摘 要：现代金属铝的生产工艺主要是冰晶石—氧化铝熔盐电解法工艺。氧化铝的生产方法有多种，工业上用的主要是拜耳法生产氧化铝，也有用拜耳烧结联合法等工艺处理低品位铝土矿。电解过程是在电解槽中进行。直流电通入电解槽，槽内阴阳两极发生电化学反应，阴极生成金属铝液，阳极生成CO和CO2气体。铝液定期用真空抬包吸出，经过净化澄清后，浇注成商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物返回电解槽。 关键词：拜耳法；铝电解；氧化铝；反应
1 绪论
1.1引言
1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通入后加热得到NaCl·AlCl3复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到了金属铝。直到1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，
分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。
1.2铝元素
铝位于元素周期表中第三周期第IIIA族，相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝在地壳中分布很广，铝的活泼性强，不易被还原，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。 应用极为广泛。
1.3铝的性质
铝具有很大的强度质量比,铝的强度随温度降低而增大。铝具有良好的防腐蚀性能。在空气中，铝表面生成一层厚度约2×10-5cm，光滑的硬氧化铝薄膜，紧紧粘附在铝表面。铝是优良的导电材料，具有良好的导热性能。铝的另一个重要特性是能够和多种金属构成有用的合金。
2铝土矿
铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿，一般是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。铝土矿是生产金属铝的最佳原料。我国铝土矿资源比较丰富，分布甚广，并根据本国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有3.5的纯一水硬铝石型铝土矿,开创了具有特的氧化铝生产体系。用中国的烧结法,可使Al2O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约 90公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.02～0.04％；而且在50年代已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成了拜耳烧结混联法氧化铝厂，使Al2O3总回收率达到91％，每吨氧化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石型铝土矿开创了一条新路。中国在用单纯拜耳法处理高品位一水硬铝石型铝土矿方面也积累了不少经验。
2.1铝土矿处理方法
从铝矿提取铝有两个方案，第一个方案是选用高品位铝土矿，先用化学方法从矿石中提取纯净的氧化铝，然后用电解法从氧化铝中提取纯净的铝。第二个方案是选用低品位的铝土
矿，经过物理选矿，分离掉一部分硅酸盐矿物后，送入溶出流程中去，提取氧化铝；或者用化学法分离掉一部分氧化铁和氧化钛后，在电解槽或电弧炉内还原出铝-硅-铁-钛合金。
2.2我国铝土矿特点
（1）储量集中于煤或水电丰富的地区，有利于开发利用。山西、贵州、河南和广西壮族自治区储量合计占全国储量的85.5%，加上其煤炭和水利资源，为其提供了发展铝工业的有利条件。
（2）矿床类型以沉积型为主，坑采储量比重较大。
（3）一水硬铝石型矿石占绝对优势。其特点是高铝、高硅和低铁，铝硅比偏低，一般在4~7之间，铝硅比在10以上的相对少些。在福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。
3氧化铝的生产
氧化铝，又称三氧化二铝，分子量101.96，通常称为“铝氧”，是一种白无定形粉状物，俗称矾土。生产氧化铝的方法有酸法、碱法、酸碱联合法、热法。
《中小学班主任工作规定》3.1碱法生产氧化铝
碱法生产氧化铝，就是用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的氧化铝水合物和碱反应生成铝酸钠溶液。铝土矿中的铁、钛等杂质和绝大部分的二氧化硅则成为不溶性的化合物进入固体残渣中。这种残渣被称为赤泥。铝酸钠溶液与赤泥分离后，经净化处理，分解析出A1(OH)3，将A1(OH)3与碱液分离并经过洗涤和焙烧后，即获得产品氧化铝。
碱法生产氧化铝一般有拜耳法、烧结法和拜耳烧结联合法。
填量词
3.1.1拜耳法
拜耳法生产氧化铝的基本原理是：
（l）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。
（2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。
交替使用这两个过程，就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循
环。
用反应方程式表示如下：
拜耳法生产氧化铝一般有原矿浆制备→高压溶出→赤泥分离、洗涤→晶种分解→氢氧化铝分离、洗涤→氢氧化铝焙烧等工序。
3.1.2烧结法
烧结法生产氧化铝的基本原理是将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙2CaO·SiO2苍白球，氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠Na广西壮族自治区人口和计划生育管理办法2O·Al2O3，而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠Na2O·Fe2O3，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液，Na石墨冷铁2O·Fe2O3水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。再用二氧化碳分解铝酸钠溶液便
可以析出氢氧化铝。经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液（主要成分为Na2CO3），经蒸发后返回配料。
烧结法生产氧化铝工序一般为：生料浆的制备→熟料烧结→熟料溶出→铝酸钠溶液脱硅→碳酸钠分解→氢氧化铝分离、洗涤→氢氧化铝焙烧→碳分母液蒸发。
3.1.3拜耳烧结联合法d825
拜耳烧结联合法可充分发挥两法优点，取长补短，利用铝硅比较低的铝土矿，求得更好的经济效果。联合法有多种形式，均以拜耳法为主，而辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程。
（1） 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。
（2）并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的10～15％，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。
（3）混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。
3.2酸法生产氧化铝
酸法生产氧化铝是用无机酸溶出黏土中氧化铝的生产方法。用各种无机酸溶出处理黏土时，原料中氧化硅基本不与酸反应，而得到含铁的铝盐酸性水溶液。经过除铁净化后，可通过不同的方法得到铝盐水合物结晶或氢氧化铝结晶，进一步煅烧可得到氧化铝。
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