氧化铝怎么来的

铝及铝合金是用途十分广泛的金属材料之一，当前铝的产量和用量仅次于钢材，成为人类应用的第二大金属，那么铝是如何提炼出来的呢？

铝在地壳中主要以铝土矿的形式存在，从铝土矿中提取铝，必须先制备纯度较高的氧化铝。首先除去铝土矿中的氧化铁、二氧化硅等杂质，使用浓氢氧化钠溶液来处理铝土矿，得到偏铝酸钠溶液。其次在偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，析出氢氧化铝沉淀，加热分解氢氧化铝，得到纯度较高的氧化铝。然后在氧化铝中添加冰晶石，降低氧化铝的熔点，在较低温度下成熔融状态。最后通电电解，就可获得铝。

铝有多种优良性能，在生产生活中发挥着重要的作用。

1、挤压法成形氧化铝瓷球

挤压法成形氧化铝瓷球是目前同类瓷球中档次较低，但也是产量较大的一种成形方法，一般用于成形中铝以下瓷球或者是粘土球。这种瓷球烧结温度低，生产设备简单，投资小，只需要有球磨机，压滤机，真空练泥机，较低温度的窑炉即可生产。

2、团粒法成形氧化铝瓷球

用团粒法成形氧化铝瓷球是借鉴成形汤圆的生产工艺，属于一种半干湿法成形方法，它是通过在“湿核”外部不断地粘上干粉而成形。此种成形方式决定了它的坯体密度低，而且坯体有分层，在研磨时容易出现剥落，抗冲击性能差。其成形设备较简单，只需一套团粒机即可。

3、液压硬模成形氧化铝瓷球

严格地说用此方法成形的氧化铝瓷球是圆柱形或柱球形，用此成形方法一般是生产中铝以上瓷球。此成形方法对粉料要求较高，粉体一般需经喷雾造粒。根据不同规格和产量要求采用不同的设备,早期小批量生产甚至有用液压千斤顶来成形氧化铝瓷球的，随着行业的竞争激烈,此生产方式已逐步被淘汰。

4、湿袋法冷等静压成形氧化铝瓷球

用湿袋法冷等静压成形氧化铝瓷球,是先将粉料填充在内腔为球形的软模(橡胶模)中,软模须密封好,放入冷等静压机的工作缸(高压容器)内,通入超高压(一般在1oompa以上)液体介质,液体介质以各向均等的压力将软模连同粉料均匀压缩,待卸压后将软模连同其内部的坯体从冷等静压机的工作缸中取出(胶模是湿的,而胶模又称为袋,湿袋由此而得名),在工作缸外脱模即得到球形坯体。用此方法成形的氧化铝瓷球坯体密度高且均匀,是所`有成形方法中较好的。

5、干法等静压成形氧化铝瓷球

干法等静压成形氧化铝瓷球是目前较先进的成形方法,容易实现自动化生产,受人为因素影响小,坯体的形状及外观的一致性均优于湿袋法冷等静压成形。

2、把矾土粉末和冰晶石粉末混合好以后就放在电解槽里。一通入很强的电流，槽里就产生高温(大约1000摄氏度)，冰晶石很快熔化，矾土也就熔融在冰晶石里面。接着，矾土受到电流的作用就电解成铝和氧。通过的时候，槽的底部就是负极，熔化的铝就在阴极上面聚集起来。槽底有一个特制的能够开关的出口，能够让铝流出去流到模型里去，液态的铝在模型里就冷凝成银色光泽的铝块。

3、在100年前要制取这种白色的轻金属是一件不简单事情，因此那时候1磅铝值40个金卢布。如今由于利用巨大的水力来发电，铝也就可以大量地制取了。

主要原理是霍尔-埃鲁铝电解法：以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝 ，因纯净的氧化铝熔点高（约2045℃），很难熔化，所以工业上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石中，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后在电解槽中，用碳块作阴阳两极，进行电解。

全面介绍如下：

《铝的生产加工》

铝在生产过程中有四个环节构成一个完整的产业链：铝矿石开采－氧化铝制取－电解铝冶炼－铝加工生产。

一般而言，两吨铝矿石生产一吨氧化铝；两吨氧化铝生产一吨电解铝。

（一）氧化铝的生产方法

迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。由于技术和经济方面的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。

铝土矿是世界上最重要的铝矿资源，其次是明矾石、霞石、粘土等。目前世界氧化铝工业，除俄罗斯利用霞石生产部分氧化铝外，几乎世界上所有的氧化铝都是用铝土矿为原料生产的。

铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石组成的矿石。到目前为止，我国可用于氧化铝生产的铝土矿资源全部为一水硬铝石型铝土矿。

铝土矿中氧化铝的含量变化很大，低的仅约30％，高的可达70％以上。铝土矿中所含的化学成分除氧化铝外，主要杂质是氧化硅、氧化铁和氧化钛。此外，还 含有少量或微量的钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。其中镓在铝土矿中含量虽少，但在氧化铝生产过程中会逐渐 在循环母液中积累，从而可以有效地回收，成为生产镓的主要来源。

