Hvordan fremstilles aluminium? Fra råmateriale til færdigt produkt

Trin 1: Udvinding af bauxit

Der er masser af aluminium i jordskorpen, cirka 8 procent af vægten. Det råmateriale, der bruges til produktion af aluminium, kaldes bauxit, som er en blanding af forskellige mineraler. Bauxit dannes, når visse aluminiumholdige bjergarter forvitrer under tropiske forhold, og udvindes hovedsageligt i tropiske og subtropiske områder som Australien, Brasilien og Guinea, hvor der kan være op til 20-30 % bauxit i jorden eller som fast bjergarter. Der findes ikke bauxit i Sverige. Risikoen for, at bauxit udtømmes, anses for at være praktisk talt ikke eksisterende. Bauxit udvindes gennem minedrift, hvor jord og sten fjernes for at nå bauxitforekomsterne. Efter udvindingen transporteres bauxit til oxidfabrikker, som ofte ligger tæt på bauxitminerne. Udvindingen påvirker miljøet gennem landskabsændringer og tab af levesteder, men mange virksomheder arbejder i

dag aktivt på at reducere denne påvirkning gennem rehabilitering af minedriftsområder og genplantning.

Trin 2: Fra bauxit til aluminiumoxid

I oxidationsanlæggene omdannes bauxit til aluminiumoxid gennem en proces kaldet Bayer-processen. Bauxit males og blandes med natriumhydroxid under høj temperatur og tryk, hvilket opløser aluminiumoxidet. Opløsningen adskilles derefter fra de faste rester, og aluminiumoxidet udvindes ved afkøling og krystallisering af opløsningen.

Trin 3: Elektrolyse – fremstilling af aluminium

Aluminiumoxid omdannes til aluminium gennem en elektrolytisk proces, der kaldes Hall-Héroult-processen. Aluminiumoxidet opløses i smeltet salt ved en temperatur på ca. 960 grader Celsius inde i en stor elektrolytisk celle. Ved hjælp af en elektrisk strøm

omdannes aluminiumoxidet til smeltet aluminium, som synker til bunden. Det smeltede aluminium formes til barrer, der er egnede til valsning eller ekstrudering. Barrer med et rektangulært tværsnit produceres normalt til valsning, og barrer med et cirkulært tværsnit til ekstrudering. Derefter tilsættes legeringsmaterialer til aluminiummet for at give det forskellige egenskaber.

Trin 4: Ekstrudering og efterbehandling

Ekstrudering, eller ekstruderingsstøbning, er en teknik, hvor profiler presses ud af en aluminiumbarre. Det er en omkostningseffektiv måde at fremstille stænger, rør og profiler på. Den runde aluminiumbarre skæres til den ønskede længde og opvarmes derefter til en høj temperatur – cirka 450-500 grader. Barren presses derefter gennem en værktøjsform, der giver profilen den ønskede form. Det minder lidt om at presse dej gennem en form, når man bager eller leger med modellervoks. Efter presningen afkøles profilen straks med luft eller vand afhængigt af profilens størrelse, form og legering. Når materialet er afkølet, strækkes profilen. Dette gøres for at rette profilen ud og fjerne spændinger fra materialet. Til sidst skæres profilerne til den ønskede længde, inden de sendes videre til ældning. Kold- eller varmaldring giver materialet sin endelige styrke.

Koldaldring udføres ved stuetemperatur, mens varmaldring finder sted ved højere temperaturer. Den anvendte metode afhænger af legeringen. For at opnå den bedste styrke skal nogle legeringer koldaldres i et par dage, før de varmaldres. Tiden kan variere afhængigt af legeringen.

Valsning

Ved fremstilling af aluminiumplader og -bånd reduceres ingotens  /materialets tykkelse ved varm- og koldvalsning. Ved varmvalsning opvarmes ingoten / materialet til en temperatur på ca. 450-550 grader. Ingoten / materialet føres gentagne gange gennem mellemrummet mellem to valser.

Afstanden mellem valserne reduceres gradvist, indtil den ønskede tykkelse er opnået.

Folie fremstilles ved at valse pladen yderligere og til sidst dobbeltvalser folien, hvilket betyder, at folien har en mat og en blank side.

