Oldtidens grekere og romere kjente til aluminiumsalter, men først i 1808 ble metallet aluminium identifisert av den engelske kjemikerenHumphry Davy.Friedrich Wöhler er vanligvis kreditert som stoffets oppdager da han i 1827 isolerte aluminium i ren form. Den danske fysikeren og kjemikerenHans Christian Ørsted fremstilte aluminium 2 år tidligere, men i relativt uren form. Pierre Berthier oppdaget aluminium ibauksitt og greide å utvinne det. I 1846 forbedret franskmannen Henri Etienne Sainte-Claire Deville metoden Wöhler hadde brukt, og beskrev dette i 1859 i boken «De l'aluminium, ses propriétés, sa fabrication».
Før dagens fremstillingsprosess ble utviklet, var aluminium meget vanskelig å utvinne. Dette gjorde at rent aluminium var dyrere enngull. Aluminiumsbarrer ble utstilt sammen med de franskekronjuvelene ved verdensutstillingenExposition Universelle,Paris i1855, ogNapoleon III av Frankrike skal etter sigende ha hatt et sett med aluminiumstallerkener reservert for sine mest betydningsfulle gjester.
Humphry Davy foreslo å kalle stoffet foralumium, og senerealuminum etter mineralet alumina (aluminiumoksid). I 1812 skrev en leser et innlegg i det britiske tidsskriftet «Quarterly Review» der han foresloaluminium som hadde en mer «klassisk klang» ennaluminum. Amerikanerne innførte navnetaluminium siden det passet inn i standardformatet iperiodesystemet. I «Websters Dictionary» fra 1828 heter grunnstoffet aluminium, men i 1892 brukteCharles Martin Hall navnetaluminum i en reklame for sin nye elektrolysemetode for fremstilling av aluminium, på tross av at stavemåten med-ium var brukt på patentsøknadene hans. Stavemåtenaluminium blir iNord-Amerika referert til som «britisk stavemåte».
Aluminium er et metalliskgrunnstoff med en sølvfarget glans. I kontakt med luft dannes et tyntoksidasjonssjikt på overflaten som forhindrer viderekorrosjon. Aluminium veier omtrent en tredjedel avstål ogkobber.
I ren form er aluminium mykt og har lav styrke. For de fleste anvendelser benyttes derforaluminiumlegeringer som er smibare og lette å bearbeide imaskiner og ved støpning. Aluminium har utmerket korrosjonsmotstand og holdbarhet. Det er ikkemagnetisk.
Naturlig forekommende aluminium består utelukkende av den stabileisotopen27Al. I tillegg er 21 kunstig fremstilte ustabile (og dermedradioaktive) isotoper kjent. Den mest stabile av disse er26Al medhalveringstid 717 000 år. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 5 minutter, og de fleste kortere enn 10 sekunder.[1]
Aluminium finnes i en rekke mineraler, blant andrefeltspat – som er et av de vanligste mineralene i jordskorpen. Ren aluminium fremstilles fra jordartenebauksitt (bauxitt) oglateritt.
I 2007 var verdensproduksjonen på 38 millionertonn. De største produsentlandene varKina (12 millioner tonn),Russland (4,2 millioner tonn),Canada (3,1 millioner tonn) ogUSA (2,6 millioner tonn). Norge produserte i 2007 1,1 millioner tonn, og havnet på 8.-plass på listen over verdens største aluminiumsprodusenter. Det ble i 2007 gjenvunnet omkring 3,5 millioner tonn aluminium.[2]
Aluminium er et av de vanligste elementene i jordskorpa, men er likevel svært sjeldent å finne i metallisk form. Årsaken er at aluminium er et svært reaktiv grunnstoff som danner en kraftig kjemisk binding med oksygen. En eventuell direkte reduksjon av aluminiumoksid til aluminium ved hjelp av karbon (karbotermisk), som er en vanlig prosess for flere andre metaller, vil derfor ikke være mulig fordi aluminium har en sterkere oksygen-affinitet enn karbonet.
