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(v. alumen, Alaun), das Metall der Thonerde, findet sich nicht gediegen, nimmt aber in
Form von kieselsaurer Thonerde wesentlichen Anteil an der Bildung der Erdrinde, sofern diese Verbindung den Hauptbestandteil der
wichtigsten Mineralien (Feldspat, Glimmer) des Thonschiefers, des Thons, des Lehms und vieler Ackererden bildet. Außerdem kommt
Aluminium als Oxyd und Hydroxyd, als schwefelsaure und phosphorsaure Thonerde, auch als Fluoraluminium (mit Fluornatrium
im Kryolith) vor.
Die Bedeutung des Aluminiums für die Industrie ist bisher eine beschränkte geblieben, weil die hüttenmännische Darstellung
aus dem Thone noch nicht gelingen wollte; man ist vielmehr auf den Bauxit beschränkt, der auch nur im Fabrikbetrieb verarbeitet
werden kann. Man erhitzt gepulverten Bauxit, ein Mineral, welches aus 50 Proz. Thonerde und 25 Proz. Eisenoxyd
mit wenig Kieselsäure und Wasser besteht, mit kalzinierter Soda im Flammofen, laugt die Masse mit Wasser aus und fällt aus der
so erhaltenen Lösung von Thonerdenatron die Thonerde mittels Kohlensäure. Der getrocknete Niederschlag wird mit Steinkohlenteer
und Kochsalz (Chlornatrium) gemischt, zu Kugeln geformt und in vertikal stehen den Thonretorten bei Weißglut
mit Chlor behandelt. Es verflüchtigt sich dann eine Verbindung von
forlaufend
Chloraluminium mit Chlornatrium, welche in einer angekitteten Vorlage durch Abkühlung verdichtet und dann in einem Flammofen
mit 35 Proz. Natrium erhitzt wird. Hierbei tritt nun das Chlor vom Aluminium an das Natrium, und so erhält man metallisches Aluminium. Außer
dem Bauxit wurde eine Zeitlang auch Kryolith aus Aluminium verarbeitet, viel wichtiger aber sind die Bemühungen,
das teure Natrium durch Zink zu ersetzen. Man erhält dabei eine Aluminiumzinklegierung, aus welcher durch wiederholtes Schmelzen
mit Chlornatrium-Chloraluminium das Zink entfernt wird. Die hierzu erforderliche hohe Temperatur hinderte bisher die Anwendung
dieser Methode in der Praxis. In neuester Zeit hat man angefangen, das Aluminium auf elektrolytischem Weg mit
Hilfe einer kräftigen Dynamomaschine aus seinen Verbindungen abzuscheiden.
Das Aluminium ist weiß mit einem Stich ins Bläuliche, es ist etwa so hart wie Silber, läßt sich zu Draht, Blech und dünnster Folie
verarbeiten, nähert sich in seiner absoluten Festigkeit dem Zink, läßt sich gut polieren und besitzt
einen schönen Klang. Das spezifische Gewicht des gegossenen Aluminiums ist 2,56, nach dem Hämmern 2,67 (es ist etwa so schwer
wie ordinäres Glas). Reines Aluminium ist geschmack- und geruchlos, aber ein Gehalt von Silicium, wie ihn das käufliche Aluminium gewöhnlich
besitzt, gibt ihm den Geruch des Gußeisens. Es schmilzt sehr langsam bei 700° (schwerer als Zink, leichter
als Messing), darf aber nur im Kalktiegel oder in einem mit Kohle oder heftig geglühter Thonerde ausgefütterten irdenen Tiegel
unter einer Decke von Chlornatrium geschmolzen werden.
An der Luft verändert sich reines Aluminium nicht, und beim Schmelzen oxydiert es sich nicht bemerkbar, selbst
in der Weißglut verbrennt es nur oberflächlich. Dagegen verbrennt Blattaluminium schon in der Spiritusflamme. Es ist nicht
flüchtig, zersetzt das Wasser nur als Blattaluminium. Es löst sich leicht in Salzsäure, warmer verdünnter Schwefelsäure
und Alkalilauge. Organische Säuren lösen es besonders bei Gegenwart von Kochsalz, weshalb es sich nicht zu
Kochgeschirren eignet.
Von Salpetersäure und schmelzendem Alkalihydrat wird es nicht angegriffen, Salpeter oxydiert es erst in der Weißglut; Schwefelwasserstoff
und Schwefelalkalimetalle sind ganz ohne Wirkung darauf, es läuft daher auch nicht wie das Silber an. Aus den Lösungen vieler
Metalle scheidet es diese regulinisch ab. Mit amalgamiertem Zink gibt es in verdünnter Schwefelsäure ein
galvanisches Element, dessen Strom an Intensität wenigstens dem eines Platinzinkpaars gleichkommt. Das Atomgewicht des Aluminiums
ist 27,04. Man kennt vom Aluminium nur ein Oxyd, Aluminiumoxyd oder Thonerde Al2O3 , und diesem entspricht das
Aluminiumchlorid Al2Cl6 . In allen Aluminiumverbindungen enthält 1 Molekül 2 Atome Aluminium, und
dieser Atomkomplex ist sechswertig.
