Sto rokov priemyselnej /elektrolytickej / výroby hliníka

Článok bol publikovaný v odbornom časopise Hutník, č. 10 1986


Aj keď je hliník tretím najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre (7,57 %), má proti ostatným kovom veľmi krátke dejiny. Veď len v roku 1845 sa nemeckému chemikovi Fridrichovi Wöhlerovi podarilo vyrobiť guľôčky kovu o hmotnosti 10 až 15 mg. Na výrobu použil redukciu zlúčenín hliníka pomocou alkalických kovov. Analýzou kovových guľôčiek boli zistené a popísané vlastnosti nového kovu. Ďalšiu etapu znamenali práce francúzskeho učenca Devilleho v roku 1854, ktorý rozpracoval výrobný postup F. Wöhlerov a namiesto draslíka pri rozklade chloridu hlinitého použil lacnejší sodík. Začala sa slávna éra manufaktúrnej výroby, o ktorú mal mimoriadny záujem aj Napoleon III. (1851 až 1870), a samozrejme zneužil hliník na výrobu pušiek Chassepot, kde nahradil nedostatkovú oceľoliatinu alumíniovým bronzom. Napolen III. sa stal fanatickým využívateľom hliníka a známe je napríklad, že v tom období boli na francúzskom dvore nahradené strieborné príbory hliníkovými.

Najvýznamnejšie obdobie vo výrobe hliníka nastalo uplatnením patentov Francúza Paula Hèroulta (1863 až 1914) a Američana Charlesa Halla (1863 až 1914), ktorí nezávisle na sebe prihlásili patenty na výrobu hliníka elektrolytickým rozkladom oxidu hlinitého rozpusteného v roztavenom kryolite.

Pohľad do prvej elektrolýzy v Europe v švajčiarskom Neuhausene



Aj keď P. H. Hèroult prihlásil svoj patent 23. apríla 1886 a Ch. Hall až 9. júla 1886, bolo po súdnych procesoch na americkej pôde rozhodnuté, že nároky Francúza Hèroulta sa zamietajú a platí tu patent Hallov. Na základe tohto patentu vznikla spoločnosť Pittsburg Reduction Company – v súčasnosti fa ALCOA.

Bol patentovaný proces, ktorý sa volá Hall-Hèroultov spôsob výroby hliníka, ako elektrolytický rozklad oxidu hlinitého rozpusteného v roztavenom kryolite sa používa bez principiálnych zmien aj v súčasnosti. V podstate Hèroult, hoci patentoval svoj vynález pred Hallom, nedokázal pred americkým právnikmi svoju prioritu obhájiť. Ďalšie prekvapenia ho čakali vo Francúzsku, ktoré nemalo záujem jeho návrhy realizovať, pretože bolo pripútané k Devillovi a jeho metóde. Sklamaný Hèroult sa obrátil do Švajčiarska, kde našiel porozumenie a v roku 1888 bola založená švajčiarska metalurgická spoločnosť, ktorá postavila aj prvú továreň na výrobu hliníka v Neuhasene (obr. 1). Tu pôsobil ako technický poradca. Neskôr sa vrátil do Francúzska kde bola vybudovaná huta vo Froges. Hall pôsobil v Pittsburgu ešte 13 rokov ako šéfinžinier.

Tak sa pred 100 rokmi začala dlhá cesta výroby hliníka, kovu, ktorý sa v 50. rokoch dvadsiateho storočia zaradil vyrábaným množstvom na druhé miesto po železe a predbehol do tých čias medzi farebnými kovmi dominujúcu meď. Ak sa v roku 1885 vyrobilo vo svete ešte Devilleho metódou 13 ton, tak v roku 1896 už Hall-Hèroultovým procesom 1 800 ton, ale v súčasnosti tým istým procesom sa vyrobí viac ako 20 mil. ton ročne.

Vlastný vývoj zaznamenali aj parametre elektrolyzérov /zariadení, v ktorých sa hliník elektrolyticky vyrábal/, teda základných jednotiek výroby. Začínalo sa s prúdom 2 000 Ampér, dnes pracujú jednotky s prúdom 280 000 Ampér. Podstatne sa znížila aj spotreba elektrickej energie. Postupne boli doriešené aj problémy so životným prostredím, ktoré sa začali už pri Devilleho metóde redukciou alkalickými kovmi. V súčasnej dobe budované jednotky sú plne zakryté, odsávané a plyny sú zneškodňované, takže sa dosahuje čistota ovzdušia, ktorá vyhovuje aj najprísnejším hygienickým normám.

Iste je namieste otázka, či sa aj na našom území konali bádania, ktoré by zvýšili úroveň poznania výroby hliníka. Určité historické materiály ukazujú, že sa touto otázkou zaoberal A. Ruprecht, ktorý bol v rokoch 1779 až 1792 profesorom Banskej akadémie v Banskej Štiavnici. Bolo to ešte pred objavením hliníka, no redukciou uhlíkom sa mu tieto pokusy nepodarili. Pred tromi rokmi bola v Miskolci (MLR) uverejnená štúdia profesora K. Fallera z Banskej akadémie na výrobu hliníka v Uhorsku. Štúdia je z roku 1912, k jej realizácii však nedošlo. V rokoch po I. svetovej vojne sa hliník do Československa dovážal z Nórska, no o vybudovaní hlinikárskeho priemyslu uvažovali Škodove závody a Československá zbrojovka, ktorá urobila aj konkrétne kroky, pričom sa uvažovalo o ťažbe bauxitu v Juhoslávii, výroba oxidu hlinitého mala byť v Leopoldove a elektrolytická výroba pri zdrojoch elektrickej energie. S ohľadom na túto skutočnosť bol urobený prieskum energetrického potenciálu povodia Liptova a Vysokých Tatier. V ďalšej etape sa uvažovalo výstavbou hydroelektrárne a elektrolýzy pri Ladcoch. Predpokladala sa výroba 3 000 až 5 000 t/rok, teda pomerne malá. Táto koncepcia bola spracovávaná s pomocou a neskôr aj schválená firmou Aluminium Francais. Tieto plány sa však neuskutočnili a len zásluhou plánov industrializácie Slovenska bol po II. svetovej vojne vybudovaný kombinát na výrobu a spracovanie hliníka v Žiari nad Hronom.

Československo sa v roku 1953 stalo v poradí 24. štátom sveta, ktorý vyrába hliník. V čase, keď si pripomíname 100 rokov priemyselnej výroby hliníka, sa pripravuje kolektív pracovníkov ZSNP Žiar nad Hronom na veľkorysú rekonštrukciu, ktorá dorieši ekologické problémy žiarskej kotliny.