解放军文职招聘考试铝的提取和冶炼

 铝的提取和冶炼
铝是活泼金属，它的离子有很高的水合能，因此不能从水溶液中提取这个金属。但从干态的化合物制备铝又需要更活泼的金属 ( 如钠 ) 作还原剂，在经济上和操作上都是不利的。近代工业是用电解熔融氧化物的方法制备金属铝。
从铝矾土矿出发提取和冶炼铝的步骤：
1 ° 用碱溶液处理铝矾土矿或用碳酸钠焙烧铝矾土矿得到铝酸盐：
                 Al ₂ O ₃ + 2NaOH + 3H ₂ O → 2Na[Al(OH) ₄ ]
                  Al ₂ O ₃ + Na ₂ CO ₃ → 2NaAlO ₂ + CO ₂ ↑
2 ° 将铝酸盐溶液静置澄清除去不溶杂质后，向碱溶液中通入 CO ₂ 促使铝酸盐水解：
           2Na[Al(OH) ₄ ] + CO ₂ → Al(OH) ₃ ↓ + Na ₂ CO ₃ + H ₂ O
                  2NaAlO ₂ + CO ₂ + 3H ₂ O → 2 Al(OH) ₃ ↓ + Na ₂ CO ₃
3 ° 将 Al(OH) ₃ 过滤分离 , 干燥后煅烧 , 便得到符合电解需要的纯净的氧化铝
分离后剩下的 Na ₂ CO ₃ 经苛化后可以再次用来浸提铝矾土。
4 ° 将 Al ₂ O ₃ 熔在熔融的冰晶石中 Na ₃ AlF ₆ （作为电解介质）中进行电解。
电解约在 1300K 时进行，在阴极上得到金属铝，铝是液态的，可以定时的放出，铸成铝锭。
电解槽为铁的外壳，里面是用耐火砖砌成的绝热层和碳衬里（兼做阴极）。用大块的石墨作阳极。电解时在阳极产生的 O ₂ 使石墨电极燃烧而消耗，故需要把它逐渐下降。阳极产物除 O ₂ 、 CO 、 CO ₂ 外，同时还生成少量的 F ₂ 和 CF ₄ 。电解熔体的表面被电解质的硬壳所覆盖，起保温的作用，但在周期的加入 Al ₂ O ₃ 和少量的冰晶石时必须敲开硬壳。电解时电压为 5V ，电流强度为 60000A ，每电解出 1 吨金属铝要消耗约两万度的电能。电解铝的纯度一般为 98%~99% ，杂质主要有 Si 、 Fe 和微量的镓 Ga 。