Výroba primárneho hliníka z bauxitovej rudy

Hliník je možné vyrobiť dvomi spôsobmi - výrobou primárneho hliníka z bauxitovej rudy alebo recykláciou hliníkového šrotu, t.j. výrobou sekundárneho hliníka.

Bauxit a výroba Al2O3 (oxidu hlinitého)

Bauxit je spravidla tvorený zmesou hydratovaných oxidov hliníka (gibsit, diaspor a boehmit). Táto zmes býva „znečistená“ najmä oxidmi železa, kremíka a titánu. Práve oxidy železa dávajú bauxitu typické červeno-hnedé sfarbenie. Kvalita bauxitu sa často posudzuje podľa podielu oxidov kremíka, pretože tie spôsobujú tak straty hliníka ako aj sodíka vznikom kremičitanu hlinito-sodného.

Na výrobu kovového hliníka je potrebný čo najčistejší oxid. Ten sa získa oddelením hydratovaných oxidov hliníka od ostatných zložiek bauxitu v tzv. Bayerovom procese. Hydratované oxidy hliníka, najmä gibsit a boehmit sú dobre rozpustné v horúcom roztoku hydroxidu sodného, zatiaľ čo ostatné oxidy sa buď nerozpúšťajú vôbec alebo len veľmi málo. Po filtrácii sa získa hlinitanový roztok a tuhá fáza (červený kal) – tá po premytí končí na kalovom poli a spôsobuje ekologické problémy. Z hlinitanového roztoku, pri jeho chladnutí, precipituje hydroxid hlinitý vo forme bielej vločkovitej zrazeniny. Tá po dôkladnom premytí postupuje na kalcináciu, kde sa pri teplote 1050 °C hydroxid hlinitý rozloží na vodu a oxid hlinitý, presnejšie na gama - Al2O3, ktorý sa na rozdiel od alfa - Al2O3 dobre rozpúšťa v kryolite. Roztok hydroxidu sodného sa recykluje a v niektorých prípadoch sa v ňom kumulujú stopové prvky, napríklad gálium, ktoré je možné po dostatočnom nakoncentrovaní z roztoku získať. Výroba hliníka je surovinovo náročný proces. Na výrobu 1 tony hliníka sú potrebné 2 tony oxidu hlinitého, ktorý sa dá získať zo 4 ton bauxitu. Znamená to, že na každú tonu kovového hliníka vznikajú 2 tony odpadu (červeného kalu). Tento údaj zdôrazňuje význam recyklácie hliníka nielen z ekologické hľadiska ale aj z pohľadu tvorby odpadov.  

Elektrolýzny proces

Vo finálnej fáze výroby primárneho hliníka – v elektrolýze, sa hliník vyrába tzv. Hall/Herault procesom, v ktorom sa z Al2O3 získa kovový tekutý hliník. Elektrolýza prebieha pri teplote 950 °C vo fluoridovom elektrolyte pomocou elektrického prúdu s vysokou intenzitou. Tento proces prebieha v elektrolýznych peciach, v ktorých uhlíkové katódy tvoria dno pece. Anódy sa nachádzajú na vrchu pece a sú počas procesu postupne spotrebovávané keď reagujú s kyslíkom z Al2O3.

V súčasnosti sa používajú dva typy anód 

• uhlíkový mix pre Soederbergovu technológiu
• vopred vypálené anódy (PBA – pre baked anodes)

Tekutý hliník je v pravidelných intervaloch odpichovaný z pece a transportovaný do odlievárne, kde sa z neho vyrábajú požadované zliatiny pridávaním legovacích prvkov. Následne je očistený od oxidov a plynov a nakoniec odliaty do finálnej formy. 

Konečné podoby primárneho hliníka

• bločky resp. ingoty, určené pre výrobu odliatkov z hliníkových zliatin
• čapy na prietlačné lisovanie, určené pre výrobu hliníkových lisovaných profilov
• ingoty, určené pre výrobu valcovaných produktov.