Zum Löten des Aluminiums benutzt man Zink-Kupfer-Aluminiumlegierungen, und wo die Lötstelle auf Druck und Querziehungen in
Anspruch genommen wird, verkupfert man das Metall vor dem Löten. Aluminium läßt sich auch leicht vergolden und versilbern, während
das Plattieren große Schwierigkeiten darbietet. Der Grabstichel gleitet auf Aluminium aus wie auf Glas, dringt
aber leicht ein, wenn man einen Firnis aus Terpentinöl und Stearinsäure anwendet. Zum Polieren des Aluminiums dient Polierstein,
der in eine innige Mischung von Baumöl und Rum getaucht wird; zum Putzen und Entfetten ist Benzin am geeignetsten. Um Kupfer
galvanisch mit Aluminium zu überziehen, taucht man es in wasserfreies Chloraluminium-Chlornatrium, welches bei
180° schmilzt; als
positive Elektrode zu dem Kupfer dient Aluminium oder ein Cylinder, der aus Kohle und wasserfreier Thonerde geformt
ist. Erhitzt man das mit Aluminium überzogene Kupfer, so verwandelt es sich an der Oberfläche in Aluminiumbronze. Die genannten
Eigenschaften würden dem Aluminium eine vielseitige Verwendung sichern, wenn es billiger
herzustellen wäre. Infolge seines geringen spezifischen Gewichts besitzt es zwar die dreifache Ausgiebigkeit des Kupfers,
Eisens, Messings und Neusilbers und die vierfache des Silbers, die Verwendbarkeit bleibt aber trotzdem eine beschränkte.
Man benutzt Aluminium zu Schmuckwaren (besonders schön ist mattes Aluminium, welches man durch
schwaches Ätzen mit verdünnter Natronlauge und Waschen mit Salpetersäure erhält), zu allerlei Instrumenten, bei denen seine
Leichtigkeit von Nutzen ist (Operngläser, Fernrohre, Indikatoren, Anemometer, Spiegelsextanten, Wagebalken, Fassungen für Magnetsysteme,
chirurgische Apparate, kleine Gewichte), zu Gebissen, Tischgeräten (es läuft nicht an wie Silber und ist ganz unschädlich),
Denkmünzen, Bechern, Glocken etc. Das bröckelige Gefüge, die geringe Festigkeit und die Reibungsverhältnisse,
in welchen letztern es viel Ähnlichkeit mit dem Zink hat, erschweren auch die Verwendbarkeit. Blattaluminium fertigt man als
Surrogat des Blattsilbers.
Das Aluminium wurde 1827 von Wöhler entdeckt und mit Hilfe von Alkalimetall aus Chloraluminium abgeschieden; 1854 gelang Bunsen die
elektrolytische Darstellung aus Chloraluminium-Chlornatrium. Um dieselbe Zeit beschäftigte sich Deville
mit dem Aluminium, und da die weite Verbreitung der Thonerde und die eigentümlichen Eigenschaften des neuen Metalls für dasselbe
eine große Zukunft ahnen ließen, so erhielt Deville vom Kaiser Napoleon die Mittel zu großartigen Versuchen. In Javelle bei
Paris wurde 1855 die fabrikmäßige Darstellung des Aluminiums unternommen, und noch in demselben Jahr
erschienen die ersten Barren des »Silbers aus Lehm« auf der Pariser Ausstellung.
Sind nun auch die an das Aluminium geknüpften Erwartungen bei weitem nicht in Erfüllung gegangen, so hat es sich
doch eine gewisse feste Stellung in der Technik errungen und wird auf wirkliche Handelswaren verarbeitet.
Am günstigsten entwickelte sich die Aluminiumindustrie in Frankreich, wo es auch ausschließlich und zwar zu Salindres bei
Alais dargestellt wird. Verarbeitet wird es hauptsächlich in Nanterre (Seine), doch hat es sich auch in Berlin eingebürgert.
Fast noch wichtiger als das reine Aluminium sind einzelne Legierungen desselben, namentlich die Aluminiumbronze.
Die Aluminiumindustrie hat noch in andrer Weise einen bedeutenden Einfluß ausgeübt. Sie bedurfte reiner Thonerde, und das
Streben, ihr diese zu liefern, schuf die Bauxit- und Kryolithindustrie. Im Interesse der Aluminiumfabrikation wurde ferner die
Darstellung des Natriums in solcher Weise gefördert, daß der Preis desselben in zehn Jahren von 2000 auf 15 Frank
pro Kilogramm sank. Dadurch wurde es möglich, reines Ätznatron aus Natrium darzustellen, und namentlich gewann die wissenschaftliche
Chemie ungemein durch die erleichterte Benutzbarkeit eines so wichtigen Körpers.
Die elektrolytische Darstellung des Aluminiums hat in neuester Zeit großes Interesse
erregt. Schon Davy und Deville bemühten sich, Aluminium aus wässerigen Lösungen durch Elektrolyse abzuscheiden, ihre Versuche blieben
aber wie die vieler andrer ohne Erfolg. Der Prozeß mag immerhin ausführbar sein, beim heutigen Stande der technischen Mittel
aber erscheint die Elektrolyse im Schmelzfluß befindlicher Aluminiumverbindungen jedenfalls aussichtsvoller,
wenigstens soweit
die Elektrizität durch Dampfmotoren erzeugt wird.
