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Der „geflügelte“ Stein

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Ohne diesen Stein gäbe es das begehrteste Metall unserer Zeit nicht. Die Nachfrage nach diesem seltenen Mineral steigt von Tag zu Tag, und seine Vorkommen in der Natur sind rar gesät.

Kryolith, das wie ein Eisblock aussieht, wurde erstmals Ende des 18. Jahrhunderts während der dänischen Kolonisierung im Permafrost und Schnee Grönlands entdeckt. Wegen seiner Ähnlichkeit mit gefrorenem Wasser erhielt er den Namen "kryosplitos", was auf Griechisch "Eisstein" bedeutet. Die Eingeborenen, die das Mineral schon lange kannten, schrieben ihm magische Kräfte zu. Die Bevölkerung hat entdeckt, dass der Stein verschwand, als ein Stück davon in ein Glas Wasser getaucht wurde. Man glaubte, der Stein könne alle Probleme und Krankheiten auflösen. Später konnten die Wissenschaftler diese Besonderheit erklären. Es wurde festgestellt, dass das Mineral den gleichen Lichtbrechungswinkel wie Wasser hat, weshalb der Stein unsichtbar wird, wenn er in eine Flüssigkeit getaucht wird.

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Seit seiner Entdeckung hatte Kryolith fast neunzig Jahre lang keine geeignete Anwendung, bis es zur Gewinnung von Aluminium aus Gestein eingesetzt wurde. Das bekannte Metall, das als eines der begehrtesten des einundzwanzigsten Jahrhunderts gilt, ist auf der Erde fast nie in reiner Form zu finden, sondern nur als Teil eines Erzes. Aluminium kann nicht wie Eisen in einem Schmelzofen geschmolzen werden. Eine neue Technologie, die es ermöglichte, Aluminium in großem Maßstab und zu niedrigen Kosten herzustellen, wurde 1886 unabhängig voneinander von dem Franzosen Heroux und dem Amerikaner Hall erfunden. Zunächst wurden aluminiumhaltige Erze wie Bauxit, Nephelin, Alunit und Kaolin mit einer Lauge behandelt, um Aluminiumoxid oder Tonerde ohne Verunreinigungen zu gewinnen. Diese Mischung wurde dann einer Elektrolyse unterzogen. Zu diesem Zweck wurde das Tankvolumen mit geschmolzenem Kryolith gefüllt, wodurch ein leitfähiges Medium mit einer Temperatur von 950 Grad Celsius entstand. Die Rolle der Kathode übernahm der Badboden, während die Rolle der Anode von in Kryolith getauchten Kohlenstoffblöcken übernommen wurde. Die Tonerde wurde dann in das Bad gegeben und ein elektrischer Strom durch den gesamten Inhalt geleitet. Unter seinem Einfluss wurde die Bindung zwischen Aluminium und Sauerstoff gebrochen - das Metall setzte sich am Boden des Bades ab, und der Sauerstoff verband sich mit Kohlenstoff zu Kohlendioxid. Dann wurde dem Tank erneut Tonerde zugegeben und der Vorgang wiederholt, wobei das reine Metall nach und nach abgezogen wurde. Abgesehen von der Effizienz war die Verwendung von Kryolith-Chips auch eine rentable Lösung. Nur 32 Kilogramm zerkleinertes Gestein reichten aus, um eine Tonne Aluminium herzustellen. Die Hälfte dieser Menge könnte recycelt werden.

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Danach begann die Aluminiumproduktion rasch zu wachsen. Das Metall wurde in großem Umfang im Schiffbau und in der Automobilindustrie verwendet, doch die eigentliche Revolution fand in der Luftfahrt statt. Daher erhielt es für immer seinen zweiten Namen, das "geflügelte Metall". Am 17. Dezember 1903 unternahmen die amerikanischen Flugzeugkonstrukteure Wilbur und Orville Wright ihren allerersten Flug mit einem gelenkten Flugzeug. Um sie zum Fliegen zu bringen, wurde ein neuer, leichter Motor entwickelt, dessen Teile größtenteils aus Aluminium bestanden, und natürlich wurde auch die Flugzeugzelle aus Aluminium gefertigt.

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Seitdem hat ein einziges Vorkommen in Grönland den Abbau des seltenen Steins fast ein Jahrhundert lang nicht eingestellt. Der Mangel an Kryolith für industrielle Zwecke wurde so offensichtlich, dass man auf die Idee kam, ein künstliches Analogon des Minerals zu schaffen. Die sowjetischen Wissenschaftler arbeiteten fast zehn Jahre lang an diesem Problem, und 1933 wurde unweit von Swerdlowsk die erste auf die Herstellung von synthetischem Kryolith spezialisierte Anlage eröffnet. Interessanterweise war das Mineral einige Zeit später nicht weniger gefragt und wird in der Industrie immer noch für die gleichen Zwecke verwendet wie vor über hundert Jahren.

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Kryolith ist nicht nur nützlich, sondern auch schädlich. Das Vorhandensein von Fluorid-Ionen macht es giftig. Jeder großflächige Kontakt mit ihm ist gesundheitsgefährdend. Besonders gefährlich ist es, wenn es sich um ein im Labor hergestelltes Mineral handelt, z. B. um ein weißes Pulver. Es ist entflammbar und brennbar und setzt bei hohen Temperaturen Giftstoffe frei. Zum Teil aus diesem Grund, aber auch wegen seiner Sprödigkeit, Seltenheit und Schwierigkeit der Gewinnung, hat das Mineral keinen Eingang in die Schmuckbranche gefunden. Sehr selten, aber dennoch, sind Schmuckstücke mit diesem Stein in den Kollektionen von Weltmarken zu finden.

криолит
© Форпост Северо-Запад / Горный музей

Heute gibt es nur noch wenige große Kryolith-Vorkommen in den Vereinigten Staaten, Grönland, Russland und Neuseeland, und neue Vorkommen sind äußerst selten. Man geht davon aus, dass es viel billiger ist, das Mineral in einer Laborumgebung zu synthetisieren, als es aus den Eingeweiden der Erde zu gewinnen.