluminium uitvoering ongeveer de helft van het gewicht van de stalen uitvoering. Een ander aspect is de herbruikbaarheid van het gekozen metaal na elke levenscyclus. Aluminium wordt door de relatief hoge schrootwaarde veel ingezameld voor hergebruik. De energiebalans op langere termijn is daardoor positief.

De geringe soortelijke dichtheid en het zilverachtige uiterlijk zijn opvallende eigenschappen van aluminium, evenals de grote corrosiebestendigheid. Door legeren, vervormen en warmtebehandeling kan de mechanische sterkte van het metaal verhoogd worden, waardoor relatief lichte en sterke constructies gerealiseerd kunnen worden. Aluminium heeft een hoog thermisch en elektrisch geleidingsvermogen, het is magnetisch neutraal, het reflectievermogen is groot. De bewerkbaarheid van aluminium is goed; dezelfde technieken kunnen worden gebruikt als voor staal. Daarnaast is er nog het extrusieproces voor het vervaardigen van aluminium profielen. Een kenmerk van aluminium is het behoud van de mechanische eigenschappen onder zeer lage temperaturen. Deze waarden gaan nauwelijks achteruit.

Zuiver aluminium heeft door de onmiddellijke vorming van een dunne gesloten oxidelaag, 0,01 groeiend tot 0,2 micron, een hoge corrosieweerstand. Noch het materiaal noch de corrosielaag is giftig, waardoor aluminium ook gebruikt kan worden in de voedingsmiddelenindustrie. Aluminium is een amphoteer: van het element bestaan zowel verbindingen met zure als met basische eigenschappen, zowel oxiden als hydroxiden, die zowel als zuur en als base kunnen optreden. Praktisch betekent dit, dat aluminium aangetast kan worden door zowel een zure als basische belasting. Schoonmaakmiddelen dienen dan ook zo neutraal mogelijk te zijn. Technisch zuiver aluminium (99,0-99,7%) is in het algemeen te zacht voor constructieve toepassingen. Door het aluminium te legeren en eventueel te harden kunnen de eigenschappen, waaronder de mechanische, verbeterd worden.

Bron: Gevels & Architectuur - Just Renckens - TU Delft


Stap 1

Uit bauxiet wordt volgens het Bayerproces technisch zuiver aluminiumoxide (aluinaarde of alumina) geproduceerd. Deze processtap wordt meestal in de buurt van het winningsgebied uitgevoerd. De hoeveelheid aluinaarde is ongeveer de helft van de gebruikte hoeveelheid bauxiet. Het restmateriaal, "red mud", "Rotschlamm" of dodekop genaamd, wordt in bekkens met CO2 uit de lucht geneutraliseerd en vervolgens ter plaatse gestort. De aluinaarde wordt voor de verdere bewerking meestal naar het land van afname getransporteerd.

Stap 2
Door elektrolytische reductie wordt aluinaarde volgens het Hall-Héroultproces gesplitst in technisch zuiver of primair aluminium (>99%) en restproducten, voornamelijk koolmonoxide (CO) en kooldioxide (CO2). De productie van aluminium geschiedt in een continue elektrolyseproces. Door het oplossen van aluminiumoxide in vloeibaar kryoliet wordt het smeltpunt van aluminiumoxide van ca. 2100°C verlaagd naar ca. 950°C, het smeltpunt van het mengsel. Uit vier ton bauxiet wordt ongeveer één ton primair aluminium gewonnen (figuur 2).
Bron: Gevels & Architectuur - Just Renckens - TU Delft

Zoeken op Roval

Volg ons op:
© 2008 - 2019 roval.nl - All rights reserved
All trademarks, slogans, text or logo representation used or refered to in this website are the property of their respective owners. Sitemap

Design: tableaux mediamakers