Båndstøbning

Kontinuerlig støbning er en anden metode til fremstilling af spoler til valsning til plader og bånd. Her anvendes smeltet metal, som størkner, når det føres gennem mellemrummet mellem to roterende vandkølede valser. Anden efterbehandling omfatter anodisering, maling eller overfladebehandling for at forbedre korrosionsbestandigheden og udseendet.

Efterbehandling og overfladebehandling af aluminiumsprofiler

Når en aluminiumprofil er ekstruderet i ekstruderingsanlægget / profilpressen, er det ofte nødvendigt med yderligere forarbejdning og overfladebehandling for at fremstille det endelige produkt. Her er nogle almindelige forarbejdningsmetoder og overfladebehandlingsmuligheder med en kort forklaring af, hvad de indebærer:

Forarbejdningsmetoder:

Skæring: Involverer skæring af profilen til den ønskede længde med høj præcision.

Tromling: Anvendes til at fjerne skarpe kanter ved at rotere profilen sammen med slibemidler i en tromle.

Børstning: Renser og polerer overfladen ved at børste urenheder væk og skabe en ensartet overfladefarve.

Hulskæring og stansning: Skaber åbninger og mønstre i profilen ved at presse eller stanse dele af materialet ud.

CNC-bearbejdning: CNC-bearbejdning er en fuldautomatisk proces, hvor computerstyrede maskiner bruges til at forme og skære aluminiumdele med høj præcision. Dette gør det muligt at skabe komplekse og præcise former og detaljer i aluminium med ensartede resultater. De anvendte maskiner har 3, 4 eller 5 akser. 5-akset maskinerne bruges til profilbearbejdning, og nogle maskiner kan bearbejde profiler op til 6 meter i længden.

Overfladebehandlingsmuligheder:

Anodisering: Forbedrer korrosionsbestandighed og holdbarhed ved at skabe en tykkere oxidfilm på overfladen. Det giver også mulighed for farvning.

Pulverlakering: En form for tør maling, der påføres som et frit flydende pulver og derefter hærdes under varme. Dette giver en hård, holdbar overflade, der er modstandsdygtig over for pletter, falmning og ridser.

Gennem disse forarbejdnings- og overfladebehandlingsmetoder kan aluminiumprofiler tilpasses til specifikke anvendelser og krav til holdbarhed, udseende og funktionalitet afhængigt af, hvordan de skal bruges.

Genanvendelse af aluminium

Aluminium kan genanvendes i det uendelige uden at miste kvalitet. Processen indebærer indsamling og sortering af skrot, kasseret materiale og affald, som derefter smeltes om og renses til genbrug. Genbrug reducerer behovet for råmaterialer og energi (omsmeltning kræver kun ca. 5 % af den energi, der kræves til produktion af primært aluminium) og er derfor både økonomisk og miljømæssigt fordelagtigt.

Aluminiumproduktion i fremtiden

Hvis vi hos Alutrade skulle forudsige fremtiden for aluminiumproduktion og hvad der vil blive stadig vigtigere, tror vi, at fokus primært vil være på miljøspørgsmål og effektivitet. Elektrolyse er en meget energikrævende proces, så det er vigtigt at finde vedvarende og bæredygtige energikilder og gøre processen så effektiv som muligt. I dag ser vi, at der er store forskelle rundt om i verden med hensyn til de anvendte energikilder, hvor Europa ofte er førende. Vi tror og håber, at efterspørgslen efter aluminium produceret på en klimavenlig måde vil drive udviklingen i lande og områder, der endnu ikke har gennemført overgangen. Den energi, der kræves til ekstrudering, overfladebehandling og forarbejdningsmetoder for aluminium, er også en vigtig komponent, og hos Alutrade forsøger vi altid at vælge leverandører, der så vidt muligt bruger vedvarende energikilder.

En anden udfordring er, at efterspørgslen efter genanvendt aluminium er stor. Hele 75 % af alt aluminium, der nogensinde er produceret, er stadig i brug, hvilket betyder, at der er hård konkurrence om materialet. Det er positivt, at så mange mennesker ønsker og efterspørger genanvendt materiale, men i takt med at miljøbevidstheden øges og efterspørgslen vokser, kan det føre til mangel på genanvendt aluminium. Det er derfor

særligt vigtigt, at primært aluminium også produceres på den bedst mulige måde, set ud fra et miljø- og energiperspektiv, for at imødekomme efterspørgslen efter miljøvenligt aluminium.