Die zur Abscheidung des Metalls nötige Potenzialdifferenz und damit auch der Elektrizitäts- und Arbeitsverbrauch ist offenbar
um so geringer, je mehr sich die Temperatur der Aluminiumverbindung der Dissociationstemperatur nähert. Die ersten Versuche,
geschmolzenes Aluminiumnatriumchlorid durch Elektrolyse zu zersetzen, machte Bunsen 1854, und sein Vevfahren
ist im wesentlichen bis heute nur mit Änderung des Apparats beibehalten worden. Im großen wurde dasselbe schon 1862 von
Bell in Gateshead durchgeführt. Grätzel in Hannover benutzte seit 1883 folgenden Apparat. In einem Ofen A
(Fig. 1) sind 2-5
Schmelzgefäße B nebeneinander angeordnet.
Dieselben bestehen aus Kupfer oder Eisen u. bilden dann gleichzeitig die Kathoden, oder sie sind aus Porzellan oder Steingut gefertigt
und werden in diesem Fall zum Schutz gegen die unmittelbare Einwirkung des Feuers mit einem Metallmantel umgeben, während die
Innenseite mit einem als Kathode dienenden Aluminiumblech C ausgekleidet ist. In den Deckel N der Gefäße
münden je zwei Röhren D und E für Zu- und Ableitung des reduzierenden Gases, F und G sind Gasleitungsrohre.
Zur Isolierung beider Elektroden und gesonderten Ableitung des Chlors wird in den Deckel ein aus Schamotte od. dgl. gefertigter
feuerfester Cylinder eingesetzt, der oben mittels eines die Kohlenanode J tragenden Deckels H verschlossen
ist, unten seitlich aber zehn schmale Schlitze K besitzt, durch welche die Schmelze zum Kohlepol gelangen kann. Das Chlor entweicht
durch die Öffnung L in die Rohrleitung M. Der Apparat besitzt noch mancherlei Nachteile, namentlich wird der Prozeß durch
Anwendung des teuern Chlorids sehr kostspielig, der Verbrauch an Kohlenelektroden ist sehr bedeutend,
und das Chlor frißt viel Aluminium auf. Man hat nun das Chlorid durch das Fluorid ersetzt und anderseits den Apparat zur Darstellung
von Magnesium benutzt, um durch Zusammenschmelzen von diesem mit Kryolith Aluminium darzustellen. E. und Aluminium Cowles, in Cleveland (Ohio)
benutzen seit 1886 zur Darstellung von Aluminium und Aluminiumlegierungen ein im wesentlichen aus Thonerde und Kohle bestehendes Gemenge,
welches sie im Bereich des elektrischen Licht-
^[Abb. 1. Grätzels Apparat zur Darstellung von Aluminium.]
^[Abb. 2. Cowles' Apparat zur Darstellung von Aluminium. Längschnitt.]
^[Abb. 3. Cowles' Apparat zur Darstellung von Aluminium. Querschnitt.]
forlaufend
bogens zersetzen. Den elektrischen Schmelzofen zeigt
Fig. 2 im Längsschnitt,
Fig. 3 im
Querschnitt. Derselbe besteht aus einem Kasten von 1,5 m Länge, 30 cm Breite und 30 cm Tiefe, dessen Boden A und Seitenwände B
aus starken, feuerfesten Steinen gebildet werden und der oben durch einen schweren gußeisernen Deckel
C mit Flammlöchern o zum Entweichen der Gase verschließbar ist. An den beiden schmalen Seiten befinden sich Offnungen zum
Einführen der Kohlenelektroden E. Auf die Sohle des Ofens kommt zunächst eine Lage Holzkohlenpulver, welches zur Verhinderung
des Zusammenbackens mit Kalkwasser imprägniert ist.
Darauf werden die Elektroden einander bis auf einige Zoll genähert und der Ofen mit Kohlenstaub gefüllt
bis auf den Raum D, welcher zur Aufnahme der Schmelzbeschickung dient. Das Ganze überschüttet man mit grobem Kohlenklein und
setzt dann den Deckel auf. Die Beschickung besteht zur Darstellung von Aluminiumbronze aus einem Gemenge von Kupfergranalien,
Korundstücken und gröblich zerkleinerter Holzkohle. Die Reaktion verläuft bei einer Stromstärke von
etwa 1500 Ampère unter Entwickelung von Kohlenoxyd und einem weißen Rauch.
Man zieht nun die Elektroden etwas auseinander und gibt weitere Beschickung auf. Damit die herausgezogenen glühenden Elektroden
an der Luft nicht verbrennen, bringt man an den beiden schmalen Ofenwänden mit Kupfergranalien gefüllte Lagerbüchsen
F an, welche die Elektroden schnell abkühlen. Hat sich nach wiederholter Beschickung eine genügende Menge Metall im Ofen angesammelt,
so leitet man den Strom in einen andern Ofen und läßt den ersten erkalten. Man findet dann eine weiße Aluminiumbronze mit
15-35 Proz. Aluminium, welche weiterhin mit mehr Kupfer zusammengeschmolzen wird, und eine beträchtliche Menge
Kohlenstoffaluminium mit 30-60 Proz. Aluminium. Das Kilogramm 10proz.
