Sebbene l'alluminio sia il metallo più comune del pianeta, non si trova in forma pura sulla Terra. A causa della sua elevata attività chimica, gli atomi di alluminio si combinano facilmente con altre sostanze. Tuttavia, questo metallo non può essere ottenuto fondendo il minerale in una fornace, come avviene per il ferro, ad esempio. Il processo di produzione dell'alluminio è molto più complicato.
Cos'è l'alluminio e dove si estrae?
La produzione di alluminio si divide in tre fasi principali: l'estrazione della bauxite - un minerale contenente alluminio -, la sua trasformazione in allumina e, infine, la produzione del metallo puro tramite elettrolisi - la scomposizione dell'allumina nelle sue parti costitutive sotto l'azione di una corrente elettrica. Da 4-5 tonnellate di bauxite si ottengono 2 tonnellate di allumina, da cui si produce 1 tonnellata di alluminio. Per quanto riguarda l'alluminio, esistono diversi tipi di minerali di alluminio nel mondo. È anche importante sapere di cosa è fatto l'alluminio. La principale materia prima per la produzione di questo metallo è la bauxite. Si tratta di una roccia composta principalmente da allumina mista ad altri minerali. La bauxite è considerata di alta qualità se contiene più del 50% di allumina.
Le riserve globali di bauxite sono stimate in 18,6 miliardi di tonnellate. Ai livelli di produzione attuali, questo quantitativo fornisce il fabbisogno di alluminio per più di un secolo. Circa il 90% delle risorse mondiali di bauxite è concentrato nei Paesi tropicali e subtropicali, il 73% dei quali si trova in cinque Paesi: Guinea, Brasile, Giamaica, Australia e India.
Nella maggior parte dei casi, la bauxite viene estratta a cielo aperto, utilizzando attrezzature speciali per "tagliare" il minerale strato per strato dalla superficie e trasportarlo per la successiva lavorazione. Tuttavia, ci sono luoghi nel mondo in cui il minerale di alluminio si trova molto in profondità e per estrarlo è necessario costruire delle miniere.
Produzione di ossido di alluminio
Il passo successivo nella catena di produzione è la trasformazione della bauxite in allumina - l'ossido di alluminio Al 2 O 3, una polvere bianca e friabile. Il metodo principale di produzione dell'allumina nel mondo è il metodo Bayer, scoperto più di un secolo fa, ma ancora attuale: circa il 90% dell'allumina mondiale viene prodotto in questo modo. Questo metodo è molto economico, ma può essere utilizzato solo quando si lavora bauxite di alta qualità con un contenuto relativamente basso di impurità, soprattutto silice. Secondo il metodo Bayer, l'idrossido di alluminio cristallino, che fa parte della bauxite, si scioglie bene ad alte temperature in una soluzione di soda caustica (base caustica, NaOH) ad alte concentrazioni, e quando la temperatura e la concentrazione della soluzione diminuiscono, cristallizza nuovamente. Le sostanze estranee contenute nella composizione della bauxite (la cosiddetta zavorra) non si trasformano in forma solubile, né ricristallizzano e precipitano prima che avvenga la cristallizzazione dell'idrossido di alluminio. Sappiamo quindi già cos'è l'alluminio e da cosa è composto. Ora vale la pena di saperne di più sui suoi usi.
Applicazioni dell'alluminio nell'industria e nella vita quotidiana
In fonderia, l'alluminio non solo viene modellato in varie forme, ma anche in leghe. Queste si formano introducendo nell'alluminio diversi metalli (i cosiddetti additivi di lega): alcuni ne aumentano la durezza, altri la densità, altri ancora ne modificano la conducibilità termica, ecc. Come additivi si utilizzano boro, ferro, silicio, magnesio, manganese, rame, nichel, piombo, titanio, cromo, zinco, zirconio, litio, scandio, argento ecc. Oggi, più di 100 gradi di leghe di alluminio sono utilizzati nell'industria.
Le principali applicazioni dell'alluminio sono nell'industria delle costruzioni, nella produzione di apparecchiature elettriche e nei trasporti. Gli oggetti in alluminio si trovano anche nella vita quotidiana. Si tratta, ad esempio, di pentole e posate, ma anche di finestre e porte. Tra gli oggetti in alluminio meno conosciuti ci sono i cavi elettrici e i connettori strutturali.
L'uso più diffuso dell'alluminio è quello dell'edilizia, ma è in crescita anche nell'industria aerospaziale. L'alluminio è estremamente popolare per la costruzione di aerei perché è leggero, forte, resistente alla corrosione, durevole e duttile. La sola riduzione del peso è fondamentale per gli aerei e i veicoli spaziali. Per lo stesso motivo, l'alluminio è ampiamente utilizzato nella produzione di automobili. Ha contribuito a ridurre il peso di auto e camion.
