铝的制造主要通过以下三个核心步骤完成,具体如下:
开采
铝土矿通常以露天矿形式开采,主要产自澳大利亚、中国和几内亚等国家,占全球产量的72%。
氧化铝精制(拜耳法)
高压溶出 :铝土矿与氢氧化钠混合,在高温高压下反应,选择性溶解氧化铝,生成铝酸钠溶液,同时留下杂质形成赤泥。
沉淀与煅烧 :铝酸钠溶液冷却沉淀为氢氧化铝,经煅烧转化为纯氧化铝。
电解过程 :氧化铝与冰晶石(Na₃AlF₆)熔融后,在电解槽中以碳为阴极、氧化铝为阳极进行电解。冰晶石降低氧化铝熔点至约1000℃,使电解顺利进行。
反应方程式 :$2Al_2O_3(熔融) rightarrow 4Al(l) + 3O_2(g)$。
挤压成型 :电解得到的铝液经加热、注入模具挤压,形成铝型材(如铝棒、铝板)。
表面处理 :包括阳极氧化(提高强度和耐腐蚀性)、电泳涂装、氟碳漆喷涂等,增强铝材性能。
总结 :铝的制造从铝土矿开采到电解还原,依赖拜耳法提取氧化铝,再通过电解制取铝单质,最终经挤压、表面处理等工艺制成各类铝材。