Aluminiumbronze, welches bisher in Amerika nicht unter 12,5 Mk. verkäuflich war, wird angeblich von
Cowles für 5,8 Mk., in einzelnen Fällen sogar für 4,4 Mk. geliefert. Der bei dem Cowlesschen Verfahren verlaufende Prozeß
ist noch nicht ganz sicher erklärt. Offenbar kommt in erster Linie die sehr hohe Temperatur in Betracht,
bei welcher sich der Reduktionsprozeß vollzieht, der in gewöhnlichen Ofen nicht erreichbar ist, und der hier durch die in der
Schmelzhitze stattfindende elektrolytische Wirkung des Stroms kräftig unterstützt wird.
Auf einem englischen Werk, welches mit einem ähnlichen Apparat arbeitet und auch Ferroaluminium darstellt,
berechnet man den elektrischen Kraftaufwand für 1 kg Aluminium zu durchschnittlich 50 Pferdekraft pro Stunde. Die Zersetzung des Aluminiumoxyds
durch Kohle erfordert theoretisch 5560 Wärmeeinheiten. Werden die 50 Stundenpferde durch eine Dampfmaschine geliefert, so sind
mindestens 75 kg Kohle, entsprechend etwa 560,000 Wärmeeinheiten, erforderlich. Es ergibt sich hiernach
nur 1 Proz. der theoretischen Leistung.
Kleiner hat vorgeschlagen, nach dem Cowlesschen Verfahren nicht Aluminiumoxyd, sondern Kryolith zu zersetzen. Es ist aber beachtenswert,
daß elektrolytisch hergestelltes Aluminium thatsächlich noch immer nicht im Handel ist (die Cowlessche Bronze kann dabei nicht in
Frage kommen), anscheinend weil die elektrolytische Herstellung dieses Metalls wegen praktischer
Schwierigkeiten überhaupt nicht vorteilhaft ist. Man ist zum Natriumverfahren zurückgekehrt, zieht aber dem Chloraluminium
jetzt das Fluoraluminium vor. Das Castnersche Verfahren der Natriumdarstellung dürfte dabei der Aluminiumindustrie wesentliche
Vorteile
gewähren. Das Aluminium des Handels enthält:
Aluminium
92,97
96.25
92,00
97,20
Eisen
4,88
3,29
7.55
2,40
Silicium
2,15
0,45
0,45
0,25
Löst man in Salzsäure unter Zusatz einiger Tropfen Salpetersäure, verdampft die Lösung auf dem Wasserbad zur staubigen Trocknis,
befeuchtet den Rückstand mit Salzsäure und erwärmt mit Wasser, so bleibt Kieselsäure ungelöst zurück. Aus dem Filtrat fällt
Schwefelwasserstoff schwarzes Schwefelkupfer, und aus dem Filtrat von letzterm, welches nach Schwefelwasserstoff
riechen muß, fällt nach Zusatz von Ammoniak und Schwefelammonium grün-schwarzes bis schwarzes Schwefeleisen. Auf diese Weise
kann man auch die Verunreinigungen des Aluminiums quantitativ bestimmen, nur befreit man das Filtrat vom Schwefelkupfer von
Schwefelwasserstoff, setzt Schwefelsäure und etwas reines Zink zu und titriert das gebildete Eisenoxydulsalz
mit übermangansaurem Kali.
Vgl. Mierzinsky, Die Fabrikation des Aluminiums und der Alkalimetalle (Wien 1885);
Richards, Aluminium, its
history, occurrence, etc. (Lond. 1886).
Bei dem von C. Netto 1888 beschriebenen und neuerdings von der Alliance Aluminium Company zu Walsend bei
Newcastle im großen ausgeführten Verfahren zur Darstellung von Aluminium wird dasselbe aus dem Kryolith (6 NaFl, Al2Fl6) ^[(6NaFl,
Al2Fl6)] durch Reduktion mit Natrium gewonnen, während früher fast ausschließlich das auf ziemlich umständlichem
und kostspieligem Wege herzustellende Natriumaluminiumchlorid als Ausgangsmaterial benutzt wurde.
Zwar hatten H. Rose und J. ^[John] Percy bereits 1855 auf die Verwendbarkeit des Kryoliths zur Aluminiumdarstellung aufmerksam
gemacht, indessen liegt der Schmelzpunkt des Minerals so hoch (etwa 800°), daß beim Erhitzen eines Gemenges von Kryolith und
Natrium letzteres zum größten Teil verdampft, ehe es hätte reduzierend einwirken können. Um dies
zu verhindern, wird bei dem obigen Verfahren das Natrium in Form großer Blöcke (von 5-7 kg) in den vorher geschmolzenen Kryolith,
der sich in eisernen konverterähnlichen Gefäßen befindet, eingeführt und darin durch einen geeigneten Apparat untergetaucht.
