化学法提取铝单质

化学法提取铝单质

铝是一种活泼金属，它的离子具有极高的水合能，因此无法直接从水溶液中提取这种金属。在干态条件下制备铝单质既不经济也不实用。现代工业中，通过电解熔融氧化铝的方法来制备金属铝。

从铝矾土矿（主要成分为Al2O3）出发提取和冶炼铝单质的步骤如下：首先，将Al2O3与2摩尔NaOH和3摩尔水反应生成铝酸钠溶液和水，即Al2O3+2NaOH+3H2O→2Na[Al(OH)4]。其次，将铝酸盐溶液静置澄清，去除不溶杂质后，向碱溶液中通入CO2，促使铝酸盐水解生成Al(OH)3沉淀。

将Al(OH)3过滤分离，并在干燥条件下煅烧，最终得到纯净的氧化铝：2Al(OH)3→（高温）Al2O3+3H2O。分离后的剩余Na2CO3可以通过苛化过程再次用于浸提铝矾土。最后，将Al2O3熔融于熔融的冰晶石Na3AlF6（六氟合铝酸钠，作为电解介质）中进行电解。

在电解过程中，铝从Al2O3中析出，而冰晶石则充当电解质，帮助铝离子通过电解槽。电解过程中产生的热量促使铝以液态形式从电解槽底部流出，形成铝锭。

整个提取和冶炼铝单质的过程涉及复杂的化学反应和物理过程，需要精确的控制和操作，以确保高效和环保的生产。

废铝回收流程是怎样的？

(1) 废铝料的备制

废铝首先进行初级分类，按照纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等不同类型分级堆放。废铝制品需要拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，经过清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。轻薄松散的片状废旧铝件，如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等，利用液压金属打包机打压成包。钢芯铝绞线应先分离钢芯，然后将铝线绕成卷。

(2) 废铝的液化分离

废铝杂料的预处理与重新熔铸相结合的液化分离是回收金属铝的未来发展方向。这一过程不仅缩短了工艺流程，还能最大限度地避免空气污染，显著提高净金属的回收率。装置中的过滤器允许气体微粒通过，在液化层，铝沉淀于底部，废铝中的油漆等有机物在450℃以上分解成气体、焦油和固体炭，再通过分离器内部的氧化装置完全燃烧。废料通过旋转鼓搅拌，与仓中的溶解液混合，砂石等杂质分离到砂石分离区，被废料带出的溶解液通过回收螺旋桨返回液化仓。

(3) 配料

根据废铝料的备制及质量状况，按照再生产品的技术要求，选用搭配并计算出各类料的用量。配料需考虑金属的氧化烧损程度，硅、镁的氧化烧损较其他合金元素要大，各种合金元素的烧损率应事先通过实验确定。废铝料的物理规格及表面洁净度将直接影响再生成品质量及金属实收率，除油不干净的废铝，最高将有20%的有效成分进入熔渣。

(4) 再生变形铝合金

用废铝合金可生产的变形铝合金包括3003、3105、3004、3005、5050等，其中主要是生产3105合金。为确保合金材料的化学成分符合技术要求及压力加工的工艺需要，必要时应配加一部分原生铝锭。

(5) 再生铸造铝合金

废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约1/4再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。美国、日本等国家广泛应用的压铸铝合金A380、ADC10等基本上是用废铝再生的。

(6) 再生铸造铝合金的工艺流程

再生铸造铝合金的工艺流程如图1-19所示。废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约1/4再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。美国、日本等国家广泛应用的压铸铝合金A380、ADC10等基本上是用废铝再生的。

再生铝的主要设备是熔炼炉和精炼净化炉，一般采用燃油或燃气的专用静置炉。