UVOD
Aluminijum je hemijski element treće grupe periodnog sistema elemenata D. I. Mendeljejeva
sa rednim brojem 13 i atomskom masom 26,98. Jedini stabilni izotop mu je
27
Al. Izotop
26
Al je
radioaktivan, ali se može naći u prirodi. Vreme poluraspada izotopa
26
Al iznosi oko 716.000 godina,
ali se u prirodi javlja samo u tragovima. Stvara se iz argona u Zemljinoj atmosferi putem spalacije
uzrokovane protonima iz kosmičkih zraka. Izotopi aluminijumuma su naši praktičnu primenu u
brojnim oblastima kao što su određivanje starosti okeanskih sedimenata, manganovih nakupina,
glečerskog leda, kvarca u stenama i meteorita.
U poređenju sa drugim metalima, aluminijum nije poznat dugo u istoriji. Hamfri Dejvi je opisao
ovaj element 1808. godine kao
aluminium
kada je pokušao da ga izdvoji. Hans Kristijan Ersted je
uspešno izdvojio aluminijum 1825. godine putem reakcije aluminijum hlorida (AlCl
3
) sa kalijum
amalgamom, pri čemu je kalijum služio kao redukciono sredstvo.
Hans Kristijan Ersted je prvi izdvojio čisti aluminijum
Fridrih Veler je koristio istu metodu 1827. godine, ali je za redukciju koristio metalni kalijum te
je tako dobio čišći aluminijum. U to vreme aluminijum je vredio više od zlata. Sen Kler Devil je
unapredio Velerov proces 1846. godine te ga je objavio u knjizi 1859. godine. Tim poboljšanim
procesom povećan je prinos aluminijuma iz rude, što je dovelo da cijena aluminijuma za deset
godina opadne za 90%. Godine 1886. Čarls Martin Hol i Pol Erut, nezavisno jedan od drugog, razvili
su proces za proizvodnju aluminijuma putem elektrolize, koji je danas nazvan po njima Hol-Erutov
proces. Tri godine kasnije, 1889. Karl Jozef Bajer je razvio proces koji se po njemu zove Bajerov
proces kojim se i danas u velikoj meri dobija aluminijum u industrijskim količinama. U tom
vremenu, aluminijum je bio u centru pažnje nauke i javnosti uopšte, da je po njemu nazvan i jedan
brod izrađen 1894. godine.
Ime elementa je izvedeno iz latinske reči
alumen
što znači stipsa. Na germanskom govornom
području koriste se dva imena za element:
aluminium
i
aluminum
. U gotovo svim jezicima sveta
prva varijanta je više zastupljena, dok se druga varijanta
aluminum
koristi više u SAD.
Aluminijum je hemijski aktivan. Pri običnim uslovima reaguje sa kiseonikom iz vazduha i
prekriva se tankim slojem oksida(Al
2
O
3
). Ovaj sloj štiti aluminijum od dalje oksidacije i činin ga
koroziono postojanim. Što je aluminijum čistiji, njegova koroziona postojanost je veća. To se
objašnjava boljim prijanjanjem oksidnog sloja na povšinu metala. Od primesa prisutnih u
aluminiijumu, gvožđe najviše snižava njegaovu korozionu postojanost.
Aluminijum se po nizu osobina razlikuje od drugih metala. Mala gustina, dobra plastičnost,
zadovoljavajuća mehanička čvrstoća, visoka toplotana i električna provodljivost, osnovna su
svojstva koja mu daju širku primenu. Aluminijum je netoksičan, nemagnetičan i koroziono postojan
u mnogim sredinama, a takođe i jeftiniji u odnosu na druge obojene metale. Zahvaljujući ovim
osobinama, aluminijum je našao primenu u mnogim granama savremene thnike. Značajna količina
aluminijuma se koristi u obliku legura sa silicijumom, bakrom, cinkom, manganom i drugim
metalima. Industrijske legure aluminijuma sadrže najmanje dva-tri legirajuća metala koji se uvode
u aluminijum, pre svega radi povećavanja njegove mehaničke tvrdoće.
Legure aluminijuma prerađuju se livenjem i plastičnom deformacijom, pa se zbog toga moraju
posedovati odgovarajuće osobine za ove vidove prerade. Oko 70% od ukupne proizvodnje
prerađuje se plastičnom deformacijom. Ostali deo koristi se za proizvodnju livenih kalupa, praha i
soli. Iz livenih proizvoda dobijaju se fazonski odlivci različitih oblika. Široku primenu imaju liveni
proizvodi od silumina(legura Al-Si sa sadržajem silicijuma kao legirajućeg elementa do 1. 3%)
U današnje vreme, aluminijum i njegove legure koriste se praktično u svim oblastima
savremene tehnike. Značajnu primenu imaju u avionskoj i automobilskoj industriji, u železničkom i
vodenom transportu, građevinarstvu, mašinogradnji, elektrotehnici, hemijskoj industriji, industriji
ambalaže i drugih proizvoda široke potrošnje. Aluminijum visoke čistoće nalazi široku primenu u
novim oblastima savremene tehnike:elektrotehnici, poluprovodničkoj elektronici, radiotehnici itd.