Die Reaktion geht dann unter lebhaftem Aufwallen und so schnell vor sich, daß ein vorzeitiges Verdampfen
des Natriums ausgeschlossen ist. Der Konverter wird darauf in ein
kegelförmiges, gußeisernes Gefäß entleert, in dessen Spitze
sich das Metall nach dem Erkalten vorfindet. Da der Kryolith stets Beimengungen von Quarz und Eisen enthält, so sind dem auf
diese Weise erhaltenen Aluminium etwa 5 Proz. Eisen und Silicium beigemengt; ein verbessertes Verfahren, welches auf der Eigenschaft
von Silicium und Eisen, sich vor dem Aluminium aus der Schmelze reduzieren zu lassen, beruht, gestattet indessen die Herstellung eines
99-99,5proz.
Aluminiums aus Kryolith. Die aus Fluornatrium bestehende Schmelze wird durch Schmelzen mit Aluminiumsulfat
auf künstlichen Kryolith und Natriumsulfat verarbeitet; letzteres läßt sich durch Auslaugen mit Wasser leicht entfernen.
Das aus der Schlacke gewonnene Material bietet dem Rohkryolith gegenüber den Vorteil eines geringern Siliciumgehalts.L. Grabau
wendet als Ausgangsmaterial zur Aluminiumdarstellung unschmelzbares Fluoraluminium an und zwar ohne Zusatz von Flußmitteln.
Das Fluoraluminium braucht zur Zersetzung mit Natrium nur auf etwa 600-700° vorgewärmt zu werden, behält
dabei den festen Aggregatzustand und kann deshalb in jedem feuerfesten Material oder in Metallgefäßen ohne Gefahr einer Verunreinigung
durch das Gefäßmaterial genügend erhitzt werden. Dagegen schmilzt Kryolith bereits bei Rotglut und zerstört jedes feuerfeste
Material in kürzester Zeit. Man wählt vorteilhaft die Mengenverhältnisse des Fluoraluminiums und
des Natriums derart, daß nach der Reaktion das leichtflüssige Aluminiumnatriumfluorid (Al2Fl6 , 6NaFl,
Kryolith) vorhanden ist.
Man wärmt das Fluoraluminium auf etwa 600° vor und schüttet es auf das geschmolzene Natrium. Über 90 Proz. des letztern
können für die Reaktion nutzbar gemacht werden. Bei derselben entsteht eine so hohe Temperatur, daß
der dabei sich bildende Kryolith dünnflüssig wird und das Aluminium sich auch ohne Zusatz eines Flußmittels zu einem Regulus ansammelt.
Das Zersetzungsgefäß überzieht sich mit einer Kruste von festem Kryolith und wird infolgedessen nicht angegriffen.L. Grabau
führt sein Verfahren in der Fabrik in Nienburg a. d. Weser mit gutem Erfolg aus; es ist das die erste deutsche
Fabrik, in welcher Aluminium auf chemischem Wege hergestellt wird.
Das erzeugte Aluminium enthält kaum 0,25 Proz. Beimengungen.
Das Aluminiumfluorid stellt Grabau durch Umsetzung von Aluminiumsulfat mit Flußspat und Kryolith her. Ein elektrolytisches
Verfahren, bei welchem gleichzeitig die intensive Wärmewirkung und die chemisch zerlegende Kraft des galvanischen
Stromes ausgenutzt wird, ist in neuester Zeit von Héroult beschrieben worden. Der dabei verwandte Schmelzofen besteht
aus einem von der Erde isoliert aufgestellten, oben offenen und mit starkem Futter von Kohlenplatten versehenen Eisengefäß,
in welches die an einer Kette hängende, aus einem Bündel von Kohlenstäben angefertigte positive Elektrode
eintaucht; die negative Elektrode besteht aus den mit Aluminium zu legierenden Metallen, wie Kupfer, Eisen, Messing etc. Vor Beginn der
Operation wird das Gefäß mit Thonerde und Stücken des betreffenden Metalls gefüllt; der Strom bringt die Thonerde sowie die
Metallbrocken zum Schmelzen und zerlegt erstere in Sauerstoff und Aluminium, welches von dem Metallbad aufgenommen wird. Nach und nach
füllt man von oben Thonerde und Metall nach, während die flüssige Aluminiumlegierung von Zeit zu Zeit durch eine im Boden befindliche
Öffnung abgezogen wird. Das Héroult-Verfahren wird von der Aluminiumindustrie-Aktiengesellschaft zu Neuhausen
am Rheinfall in großem Maßstab
forlaufend
ausgeführt. Die erforderliche elektromotorische Kraft liefern Jonval-Turbinen, deren Umdrehungen direkt auf Dynamomaschinen
übertragen werden; die größern der letztern erzeugen eine Stromstärke von je 14,000 Ampère bei 30 Volt. Außer den Legierungen
des Aluminiums wird zu Neuhausen auch das Metall selbst fabriziert; über die Herstellung desselben fehlen aber nähere Angaben.
