Aluminothermie

Thermit (Al und Fe₂O₃)

Die Aluminothermie ist ein in Laboratorium und Technik angewandtes Verfahren zur Herstellung metallischer Elemente E aus den entsprechenden Oxiden EO durch die Umsetzung mit elementarem Aluminium gemäß folgender Gleichung:

$\mathrm{2 \ Al + 3 \ EO \longrightarrow Al_2O_3 + 3 \ E}$

Das Verfahren wurde erstmals 1894 von Hans Goldschmidt durchgeführt, und wird daher oftmals auch als Goldschmidt-Verfahren bezeichnet. Die Aluminothermie (oft auch vereinfachend „Alumothermie“ genannt) macht sich dabei die besonders hohe Affinität von Aluminium zu Sauerstoff zunutze, welche die eigentliche Triebkraft der Reaktion darstellt:

$\mathrm{2 \ Al + \frac{3}{2} \ O_2 \longrightarrow Al_2O_3; \Delta H = {-}1677 \ \frac {kJ}{mol}}$.

Die aluminothermische Reaktion ist stark exotherm, die erreichten Temperaturen betragen stellenweise bis 2450 °C, so dass die gesamte Reaktionsmischung als Schmelze vorliegt. Trotzdem bedarf die Reaktion einer Initiierung durch eine „Zündkirsche“ (üblicherweise ein Gemisch aus Magnesium und Bariumperoxid). In modifizierten Varianten der Reaktion (insbesondere bei der Gewinnung von Bor und Silicium) wird zusätzlich elementarer Schwefel beigefügt. Nach erfolgter Reaktion kann das gewonnene (Halb)metall in Form eines Regulus aus der Schlacke herausgebrochen werden.

Auf diese Weise lassen sich unter anderem die Elemente Eisen (Fe) in dem Thermitverfahren, aber auch Chrom (Cr), Mangan (Mn), Titan (Ti), Zirconium (Zr), Bor (B) und Silicium (Si) herstellen. Als Nebenprodukt fällt Aluminiumoxid an.

Großtechnisch findet die Aluminothermie dort Verwendung, wo die billigere Reduktion durch Kohlenstoff nicht möglich ist (etwa aufgrund von Carbidbildung als Nebenreaktion), so beispielsweise bei der Gewinnung von Chrom auf nichtelektrolytischem Wege.