Det er imidlertid en teoretisk mulighet for å utnytte at det dannes aluminiumkarbid (Al4C3) som mellomtrinn i den karbotermiske reaksjonen. Aluminiumkarbidet kan gi aluminium metall ved temperaturer på mellom 1 900 og 2 000 °C
Den industrielle framstillingen av aluminium foregår i dag ved elektrolyse i en flytende saltløsning, også kalt «bad» eller «smelte». Aluminiumoksid i pulverform løses da opp i et «bad» som stort sett består av kryolitt, aluminiumfluorid og kalsiumfluorid ved en temperatur på rundt 950-960 °C.
Kryolitt fins som et naturlig mineral i små mengder på Grønland og var i sin tid nøkkelen til Hall-Heroultprosessens suksess. Mineralet har noen svært unike egenskaper som i praksis gjør det til det eneste brukbare valget som elektrolytt i prosessen. Det er bl.a i stand til å løse opp aluminiumoksid, som er et svært stabilt keramisk materiale, det leder elektrisk strøm og har en tetthet i flytende form som er lavere enn flytende aluminium.
Navnet kryolitt betyr «kald stein» fra gresk cryos = kald og lithos = stein, noe som sannsynligvis skyldes at mineralet kun finnes på Grønland. I dag er det naturlige mineralet uten betydning for prosessen fordi kryolitt i praksis dannes i dagens Al-elektrolyseceller ved at aluminiumfluorid tilsettes «badet» for å nøytralisere effekten av den natriumoksiden som kommer inn som en forurensning i aluminiumoksidet.
Begge elektrodene i en elektrolysecelle består av karbon. «Anoden», som er den positive polen i elektrolysecella er imidlertid et forbruksmateriale, mens «katoden» – som er den negative polen – er et ildfast foringsmateriale av svært høy kvalitet. Katoden utgjør bunnforinga i elektrolysecella og skal helst vare i flere år før den må omfores.
Når aluminiumoksidet løses opp i det flytende kryolittbadet så dannes det ioner, dvs molekyler med elektrisk ladning. Disse kan bevege seg rundt i «badet». Når man setter på et elektrisk felt mellom to elektroder vil de positivt ladede ionene bevege seg eller «migrere» mot den negative elektroden, mens de negativt ladede ionene beveger seg mot den positive elektroden.
De ionene som dannes i badet ved oppløsningen kan være svært komplekse, men det viktigste er prinsippet om at negativt ladede oksygenholdige ioner trekkes mot anoden, der de reagerer med karbon og går ut av cella, mens aluminium dannes av andre ioner på katodeoverflaten, som er fysisk adskilt ifra anoden og er fritt for oksygen. På denne måten «splittes reaksjonen i to» og man omgår problemet med aluminiums enorme oksygenaffinitet.
Hovedreaksjonene kan formuleres slik :
På katoden :AlF3 + 3Na+ + 3e = Al + 3NaF
På anoden :½Al2O3 + ¾C + 3NaF = AlF3 + ¾CO2 + 3Na+ + 3e
Norge er blant verdens største aluminiumprodusenter på grunn av rikelig tilgang på elektriskenergi.Norsk Hydro,Alcoa ogAlcan har til sammen sjusmelteverk fraLista i sør tilMosjøen i nord. Det faktum at norsk aluminium framstilles ved hjelp av miljøvennlig vannkraft gjør at CO2-utslippet per tonn Al blir bare 1/10 av utslippet ifra et smelteverk som drives med strøm ifra et kullkraftverk, noe som er vanlig i f.eks Kina.
Aluminiumsstøv kan føre til lungeforandringer i form av økt bindevevsdannelse ogemfysem. Akutt kan man fåmetallfeber og irritasjon i luftveier og i øynene. Vedsveising av aluminium vil også andre legeringselement forgasses og er forbundet med betydelig helsefare hvis ikke friskluftmaske brukes.