Die Fabrik offeriert Reinaluminium erster Qualität für 34,5 Frank, zweiter Qualität für 28,75 Fr. pro
Kilogramm; Aluminiumbronze stellt sich je nach der Höhe des zwischen 1 und 20 Proz. liegenden Aluminiumgehalts auf 3,7-7,6
Fr. pro Kilogramm, Ferroaluminium mit 5-20 Proz. Aluminium auf 2,45-5,7
Fr. Die zu Salindres nach dem alten Devilleschen Verfahren hergestellten Präparate haben dagegen die folgenden
Verkaufspreise: Reinaluminium 130 Fr. pro Kilogramm und 10proz. Aluminiumbronze 18 Fr. pro Kilogramm (gegen 5,10 Fr. in Neuhausen).
Die Zusammensetzung der Aluminiumhandelssorten der Fabrik zu Neuhausen ergibt sich aus der folgenden Tabelle:
Qualität
Aluminium
Silicium
Eisen
0
99,90
0,06
0,04
I
99,61
0,18
0,21
I
99,33
0,53
0,14
I
99,25
0,56
0,19
I
99,14
0,58
0,28
II
96,79
1,84
1,37
II
94,32
3,25
2,43
II
92,84
3,82
3,34
Mit 1-2 Proz. Silicium ist das Metall schon sehr grau, aber in der Kälte noch ziemlich weich und zäh, in der Wärme freilich
kaum mehr schmiedbar. Über 2 Proz. Silicium machen das Metall schon spröde und brüchig. Für die Hämmer-
und Walzbarkeit des Aluminiums ist die Verunreinigung mit geringen Mengen von Eisen und namentlich von Kupfer noch schädlicher
als die mit Silicium. von der Qualität 0 und I lassen sich in der Kälte wie in der Wärme ausgezeichnet
schmieden, II aber infolge seines Silicium- und Eisengehalts nur schwer oder gar nicht.
(Thonerdemetall), das im Alaun und in der Thonerde enthaltene Metall; es kommt nicht unverbunden in der
Erde vor, sondern immer nur mit Sauerstoff vereinigt als Thonerde oder Aluminiumoxyd, seltener mit Fluor verbunden, wie z. B.
im Kryolith. Das A. ist ein weißglänzendes, sehr dehnbares Metall; es läßt sich zu Blech auswalzen (Aluminiumblech) und
zu Drath ausziehen (Aluminiumdraht); man kann es auch, ähnlich wie Gold und Silber, in sehr dünne Blättchen
schlagen, die als Aluminiumfolie oder Blattaluminium
forlaufend
in den Handel kommen. Im polirten Zustande hält sich das A. an der Luft sehr gut blank. Bei etwa 700° C. schmilzt das A. und
läßt sich dann in Formen gießen. Das A. ist sehr leicht, in gegossenem Zustande hat es 2,56 specif. Gew.,
im gehämmerten 2,67. Das A. des Handels ist nie ganz chemisch rein, sondern enthält immer kleine Mengen
von Eisen und Silicium beigemengt. Früher stellte man das A. aus Chloraluminium - Chlornatrium durch Reduction mit Natrium
in der Glühhitze dar; jetzt reduziert man gewöhnlich den gepulverten Kryolith (Fluoraluminium - Fluornatrium) mit Natrium.
Wegen des hohen Preises, den das Natrium immer noch besitzt, ist auch der Preis des A. immer noch ein
ziemlich hoher, der seiner allgemeineren Verwendung hinderlich ist. Man benutzt es zu Schmucksachen, zu Gehäusen für Operngucker
und Fernrohre, zu den kleinsten Gewichten für chemische Wagen und zur Bereitung von Aluminiumbronze. Die Fabrikation von
Al. wird nur im beschränkten Maße, hauptsächlich in Frankreich und England,
betrieben; man erhält das Metall in kleinen Barren von 50 cm Länge und 3 bis 4 cm Breite und Dicke. Al.
in Barren ist zollfrei; Aluminiumwaren s. Zolltarif im Anh. Nr. 19 d 3 und
Nr. 20 b 2.
(von alumen, Alaun, chem. Zeichen Al, Atomgewicht 27,1), ein Metall, das meist als vierwertiges Element angesehen
wird, jedoch stets als scheinbar sechswertiges Doppelatom auftritt; viele Forscher sind auch geneigt,
es als dreiwertig anzusehen. Im freien Zustande ist das Aluminium bisher nicht aufgefunden worden, ist aber in seinen
Verbindungen, namentlich in Form von Silikaten, ungemein verbreitet und macht einen Bestandteil vieler Gebirgsarten aus. Als
Oxyd bildet das den Rubin, Saphir, Korund und Schmirgel, als unreines Hydroxyd den Bauxit, welcher heute das
wichtigste Rohmaterial zur Darstellung der für die Aluminiumgewinnung verwendeten Thonerde (Aluminiumoxyd) ist, und als Aluminium-Natrium-Fluorid
den auf Grönland in einem mächtigen Lager vorkommenden Kryolith. Als Thonerdesilikat findet sich das Aluminium im
Thon, Mergel und in jeder Ackerkrume, als Thonerde-Alkalisilikat bildet es den Feldspat (s. d.). Im freien Zustande
ist das Aluminium zuerst von Wöhler 1827 durch Reduktion von Aluminiumchlorid mittels Kaliums als graues Pulver, 1845 von ihm in
Form kleiner, glänzender Metallkugeln erhalten worden.
