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铝的冶炼过程主要包括以下几个步骤:
提取氧化铝
从铝土矿中提取铝,首先需要制备纯度较高的氧化铝。
除去铝土矿中的杂质,如氧化铁、二氧化硅等。
使用浓氢氧化钠溶液处理铝土矿,得到偏铝酸钠溶液。
向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳,得到氢氧化铝沉淀。
加热分解氢氧化铝,得到纯度较高的氧化铝。
降低氧化铝熔点
为了能在较低的温度下进行电解,需要向氧化铝中加入冰晶石(Na3AlF6)作为熔剂,这样可以降低氧化铝的熔点。
电解
在大型电解池中,将处理过的氧化铝作为熔剂加热融化,并放入电解槽内。
电解时,阴极是四周的碳隔板,阳极是伸入熔融氧化铝的碳棒。
在阴极,铝离子得电子被还原为铝单质。
在阳极,氧离子失电子变为氧气,氧气再与碳棒反应生成二氧化碳。
被还原的熔融态铝单质在冷却后即为纯铝。
提纯
得到的铝液可能需要进一步的提纯处理,如通过浮选、过滤等方法去除杂质。
铝的加工
将提纯后的铝液进行铸造,形成铝锭。
可以进一步加工成铝箔、铝粉等不同形态的产品。
以上步骤概述了从铝土矿到铝锭的整个冶炼过程,其中涉及到的关键技术包括氧化铝的制备、冰晶石的使用以及电解过程。工业上炼铝通常采用霍尔-埃鲁铝电解法,这是一种高效率、大规模生产原铝的方法