U metalurgiji, aluminijum se koristi kao reducent za dobijanje drugih metala (hroma, kalcijuma,
mangana...) elektrotermičkim postupkom, za proizvodnju umirenih čelika (kao dezoksidans) i za
zavarivanje.
2.
da je Al
2
O
3
u njoj prisutan u takvoj formi koja omogućava njegovo izdvajanje u čistom
obliku,
3.
da se u prirodi nalazi u obliku velikih rudnih tela, odnosno ležišta.
S navedenog stanovišta, aluminijumove rude poređane po ovim zahtevima su: boksit, nefelini,
aluniti, kaolini i gline.
Boksiti
Boksiti su najvažnija ruda aluminijuma iz koje se danas dobija skoro celokupna svetska
proizvodnja glinice i aluminijuma. Po hemijskom sastavu, boksiti su složena polikomponentna
sirovina. Osnovne komponente u njima su minerali: aluminijuma, gvožđa, silicijuma, titana,
kalcijuma i magnezijuma. Po pravilu, boksiti uvek sadrže organske supstance i manje ili veće
količine sumpora. Kvalitet boksita, u smislu korišćenja za proizvodnju glinice, uglavnom se
određuje sadržajem Al
2
O
3
i SiO
2
. Što je sadržaj Al
2
O
3
veći, a sadržaj SiO
2
manji, boksit je boljeg
kvaliteta i obrnuto.
Sa stanovišta Bayerovog postupka proizvodnje glinice, danas se smatra da su boksiti sa
modulom 10 kvalitetni, sa modulom 8-10 takvog kvaliteta da se mogu prerađivati, i sa modulom
ispod 8 lošeg kvaliteta čija prerada nije ekonomski opravdana (Si modul=%Al
2
O
3
/%SiO
2
). Izloženi
kriterijumi važe samo za bemitne i diasporove boksite. Aluminijum je u boksitu prisutan u obliku
hidratisanih oksida: hidralgita (gipsita) - Al(OH)
3
, bemita - AlOOH i diaspora - AlOOH. Pored ovih
minerala, aluminijum se može nalaziti u vidu korunda Al
2
O
3
i različitih alumo silikata. U zavisnosti
od mineraloške forme prisutnog aluminijuma, kao osnovnog minerala, boksiti se dele na:
hidrargitne (gipsane), bemitne, dijasporne i mešovite (hidralgilitno-bemitne i bemitno-dijasporne).
Nefelini
Nefelini su po značaju druga aluminijeva ruda, od koje se kompleksnom preradom u
industrijskom obimu proizvodi glinica. Nefelin u svom sastavu pored Al2O3 sadrži i okside alkalnih
metala Na2O i K2O koji se kompleksnom preradom polazne sirovine dobijaju kao korisni proizvodi.
Aluniti
Aluniti interesantne polimetalične sirovine čijom se preradom mogu dobiti glinica i soli alkalnih
metala, natrijuma i kalijuma. Posvom hemiskom sastavu alunit predstavlja dvojni sulfat
aluminijuma i kalijuma (ili natrijuma) K
2
SO
4
-Al
2
(SO
4
)
3
-4Al(OH)
3
.
Kaolini
Gline i kaolini su najrasoprostranjenije sirovine koje u sebi sadrže aluminijum. Aluminijum je u
glinama sadržan u obliku alumino-silikata kaolinita. Kaolinit kao osnovni nosilac aluminijuma u
glinama može da se obogaćuje u cilju dobijanja bogatije sirovine, koja se može koristiti za dobijanje
glinice i aluminijuma.
Osobine industrijske glinice za elektrolitičko dobijanje aluminijuma
Glinica za proizvodnju aluminijuma treba da zadovolji određene uslove. Neophodno je da ima
visok stepen čistoće, sa što manjim sadržajem oksida metala koji su elektropozitivniji od
aluminijuma (Fe
2
, SiO
2
, TiO
2
), jer se ti metali u procesu elektrolize izdvajaju zajedno sa njim na
katodi i pogoršavaju njegove osobine. Isto tako sadržaj oksida elektronegativnijih metala (Na
2
O do
0.5%) i vode (do 1%), mora biti ograničen jer menjaju sastav elektrolita. U cilju uspešnog
rastvaranja glinica mora da bude određene granulacije. Suviše krupna glinica propada kroz
elektrolit i taloži se na dno elektrolizera. Suviše sitna, pak pliva na elektrolitu, sporo se rastvara i
povećava mehaničke gubitke.
Klasifikacija postupaka za dobijanje glinice
Od postojećih postupaka najširu primenu i najveći značaj u industrijskoj praksi proizvodnje
glinice imaju
bazni postupci
. Pomoću njih se danas proizvodi preko 95% ukupne produkcije glinice
u svetu. Kod baznih postupaka postoji veći broj varijanti od kojih su najznačajnije: 1) hidro-
metalurški, ili tzv. Bayerov postupak i 2) suvi alkalni, ili tzv. Sinter postupak. Suština i jednog i
drugog postupka svodi se na tretiranje polazne sirovine - boksita natrijumovim bazama (NaOH ili