Eigenschaften. In Bezug auf Farbe und Glanz steht das in der Mitte zwischen Silber und Platin, es ist härter als Zinn, weicher
als Zink, kann aber beträchtlich gehärtet werden durch Zusatz geringer Mengen anderer Metalle (s.
Aluminiumlegierungen). Gegossen besitzt es die Zugfestigkeit des Gußeisens (12 kg pro 1 qmm), geschmiedet, gezogen oder gewalzt
erreicht es dagegen eine Festigkeit von 20 bis 27 kg pro 1 qmm. Das spec. Gewicht ist
2,64 gegossen, 2,7 geschmiedet oder gewalzt. Aluminium ist daher dreieinhalbmal leichter als Kupfer
und viermal leichter als Silber.
Sein Schmelzpunkt liegt bei etwa 700° C. (dunkle Rotglut). Sein linearer Ausdehnungskoefficient zwischen 0° und 100° ist
0,0000206 für 1° C. Es ist nicht magnetisch, ein guter Leiter für Wärme (50 Proz. Leitungsfähigkeit
gegenüber Kupfer) und Elektricität (59 Proz. Leitungsfähigkeit gegenüber
Kupfer), giebt beim Anschlagen, besonders in Form von Stäben, einen schönen hellen Ton. Es ist kalt sowie warm (bei etwa 300°)
sehr gut schmiedbar, läßt sich zu dünnem Draht ausziehen und wie Silber zu feiner Folie ausschlagen, ferner durch Stanzen,
Treiben und Pressen in jede gewünschte Form bringen.
Das Löten ist bis jetzt etwas umständlich, indem es eine Vorbereitung der Lötflächen mit einem eigenen Aluminiumlot erfordert.
An der Luft verliert das Aluminium nur sehr langsam seinen Glanz, indem es sich mit einer sehr feinen Oxydschicht überzieht, welche
das Metall vor weiterer Oxydation schützt. Auch im geschmolzenen Zustande oxydiert es sich bei einer
Rotglut nicht übersteigenden Temperatur nur wenig; bei höherer Temperatur dagegen besitzt es große Affinität zu Sauerstoff
und entzieht diesen sogar den Oxyden anderer Metalle; es beruht hierauf seine Anwendung
als Raffinationsmittel für Eisen,
Stahl, Kupfer u. s. w. Von destilliertem Wasser wird es fast gar
nicht, von Brunnenwasser nur sehr langsam angegriffen.
Von Salpeter- und Schwefelsäure wird es langsam, von Salzsäure und Ätzalkalien rasch gelöst. Gegen Schwefelwasserstoff
ist es vollkommen unempfindlich. Von organischen Säuren, wie Essig-, Citronen- und Weinsäure wird es zwar etwas angegriffen,
doch ist das bei den in der Praxis vorkommenden Verdünnungen so gering, daß es kein Hindernis für
die Anwendung des Aluminium zu Koch- und Trinkgeschirren bildet, zumal die Aluminiumsalze vollkommen unschädlich sind. Aluminium läßt
sich galvanisch vergolden, versilbern u. s. w., doch werden die betreffenden Verfahren, welche solide, polierbare Überzüge
ermöglichen und erst in jüngster Zeit gefunden wurden, noch geheim gehalten.
Die technische Darstellung des Aluminium gelang 1854 unter Zugrundelegung der von Wöhler entdeckten Methode
dem Franzosen Sainte-Claire Deville, dessen Verfahren zuerst auf Devilles Fabrik in Glacière, dann bei Morin in Nanterre und
schließlich bei Merle & Comp. in Salindres ausgeübt wurde. Letzteres Etablissement war lange Zeit die einzige Aluminiumfabrik
und vermochte mit einer jährlichen Produktion von 2000 bis 3000 kg den Gesamtbedarf der Welt zu decken.
Der Preis war bei dieser geringen Produktion entsprechend hoch. Eine Ermäßigung trat erst Ende der achtziger Jahre ein,
als durch die Verbesserungen Rettos und Castners in der Natriumgewinnung die Herstellungskosten dieses Metalls bedeutend
vermindert wurden.
Die Bestrebungen, Aluminium auf elektrolytischem Wege herzustellen, datieren schon vom Beginn dieses Jahrhunderts,
indem bereits Davy, wenn auch ohne Erfolg, versuchte, aus der Thonerde auf diesem Wege ein Metall zu isolieren. Erst viel später
(1852) gelang es Bunsen,aus Aluminium-Natriumchlorid Aluminium elektrolytisch abzuschneiden; doch konnte dessen Verfahren bei der
damals schwierigen und kostspieligen Erzeugung mächtiger Ströme keine technische Bedeutung gewinnen.
Eine Zeit lang war Bunsens Verfahren in der von Grätzel (1883) angegebenen Modulation in der Aluminium- und Magnesiumfabrik
Hemelingen bei Bremen in Anwendung, wurde jedoch bald verlassen.
