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1.铝的生产铝的生产是由铝土矿开采业、氧化铝工业、电解铝工业等构成早在1746年,德国化学家J·H·波特Pott在实验室里从明矾中提取出了一种白色的物质法国科学家A.L·拉瓦锡Lavoisier认为那是一种尚未被发现的金属氧化物它与氧有极大的亲和力,结合牢固,不能用碳和那时已知的任一种还原剂使其还原,这种白色的物质即是现在的氧化铝1809年,英国化学家H·戴维Davy将这种想象的尚未命名的金属称为“alumium”,后又改为“alumin—ium”1825年丹麦人H·C·奥斯忒Oersted用钾汞齐还原无水氯化铝,制得一些其颜色与锡白色相同的小颗粒,成为了当今的铝虽然当时由于技术和工艺的限制,研究人员仅得到几毫克铝,但却宣告人类制得了在自然界中不以单质存在的铝此后,德国人F·沃勒Wohler用钾还原无水AlC13,制得了铝粉1845年他又将A1C13,气体通过钾熔体表面制得了一些铝珠,其质量为10~15ms/颗,并用它们测得了铝的密度与塑性尽管当时实验准确性不是很高,但却使人们了解了铝是一种熔点不高的金属,且有相当好的延展性1845年,法国科学家S·C·德维尔Deville用钠还原NaAlCl+络合盐制成了一定数量的金属铝由于当时用这种方法生产的铝量少且成本高,其价格一度接近了黄金价格,人们只,能把铝加工成一些诸如餐具、摆设之类的工艺品供皇室和高宫贵人使用自从铝被人类发现之后,各国的科学家们一直都在苦苦探索铝的生产工艺及其工业化生产,使其为人类服务1886年美国奥伯林学院化学系学生C·M·霍尔Hall发明冰晶石Na3ALF6一氧化铝熔盐电解法几乎同时大洋彼岸法国巴黎矿业学院大学生P·L·T·埃鲁Heroult也发明生产铝的这种方法从此,人们把此法称为霍尔一埃鲁法,直到100多年后的今天,全世界的原铝生产还都是用此种方法100多年来,世界铝工业生产从铝矿的采掘、材料的供应、氧化铝和电解铝的生产、技术的应用;进出口贸易等已形成了一个相当完整的体系,各国间也形成了一种分工明确、组织有序、相互依存、相互竞争的格局
2.氧化铝的生产铝的电解是以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂的电解过程所以,氧化铝是电解铝生产中必不可少的主原料由于铝土矿资源的特点不同,致使各氧化铝生产企业的生产工艺不同目前世界上氧化铝的生产方法主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法三种通常高品位铝土矿采用拜耳法生产,中低品位铝土矿采用联合法或烧结法生产拜尔法由奥地利人拜耳K·J·Bayer于1888年发明拜尔法的生产原理是用苛性钠NaOH溶液加工溶出铝土矿中的氧化铝,得到铝酸钠溶液,溶液与残渣分离后,通过降低温度,加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝,洗净并在950—1200℃温度下煅烧成氧化铝成品由于铝矿石中三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以一般要根据不同的铝矿石采取不同的溶出条件,即不同的溶出温度三水铝石型铝土矿通常在125-140℃下溶出,一水硬铝石型铝土矿则要在240—260℃下并添加石灰3%-7%的条件下溶出拜尔法问世之后,由于共流程简单,能耗低,成为当前氧化铝生产中应用最为主要的一种方法目前这种氧化铝的生产产量约占全球氧化铝生产总量的95%左右碱石灰烧结法通常处理拜尔法不能处理的低晶位铝矿石其原理是将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料,在回转窑内烧结成由铝酸钠、铁酸钠、原硅酸钙和钛酸钙组成的熟料,然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠,此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液如果溶出条件控制得当,原硅酸钙就不会大量与铝酸钠溶液发生反应,而与钛酸钙等组成赤泥排出溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程,SiO2形成水合铝硅酸钠称为钠硅渣或水化石榴石沉淀,把C02气体通入精制铝酸钠溶液,加入晶体搅拌,得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液,氢氧化铝经煅烧成为氧化铝采用烧结法的氧化铝生产厂,由于其碱耗平均值约为拜耳法生产的
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3.电解铝生产原理铝电解的原理是使直流电通过以氧化铝为原料、冰晶石为溶剂组成的电解质,在950~970℃下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧可用下式表示2Al203+3C=4A1+3CO3由于比重的差别在阴极上析出的铝液汇集于电解槽槽底,而在阳极上析出二氧化碳和一氧化碳气体,铝液从电解槽中吸出,经过净化去除氢气、非金属和金属杂质并澄清后,铸成各种铝锭。