衡量铝土矿优劣的主要指标之一是铝土矿中氧化铝含量和氧化硅含量的比值，俗称铝硅比。

用碱法生产氧化铝时，是用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶 解的化合物。将不溶解的残渣（赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或进行综合处理，以回收其中的有用组分。纯净的铝酸钠溶液即可分解析出氢氧化铝，经分离、洗 涤后进行煅烧，便获得氧化铝产品。分解母液则循环使用来处理另一批矿石。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳--烧结联合法等多种流程。 拜耳法是由奥地利化学家拜耳（K·J·Bayer）于1889～1892年发明的一种从铝土矿中提取氧化铝的方法。一百多年来在工艺技术方面已经有了 许多改进，但基本原理并未发生变化。为纪念拜耳这一伟大贡献，该方法一直沿用拜耳法这一名称。

拜耳法包括两个主要过程。首 先是在一定条件下氧化铝自铝土矿中的溶出（氧化铝工业习惯使用的术语，即浸出。以下同）过程，然后是氢氧化铝自过饱和的铝酸钠溶中水解析出的过程，这就是 拜耳提出的两项专利。拜耳法的实质就是以湿法冶金的方法，从铝土矿中提取氧化铝。在拜耳法氧化铝生产过程中，含硅矿物会引起Al2O3和Na2O的损失。

在拜耳法流程中，铝土矿经破碎后，和石灰、循环母液一起进入湿磨，制成合格矿浆。矿浆经预脱硅之后预热至溶出温度进行溶出。 溶出后的矿浆再经过自蒸发降温后进入稀释及赤泥（溶出后的固相残渣）的沉降分离工序。自蒸发过程产生的二次汽用于矿浆的前期预热。沉降分离后，赤泥经洗涤 进入赤泥堆场，而分离出的粗液（含有固体浮游物的铝酸钠溶液，以下同）送往叶滤。粗液通过叶滤除去绝大部分浮游物后称为精液。精液进入分解工序经晶种分解 得到氢氧化铝。分解出的氢氧化铝经分级和分离洗涤后，一部分作为晶种返回晶种分解工序，另一部分经焙烧得到氧化铝产品。晶种分解后分离出的分解母液经蒸发 返回溶出工序，形成闭路循环。氢氧化铝经焙烧后得到氧化铝。

不同类型的铝土矿所需要的溶出条件差别很大。三水铝石型铝土矿 在105℃的条件下就可以较好地溶出，一水软铝石型铝土矿在200℃的溶出温度下就可以有较快的溶出速度，而一水硬铝石型铝土矿必须在高于240℃的温度 下进行溶出，其典型的工业溶出温度为260℃。溶出时间不低于60分钟。

拜耳法用于处理高铝硅比的铝土矿，流程简单，产品 质量高，其经济效果远比其它方法为好。用于处理易溶出的三水铝石型铝土矿时，优点更是突出。目前，全世界生产的氧化铝和氢氧化铝，90%以上是用拜耳法生 产的。由于中国铝土矿资源的特殊性，目前中国大约50%的氧化铝是由拜耳法生产的。

将拜耳法和烧结法二者联合起来的流程称 之为联合法生产工艺流程。联合法又可分为并联联合法、串联联合法与混联联合法。采用什么方法生产氧化铝，主要是由铝土矿的品位（即矿石的铝硅比）来决定 的。从一般技术和经济的观点看，矿石铝硅比为3左右通常选用烧结法；铝硅比高于10的矿石可以采用拜耳法；当铝土矿的品位处于二者之间时，可采用联合法处 理，以充分发挥拜耳法和烧结法各自的优点，达到较好的技术经济指标。

目前全球氧化铝年产量在5500万吨左右，我国的氧化铝产量约为680万吨。

（二）原铝、铝合金及铝材的生产方法

目前工业生产原铝的唯一方法是霍尔－埃鲁铝电解法。由美国的霍尔和法国的埃鲁于1886年发明。霍尔－埃鲁铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石 （Na3AlF6）为熔剂组成的电解质，在950－970℃的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分解为铝和氧，铝在碳阴极以液相形式析出，氧在 碳阳极上以二氧化碳气体的形式逸出。每生产一吨原铝，可产生1.5吨的二氧化碳，综合耗电在15000kwh左右。

工业铝电解槽大体上可以分为侧插阳极自焙槽、上插阳极自焙槽和预焙阳极槽三类。由于自焙槽技术在电解过程中电耗高、并且不利于对环境的保护，所以自焙槽技术正在被逐渐淘汰。目前全球原铝年产量约为2800万吨，我国的原铝年产量约为700万吨。

必要时可以对电解得到的原铝进行精炼得到高纯铝。目前的铝合金生产方法主要以熔配法为主。由于铝及其合金具有优良的可加工性能，所以通过锻、铸、轧、冲、压等方法生产板、带、箔、管、线等型材