工业上炼铝的方法主要是通过电解熔融的氧化铝来制取铝。以下是一个详细的炼铝步骤:
准备原料
铝土矿是主要的原料,其主要成分是氧化铝(Al2O3),此外还含有杂质如Fe2O3、MgO、SiO2等。
提取氧化铝
将铝土矿与浓氢氧化钠溶液反应,生成偏铝酸钠(NaAlO2)溶液。
向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳(CO2),得到氢氧化铝(Al(OH)3)沉淀。
将氢氧化铝沉淀过滤、洗涤、干燥后,加热至高温(约1000℃)进行熔化。
电解
在特制的电解槽中,将熔融的氧化铝与冰晶石(Na3AlF6)混合,形成冰晶石和氧化铝的熔融体。
电解槽中,碳块作为阴阳两极,通入强大的电流,使熔融体中的氧化铝分解为铝和氧气。
铝在阴极(碳块)上以液相形式析出,氧气在阳极(碳块)上以二氧化碳气体的形式逸出。
精炼
电解得到的铝液需要进一步精炼,以去除杂质并提高纯度。
精炼过程中,通常加入氯盐和氟盐等物质,如NaCl、NaF、KCl及Na3AIF6,进行变质与净化处理。
铸造
将精炼后的铝液倒入锭模中,冷却后形成固态铝锭。
后续处理
对铝锭进行脱漆、熔炼、精炼变质及静置等处理,以进一步提高铝的质量和性能。
通过上述步骤,可以高效地炼制出铝及其合金。其中,霍尔-埃鲁铝电解法是目前工业生产原铝的主要方法,具有能耗低、环保性好的特点。