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    在本章一開始時(shí)就已講過，鋁是自然界里含量最多、分布也最廣的一種金屬元素。在地殼中，招主要存在于鋁硅酸鹽中，

例如高嶺土(Al2O3.2SiO2.2H2O)、長石(K2O. AL2O3，6SiO2)、云母(K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O)等，最重要的鋁礦物是鋁土礦(Al2O3.XH2O,其中x=1或3)、冰晶石(3NAF.ALF3)、明礬石[KA1(SO4)2;12H2O] 和霞石(Na2O.K20.Al2O3.2SiO2)等，它們都是煉鋁的重要原料。

   鋁在自然界的存在量雖然十分豐富，但金屬鋁的冶煉歷史卻很短，最初是在1827年用金屬仰還原熔融的無水氧化鋁而制得.

由于鉀的價(jià)格很高，因此當(dāng)時(shí)鋁比黃金還要昂貴，直到19世紀(jì)末發(fā)明了電解法制侶，以及用氧化鋁-冰晶石為原料以后，鋁的產(chǎn)量迅速增高，侶的價(jià)格也大幅度的下降，成為一種普遍應(yīng)用的金屬材料.

   現(xiàn)在工業(yè)上煉鋁主要分成兩個(gè)階段，即(1)以鋁土礦制取純凈的氧化鋁和(2)電解熔融的氧化鋁，現(xiàn)分述如下:

   1.從鋁土礦提取純凈的氧化鋁冶煉鋁所用的鋁土礦必須十分純凈.但天然的鋁土礦里?；煊需F和硅的氧化物，電解時(shí)，鐵和硅都會(huì)被還原出來而混在錯(cuò)里面，影響鋁的質(zhì)量.因此在用鋁土礦煉鉛之前，從鋁土礦提取純氧化鋁的的方法，必須先進(jìn)行提純。

    從鋁土礦提取純氧化鋁的辦法，首先是將磨碎的天然鋁土礦和氫氧化鈉溶液一起共熱，礦石里的氧化鋁被氫氧化鈉溶解，變?yōu)榭扇苄缘钠X酸鈉：

‍A12O3 + 2NaOH=2NaAlO2+H2O

或

‍Al2O3+ 20H-= 2AlO2-+H2O‍‍

   然后濾去不溶性的殘?jiān)?硅鐵、鐵、鈦等雜質(zhì)），并在濾液里通入二氧化碳?xì)怏w，即有氫氧化鋁的沉淀析出:

‍2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3

或

2AlO-+CO2+3H2O=2A1(OH)3↓ +Co3=‍

最后，把所得的氫氧化鋁在高溫(2050^C)下煅燒，使它分解，即得干的、純凈的氧化鋁:

    2..電解氧化鋁  純凈氧化鋁的熔點(diǎn)高達(dá)250C，要使它熔化，然后進(jìn)行電解是很困難的?，F(xiàn)在工業(yè)上都用冰品石QNagAIF,是氟化鈉和氟化鋁組成的復(fù)鹽)做熔劑，在電解時(shí)，先把冰晶石熔化(冰晶石的熔點(diǎn)約為000C)，再把純凈的氧化鋁溶解在里面，把熔融的冰晶石和氧化鋁的混和物作為電解質(zhì)，這種混和物的熔點(diǎn)比純的冰晶石或氧化鋁都要低，電解時(shí)只要維持940~960*C的溫度就能正常進(jìn)行生產(chǎn)。

    電解熔融冰晶石-氧化鋁的過程很復(fù)雜，冰晶石雖然參加反應(yīng)，但反應(yīng)前后仍保持不變，現(xiàn)在對(duì)這一一反應(yīng)的過程還沒有一致的說法，我們這里只能簡單說明電解過程總的化學(xué)方程式以及兩極上的生成物:

    液態(tài)鋁在陰極析出，氧氣從陽極放出，如果陽極用石墨等硬素材料制成，在電解時(shí)的溫度下，碳跟生成的氧氣就發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化碳或二氧化碳?xì)怏w，一氧化碳又會(huì)燃燒生成二氧化碳。

    工業(yè)上冶煉鋁，就根據(jù) 上述反應(yīng)的原理和條件，設(shè)計(jì)成一個(gè)專門電解氧化鋁的電解槽(圖4.3).

    電解槽的構(gòu)造主要分成兩個(gè)部分:

（1）電解槽的下部是一個(gè)長方形的平底槽，用來盛熔融電解質(zhì)和制得的金屬，槽身用鋼板制成，內(nèi)襯耐火磚。由于耐火磚的原料是二氧化硅或氧化鎮(zhèn)(硅磚或鎮(zhèn)磚)， 在高溫時(shí)它們都能跟氧化鋁起反應(yīng)，所以又把碳?jí)K和碳板砌在槽底和在精些碳?jí)K之間擁有鋼棒，鋼棒的一端伸出精外，與直流電源的負(fù)極相連接，因此整個(gè)碳襯和鋼棒組成電解槽的陰極。電解時(shí)生成的液態(tài)鋁沉積在槽底碳?jí)K上。

(2)電解槽的上部是陽極裝置，陽極外殼用鋁制成，也呈長方形，上下無底，懸掛在支架上，陽極假殼里注入碳糊，碳糊是用石油焦、瀝青焦(這是石油和煤焦油干信后得到的千造)等跟粘結(jié)劑(瀝青)混和而制成，從侶殼側(cè)面插入幾排鋼棒，鋼棒的一端在碳糊里，另一端留在錯(cuò)殼外，與電源的正極相連接。由于陽極下部接觸的熔融電解質(zhì)的溫度很高，所以碳糊就發(fā)生燒結(jié)，變成堅(jiān)硬的一整塊，陽極中部的碳糊受熱以后，也變得稠厚起來。

    在電解時(shí)陽極生成的氧氣，不斷跟碳素發(fā)生反應(yīng)，把陽極下部碳素逐漸燒去，同時(shí)鋁殼逐漸熔化，因此陽極要定時(shí)下

降，以保證陽極跟熔融電解質(zhì)接觸，陽極上部錯(cuò)殼可以接長，碳糊可以添加，把陽極下部鋼棒拔出插入上部碳糊里，這樣

就構(gòu)成一個(gè)連續(xù)自動(dòng)焙燒陽極裝置。

     電解氧化鋁時(shí)，陽極生成氧氣，明極生成液態(tài)錯(cuò)。為什么在電解槽里不設(shè)置隔膜，以防止兩極生成物相遇而化合呢?

這是因?yàn)樯傻囊簯B(tài)錯(cuò)的比重較熔融的電解質(zhì)大，它們沉積在槽底，上面有熔融的電解質(zhì)把液態(tài)鋁跟氧氣隔開，所以氧化

鋁電解槽內(nèi)不需要設(shè)置隔膜。

    冶煉鋁需要消耗大量的電，制取一噸鋁大約要一萬七千到二萬度電，因此，努力設(shè)法減低電能的消耗，對(duì)降低鋁的成

本有著重大意義。