Was ist der Bayer-Prozess?
Das Bayer-Verfahren ist ein industrielles Verfahren, bei dem Bauxit zu Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid gereinigt wird. Dieses Verfahren, benannt nach Karl Bayer, der es Ende des 19. Jahrhunderts entwickelte, ist ein wesentlicher Zwischenschritt bei der Herstellung von Aluminiummetall. Aluminiumoxid wird durch eine Reihe kontrollierter chemischer Reaktionen aus Bauxit, einem natürlich vorkommenden Aluminiumerz, hergestellt. Der Bayer-Prozess umfasst drei Hauptschritte: Extraktion, Fällung und Kalzinierung.
Bauxit enthält die aluminiumhaltigen Mineralien Böhmit, Gibbsit und Diaspor. Um diese Mineralien und das darin enthaltene Aluminiumoxid zu extrahieren, muss das Bauxit in kleine Partikel zermahlen und in Natriumhydroxid, einer ätzenden Flüssigkeit, gelöst werden. Während dieses Aufschlussprozesses werden Dampf und Druck angewendet. Aluminiumoxid in den Mineralien reagiert mit Natriumhydroxid unter Bildung von Natriumaluminat.
Einige Bauxitbestandteile wie Eisenoxide und -silikate lösen sich während der Verdauung nicht auf. Diese Substanzen erzeugen eine Aufschlämmung aus rotem Schlamm, der durch einen als Absetzen bezeichneten Prozess von der aluminiumoxidhaltigen Flüssigkeit abfiltriert wird. Rotschlamm wird gewaschen, um das ursprüngliche Natriumhydroxid zu recyceln, und wird schließlich in Auffangteichen gelagert. Da es nicht recycelt werden kann und extrem schwierig zu entsorgen und zu lagern ist, ist Rotschlamm ein Abfallproblem für Produktionsstätten, die das Bayer-Verfahren anwenden.
Die Ausfällung ist der nächste Schritt nach der Extraktion. Beim Abkühlen fällt Aluminiumhydroxid aus der Aluminiumoxidmischung aus. Es verfestigt sich in diesem Kristallzustand, indem es Aluminiumoxidkristalle um „Samen“ von Aluminiumoxid bildet, Partikel, die in den Verarbeitungstanks suspendiert wurden, um das Kristallwachstum zu fördern. Die gröberen Aluminiumoxidkristalle werden für den nächsten Schritt entfernt, während die kleineren, feineren Körner als Keime für die Fällungsreaktion wiederverwendet werden.
Der letzte Schritt im Bayer-Verfahren ist die Kalzinierung. Das Präzipitatgemisch aus dem vorhergehenden Schritt wird auf eine Temperatur von etwa 1.922ºF (1.050ºC) erhitzt. Dies bewirkt, dass das Aluminiumhydroxid Feuchtigkeit in Wasserdampf abgibt und sich chemisch in Aluminiumoxid, das Endprodukt, zersetzt. Idealerweise sind die erzeugten Aluminiumoxidpartikel klein und fein, ungefähr so groß wie Sandkörner.
Fast das gesamte Aluminium der Welt wird aus Aluminiumoxid hergestellt, das nach dem Bayer-Verfahren hergestellt wird. Nachdem das Aluminiumoxid von Bauxit gereinigt worden ist, wird es zu Aluminiummetall geschmolzen. Die Verwendungsmöglichkeiten von Aluminium sind vielfältig und reichen von Verbraucherverpackungen über Autoteile bis hin zu Farben, Kosmetika und sogar Pharmazeutika. Das vermehrte Recycling von Aluminium hat dazu beigetragen, das Problem des Rotschlammabfalls zu lindern, da nicht mehr so oft wie in der Vergangenheit neues Aluminiumoxid produziert wird.