工业冶铝的方法

高卫兵

（山西华圣铝业有限公司，山西 永济 014000）

在当前经济市场形势愈发严峻的状态,工业冶铝行业只有不断从自身冶炼方法以及冶炼内容做出改变,积极引进新型的科学技术以及科学理念改变自身冶铝手段,才能顺应当前经济市场的发展形势满足当前冶铝行业的发展要求,除此之外,随着人们生活水平的不断身高在日常生活生产活动中对于铝的需求量也越来越大,基于此冶铝企业只有对自身不断改变才能满足当前人们的使用需求，满足社会的使用需求。

1 工业冶铝的主要原理

当前工业冶铝的主要方法为霍尔-埃鲁铝电解法，主要原理是以单纯的氧化铝为主要原材料利用电解法对其处理，因为纯净的氧化铝熔点极高，约为2450摄氏度左右，因此氧化铝极难融化，因此在工业行业中经常以融化的冰晶石为原材料，是氧化铝能够在一千摄氏度左右融化在冰晶石的液体中，最终形成冰晶石语氧化铝的混合物，最后采用电解法使其在电解作用下进行反应。

2 铝的生产加工

在工业冶铝过程中通常情况下总共由四个环节组成主要内容包含了电解铝冶炼铝矿石生产以及氧化铝制取加工生产。这四个环节相辅相成形成了一个完整的产业链，通常情况下，在工业制铝过程中铝矿石与产生的氧化铝比例为二比一，氧化铝与生产的电解铝比例同样也为二比一。

2.1 氧化铝的生产方法

结合我国当前的氧化铝生产活动来看，提出氧化铝的生产方式多种多样无论是从铝化石中提取还是从铝原料中提取，但是真正实现的技术寥寥无几，由于经济原因以及技术原因导致提出的生产技术无法一一实现，当前对于氧化铝的生产方式总体分为四类，热法，碱法以及酸法，酸碱联合法等等，当前工业普遍使用的方法为碱法[1]。

2.1.1 铝土矿

在全球范围内，铝土矿是最重要的铝矿资源，其次为霞石矿还有粘土矿等等，结合当前的氧化铝工业来看世界上大范围的工业制铝选择以铝土矿为主俄罗斯国家生产铝主要为霞石。铝土矿的主要组成元素为软铝石，水铝石以及硬铝石，结合我国当前生产氧化铝的工业活动来看主要使用的是硬铝石铝土矿。

在现开发的铝土矿中氧化铝的含量差异较大，含量较低的铝土矿，氧化铝的含量仅仅只有百分之三十，最高的拥有百分之七十。在铝土矿中，除了含有氧化铝之外，还有氧化铁以及氧化钛等物质，除此之外还有钾、钠、锌等物以及相关有机物。在铝土矿中，镓元素的含量极少，但是在生产氧化铝的过程中能够不断产生镓元素，这也是生产镓元素主要的生产来源之一。用来衡量铝土矿优劣的主要标准是矿中的铝硅比，通俗来说便是铝土矿中的氧化硅含量以及氧化铝含量。

2.2.2 碱法生产

上文中已经提及到现在工业生产氧化铝的方式主要采用碱法生产，就是用碱来处理铝矿石，进而使铝土矿中的氧化铝转化为铝酸钠容量。此时矿石中的杂质，例如硅等元素会成为不溶解的化合物。将不溶解的化合物进行过滤处理，随后将处理过后的残渣进行综合处理以便能够利用其中的有用物。生成的铝酸钠溶液经过分解工作能够生成氢氧化铝，再经过相关制作反应之后能够形成氧化铝产品[2]。

运用碱法生产氧化铝的主要方法有烧结法以及拜耳法，或者两者相结合联合法。拜耳法的来源主要是因为著名化学家拜耳发明了提取氧化铝方法，随着时间的迁移，此方法已经有所改善，但是基本反应原理没有产生变化，人们为了纪念拜耳的功绩两次名称沿用至今。