Erfolgreicher waren zunächst die Versuche, Alummiumlegierungen auf elektrolytischem Wege zu gewinnen. Nach dem ältern
Verfahren der Gebrüder Cowles (1885) wird der elektrische Strom durch ein Gemenge von Kupfer- oder Eisengranalien, Korund
und Kohlenstaub geleitet; es bilden sich Legierungen des Aluminium mit Kupfer oder Eisen. Das kontinuierliche Verfahren Héroults (1880)
besteht in der Elektrolyse von geschmolzener Thonerde unter Benutzung eines Bündels von Kohlenplatten als positive
und eines Bades von geschmolzenem Kupfer als negative Elektrode. Der elektrische Strom schmilzt und zersetzt zugleich die Thonerde,
das abgeschiedene Aluminium reichert sich im Kupfer an, und die erhaltene Legierung wird von Zeit zu Zeit abgelassen, während frische
Thonerde und Kupfer nachgefüllt wird. Beide Verfahren sind heute verlassen, hauptsächlich, weil man inzwischen
die Herstellung der Legierungen durch Zusammenschmelzen der betreffenden Metalle mit reinem Aluminium für vorteilhafter anerkannt
hatte.
Man suchte unterdessen auch das reine, unlegierte Aluminium auf elektrolytischem Wege herzustellen. Gleichzeitig und unabhängig
voneinander waren der
forlaufend
bereits erwähnte franz. Metallurg Héroult und der damalige Chemiker der Allgemeinen Elektricitätsgesellschaft, M. Kiliani,
dazu gelangt, hierfür ein Verfahren ausfindig zu machen, das jetzt von der Aluminium-Industrie-Aktiengesellschaft Neuhausen
(Schweiz) und deren Schwestergesellschaft, der Societé électro-métallurgique francaise zu Froges (Depart. Isère), ausgeübt
wird. Dasselbe, welches in seinen Einzelheiten geheim gehalten wird, beruht darauf, daß man zunächst
den Prozeß durch Herstellung einer Kupferaluminiumlegierung einleitet, und später nur Thonerde nachfüllt. Indem man die
zuerst gebildete Legierung absticht, erhält man später reines Aluminium. Neuerdings hat sich die Gesellschaft ein Verfahren patentieren
lassen, nach welchem die Thonerde durch Aluminiumsulfid ersetzt wird.
In Amerika ist das dem vorigen ähnliche Verfahren von Hall auf dem Werke der Pittsburgh Reduction Company
zu Kensington und neuerdings am Niagarafall in Anwendung. Das Verfahren besteht in der Elektrolyse geschmolzenen Kryoliths unter
Erneuerung des Bades durch reine Thonerde. In Amerika ist die Pittsburgh Reduction Company die einzige Aluminiumfabrik. In England
ist das Werk der British Aluminium Company am Foyersfall (Schottland) im Entstehen begriffen.
Statistisches. Der eigentliche Aufschwung der Aluminiumindustrie datiert seit dem Ende des Jahres 1891, als die Aluminium-Industrie-Aktiengesellschaft
den Preis des Aluminium plötzlich auf 5 M. pro Kilogramm herabsetzte und sich ihm dadurch eine Reihe von neuen Verwendungen erschlossen. 1890 produzierte
genannte Gesellschaft nur etwa 38 500 kg, 1891 bereits 165 169 kg, 1892 237 395 kg und 1893 437 476 kg.
Die Aluminium-Industrie-Aktiengesellschaft benutzt einen Teil der Wasserkraft des Rheinfalls bei Neuhausen (4000 effektive
Pferdestärken).
Die Preise des Aluminium seit seiner ersten technischen Herstellung zeigt folgende Tabelle:
Verwendung. Aluminium findet als Ersatz für ein anderes Metall, Horn oder Holz vielfach Verwendung zu Gebrauchs- und Luxusgegenständen,
wie Schlüsseln, Kämmen, Griffeln, Federhaltern, Messerschalen, Tisch- und Tafelgeräten, Kochgeschirren, Trichtern, Dosen,
Etuis aller Art, zu Artikeln für militär. Zwecke, wie Feldflaschen, Feldkesseln, Zeltbeschlägen,
Steigbügeln, Hufbeschlägen, für marine und aeronautische Zwecke, wie Naphtha-, Segel-, Rettungs-, Torpedo-, Sportboote,
Luftballonteile, zu Maschinenteilen für Weberei und Spinnerei, zu Instrumenten verschiedener Art, wie Wagen und Gewichten,
Fernrohren und Operngläsern, Telegraphen-, Telephon-, geodätischen und photogr. Apparaten, zu Kanülen, Spritzen, Gebißplatten,
zu Musikinstrumenten und Teilen von solchen, wie Klavierrahmen, Mundstücken, Trommeln, zu Blattmetall und
Bronzefarbe, als Reduktionsmittel in chem. Fabriken und als Raffinationsmittel in der Eisen- und Stahlindustrie. -
Vgl. Mierzinsky,
Die Fabrikation des Aluminium (Wien 1885);
Anton, Das Aluminium, specielle Anweisungen, Bezugsquellen u. s. w. (Lpz. 1892);
Minet, L'A., fabrication,
emploi, alliages (Par. 1892).