铝生产：从矿石到铝锭

铝生产的主要阶段

 

1. 铝土矿开采

• 铝土矿是主要矿石，富含氧化铝（30-70%）。

• 它是通过露天开采提取，并被粉碎成细颗粒的。​

 

2. 拜耳法——生产氧化铝（Al₂O₃）

• 将碎铝土矿在高压高温下用氢氧化钠（NaOH）处理。

• 氧化铝溶解，而杂质（铁、二氧化硅、钛）则以“赤泥”的形式残留下来。

• 该溶液生成氢氧化铝（Al(OH)₃），然后将其煅烧（加热至约1000℃）以形成氧化铝（Al₂O₃）。

 

3.霍尔-埃鲁电解法——还原氧化铝

• 氧化铝溶解于冰晶石（Na₃AlF₆）中，从而降低熔点。

• 电解在大容量电解池中进行：

  • 阴极（碳衬里）：铝离子被还原→熔融铝聚集在底部。

  • 阳极（碳块）：氧气与碳反应→释放二氧化碳。

• 这一步骤耗能很高，每吨铝大约消耗 13-15 兆瓦时。

 

4. 熔融铝收集

• 纯铝（99.7%）积聚在电解池底部。

• 它定期被抽出并转移到铸造厂。

 

5. 铸造铝锭

• 将熔融铝倒入模具中冷却。

• 最终得到锭块，这是进一步加工（轧制、挤压、合金化）的标准形式。

• 这些锭块随后被广泛应用于各个行业：建筑、运输、航空航天、包装和消费品。

 

要点

• 能源需求：电解是成本最高的阶段，因此冶炼厂通常建在廉价电力来源附近。

• 环境影响：拜耳工艺会产生赤泥，这是一项重大的废物管理挑战。

• 回收利用的优势：再生铝所需的能源仅为原生铝生产的约 5%。