使用拜耳法提取氧化铝会经过两个主要过程，首先是在氧化条件下，氧化铝会在铝土矿中析出，随后是在铝酸钠溶液中析出氢氧化铝，这也是拜耳提出的两种主要方法。使用拜耳法进行冶金最根本的实质是以湿法进行冶金，在氧化铝的生产过程中，矿石中的含硅物质会损失氧化钠等物质。

在应用拜耳法进行冶炼工作时，在破坏矿石以后与循环母液等物一起进入湿磨，最终成为较为合格的矿浆。随后将矿浆进行脱硅处理，随后对其进行稀释工作以及沉降分离工作，对相关残渣进行处理。在沉降工作之后，将分离出的粗液送往叶滤，在除去粗液的漂浮物后的精液在经过多种程序进行分离，最终得到氢氧化铝[3]。

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。将在精液中析出的氢氧化铝进行洗涤工作后，其中一部分将作为晶种进行分解，另外一部分经过培烧工作会得到有关氧化铝的产品[4]。

在工业制铝过程中，硅铝矿的类型众多，并且不同类型的铝土矿溶出条件不同，例如三水的铝石英铝土矿通常在105摄氏度下能够很好的溶出，一水的通常在200摄氏度能够很好的溶出，典型的工业铝土矿溶出温度在260摄氏度，并且溶出的时间不少于1小时。

在工业制铝过程中使用拜耳法能够有效处理铝土矿，并且处理流程十分简单，针对于铝硅比较高的铝土矿具有良好的处理效果，而无论是从产品质量还是经济效果看，拜耳法都有其他方法无法比拟的好处，尤其是针对三水铝矿进行处理时，拜耳法自身优势更加明显。结合当前全世界的氧化铝生产情况来看，超过百分之九十的氧化铝都是通过拜耳法进行生产的。在我国，由于铝土矿的特殊性，目前只有超过一半的氧化铝是由拜耳法进行生产的[5]。

在生产氧化铝的过程中，通常还会采用联合生产法，就是讲烧结法与拜耳法两者相互结合，在联合法中通常包含有混联联合法等，在氧化铝生产过程中，具体采用何种技术主要从生产环境以及生产技术来看，生产单位会针对此生产活动进行慎重选择，结合当前的生产情况来看当铝土矿中的铝硅比高达3以上时会采用烧结法，如果高于10会采用拜耳法，当数据处于两者之间时，通常要采用联合法对其进行处理，进而使每种方法都能够得到充分的发挥，为得到最高的经济效益打下基础。结合当前我国的氧化铝生产情况来看，全球的氧化铝产量每年在五千万吨左右，我国占有其中的七百万吨。

2.2 原铝、铝合金及铝材的生产方法

当前我国工业制铝的唯一方式是应用霍尔－埃鲁铝电解法，此电解法的来源是由法国与美国著名的研究学者埃鲁与霍尔共同发明。

此电解法主要以氧化铝为原材料，与冰晶石共同组成电解质，在高温条件下通过采用电解的方式将电解质中的氧化铝通过反映分解为氧与铝，铝在此次反应中以液体的形势在炭阴极析出，氧在阳极以发应后二氧化碳的形式溢出。在工业产铝过程中，每生产一吨铝要生成1.5吨的二氧化碳，并且耗费电能达到15000kwh左右。

在工业制铝过程中运用电解法，电解槽主要分为三中类型，预焙阳极槽、上插阳极自焙槽侧插阳极自焙槽。在这三种类型中自焙槽技术在反应过程中耗电极高，因此环境问题会产生一系列不良影响，因此在工业制铝过程中逐渐将此技术淘汰。

3 结语

综上所述，在工业制铝过程中所涉及到的环节十分复杂，上文中已经提及到现在工业生产氧化铝的方式主要采用碱法生产，就是用碱来处理铝矿石，除了俄罗斯采用霞石冶铝之外，其余大部分国家均采用铝土矿为原料进行工业制铝。众所周知，在人们日常生活中，铝制物品占据了十分重要的地位，基于此，我国相关金属企业在工业制铝过程中不由对自身技术不断改善才能满足当前社会的发展要求，才能为推动社会进步贡献自己的微薄之力。