鋁的工業(yè)制法—鋁方管
2020-06-26 17:19 點(diǎn)擊：124
鋁為銀白色輕金屬。有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液，不溶于水。鋁方管生產(chǎn)廠家指出，相對密度2.70。熔點(diǎn)660℃。沸點(diǎn)2327℃。
1854年，法國化學(xué)家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通入氯氣后加熱得到NaCl，AlCl?復(fù)鹽，再將此復(fù)鹽與過量的鈉熔融，得到了金屬鋁。這時的鋁十分珍貴，據(jù)說在一次宴會上，法國皇帝拿破侖獨(dú)自用鋁制的刀叉，而其他人都用銀制的餐具。泰國當(dāng)時的國王曾用過鋁制的表鏈；1855年巴黎國際博覽會上，展出了一小塊鋁，標(biāo)簽上寫到：“來自粘土的白銀”，并將它放在最珍貴的珠寶旁邊。1889年，俄國沙皇賜給門捷列夫鋁制獎杯，以表彰其編制化學(xué)元素周期表的貢獻(xiàn)。1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨(dú)立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。
鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里，如長石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬時，等等。由鋁的氧化物與冰晶石（3NaF·AlF?）共熔電解可制得鋁（槽鋁），其主要反應(yīng)過程如下：
從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過程
①溶解：將鋁土礦溶于NaOH（aq) Al2O3+ 2NaOH ==== 2NaAlO2（偏鋁酸鈉）+ H2O
②過濾：除去殘?jiān)趸瘉嗚F(FeO)、硅鋁酸鈉等
③酸化：向?yàn)V液中通入過量CO2 .NaAlO2+ CO2+ 2H2O ==== Al(OH)3↓+ NaHCO3
④過濾、灼燒 Al(OH)3 2Al(OH)3==高溫== Al2O3+ 3H2O
⑤電解：2Al2O3l)==通電、Na3AlF3== 4Al + 3O2↑
注：電解時為使氧化鋁熔融溫度降低，在Al2O3 中添加冰晶石(Na3AlF6)
注：不電解熔融AlCl3煉Al 原因：AlCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電。
1．從整個工藝流程看，可分成提純和冶煉兩個階段
2．NaOH溶解鋁土礦的目的是溶解氧化鋁
3．兩次過濾的作用是除去雜質(zhì)和分離Al（OH）3
4．把濾液酸化的作用是生成Al（OH）3
5．流程中用二氧化碳而不用鹽酸的原因是Al（OH）3可溶解在過量的HCl中
6．將過濾后的白色固體灼燒，生成了Al2O3 2Al（OH）3 Al2O3+3H2O
1854年，法國化學(xué)家德維爾把鋁礬土、木炭、食鹽混合，通入氯氣后加熱得到NaCl，AlCl?復(fù)鹽，再將此復(fù)鹽與過量的鈉熔融，得到了金屬鋁。這時的鋁十分珍貴，據(jù)說在一次宴會上，法國皇帝拿破侖獨(dú)自用鋁制的刀叉，而其他人都用銀制的餐具。泰國當(dāng)時的國王曾用過鋁制的表鏈；1855年巴黎國際博覽會上，展出了一小塊鋁，標(biāo)簽上寫到：“來自粘土的白銀”，并將它放在最珍貴的珠寶旁邊。1889年，俄國沙皇賜給門捷列夫鋁制獎杯，以表彰其編制化學(xué)元素周期表的貢獻(xiàn)。1886年，美國的豪爾和法國的海朗特，分別獨(dú)立地電解熔融的鋁礬土和冰晶石的混合物制得了金屬鋁，奠定了今天大規(guī)模生產(chǎn)鋁的基礎(chǔ)。
鋁以化合態(tài)的形式存在于各種巖石或礦石里，如長石、云母、高嶺石、鋁土礦、明礬時，等等。由鋁的氧化物與冰晶石（3NaF·AlF?）共熔電解可制得鋁（槽鋁），其主要反應(yīng)過程如下：
從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過程
①溶解：將鋁土礦溶于NaOH（aq) Al2O3+ 2NaOH ==== 2NaAlO2（偏鋁酸鈉）+ H2O
②過濾：除去殘?jiān)趸瘉嗚F(FeO)、硅鋁酸鈉等
③酸化：向?yàn)V液中通入過量CO2 .NaAlO2+ CO2+ 2H2O ==== Al(OH)3↓+ NaHCO3
④過濾、灼燒 Al(OH)3 2Al(OH)3==高溫== Al2O3+ 3H2O
⑤電解：2Al2O3l)==通電、Na3AlF3== 4Al + 3O2↑
注：電解時為使氧化鋁熔融溫度降低，在Al2O3 中添加冰晶石(Na3AlF6)
注：不電解熔融AlCl3煉Al 原因：AlCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電。
1．從整個工藝流程看，可分成提純和冶煉兩個階段
2．NaOH溶解鋁土礦的目的是溶解氧化鋁
3．兩次過濾的作用是除去雜質(zhì)和分離Al（OH）3
4．把濾液酸化的作用是生成Al（OH）3
5．流程中用二氧化碳而不用鹽酸的原因是Al（OH）3可溶解在過量的HCl中
6．將過濾后的白色固體灼燒，生成了Al2O3 2Al（OH）3 Al2O3+3H2O
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