Το αλουμίνιο λαμβάνεται μέσω μεταλλουργικών διεργασιών. Η μεταλλουργία είναι μια περιοχή που μελετά τον μετασχηματισμό μεταλλευμάτων σε μέταλλα ή μεταλλικά κράματα. Διάφορα μέταλλα λαμβάνονται με αυτήν τη μέθοδο, όπως χαλκός, τιτάνιο, σίδηρος και μαγγάνιο.
Στην περίπτωση του αλουμινίου, το κύριο μετάλλευμα που χρησιμοποιείται είναι το βωξίτης (σχήμα), το οποίο περιέχει ένυδρο οξείδιο του αργιλίου (Aℓ2Ο3. x Η2O) και διάφορες ακαθαρσίες.
Στη μεταλλουργία αλουμινίου, εμφανίζονται τα ακόλουθα τέσσερα βήματα:
Όταν το οξείδιο του αργιλίου (Aℓ2Ο3 (α)) διαχωρίζεται από τον βωξίτη, το όνομά του γίνεται αλουμίνα.
Προηγουμένως, έγιναν τα εξής: η αλουμίνα υπέστη επεξεργασία με υδροχλωρικό οξύ για παραγωγή χλωριούχου αργιλίου. που τοποθετήθηκε για να αντιδράσει με μεταλλικό κάλιο ή νάτριο, προκαλώντας τη μείωση της ένωσης και προκαλώντας μεταλλικό αλουμίνιο:
Αℓ2Ο3 (α) + 6 HCℓ(εδώ)→ 4 AℓCℓ3 (υδ) + 3 Ω2Ο(ℓ)
ACℓ3 (υδ) + 3Κ(μικρό)→ 3 KCℓ(μικρό) + Αℓ(μικρό)
Ωστόσο, αυτή η μέθοδος ήταν πολύ ακριβή και αναποτελεσματική, έτσι το αλουμίνιο θεωρήθηκε σπάνιο μέταλλο.
Αλλά το 1886, δύο επιστήμονες ανέπτυξαν χωριστά τη μέθοδο που αναφέρεται παραπάνω, στην οποία χρησιμοποιήθηκε πυριτική ηλεκτρόλυση. Αυτοί οι επιστήμονες ήταν ο Αμερικανός Charles M. Ο Hall και ο Γάλλος Paul Héroult, έτσι έγινε γνωστή αυτή η μέθοδος Διαδικασία Hall-Héroult ή απλά,Διαδικασία αίθουσας, ενώ ο Charles M. Ο Hall το κατοχύρωσε.
Το βασικό σημείο που ανακάλυψαν ήταν πώς να φτιάξουν υγρό οξείδιο του αργιλίου για να το κάνουν. να είναι σε θέση να πραγματοποιήσει την πύρινη ηλεκτρόλυση, καθώς το πρόβλημα ήταν ότι το σημείο τήξεως ήταν πάνω 2000 ° C. Χρησιμοποίησαν μια ροή, κρυσταλλικό μετάλλευμα (Na3AℓF6), η οποία μπόρεσε να μειώσει τη θερμοκρασία τήξης του οξειδίου του αργιλίου σε περίπου 1000 ° C.
Έτσι, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, αυτό το μείγμα οξειδίου του αργιλίου και κρυόλιθου τοποθετήθηκε σε ένα ηλεκτρολυτικό δοχείο με επένδυση από άνθρακα. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από αυτό το λιωμένο μείγμα. Τα τοιχώματα του δοχείου που έρχονται σε επαφή με το μείγμα ενεργούν ως αρνητικός πόλος ηλεκτρόλυσης (κάθοδος), όπου συμβαίνει η μείωση των κατιόντων αλουμινίου. Η άνοδος (θετικός πόλος) είναι κύλινδροι από γραφίτη ή άνθρακα, δηλαδή και οι δύο κατασκευασμένοι από άνθρακα, όπου συμβαίνει η οξείδωση των ανιόντων οξυγόνου:
Ημι-αντίδραση καθόδου: 4 Aℓ3+(ℓ) + 12 και- → 4 Aℓ(ℓ)
Ημι-αντίδραση ανόδου: 6 O2-(ℓ) → 12 και- + 3 O2 (ζ)
Το οξυγόνο που σχηματίζεται αντιδρά με άνθρακα στην άνοδο και παράγει επίσης διοξείδιο του άνθρακα:
3 Ο2 (ζ) + 3 C(μικρό) → 3 CO2 (ζ)
Έτσι, η συνολική αντίδραση και το σχήμα αυτής της πυριτικής ηλεκτρόλυσης που προκαλεί αλουμίνιο δίνεται από:
Το αλουμίνιο που λαμβάνεται είναι σε υγρή μορφή, επειδή το σημείο τήξεως του είναι 660,37 ºC, δηλαδή χαμηλότερο από αυτό ενός μίγματος αλουμίνας και κρυολίτη. Το αλουμίνιο είναι επίσης πυκνότερο από το μείγμα και, επομένως, εναποτίθεται στον πυθμένα του δοχείου, όπου συλλέγεται.
Στην παραγωγή 1 τόνου αλουμινίου χρησιμοποιείται:
- 4 έως 5 τόνοι βωξίτη, από πού 2 τόνοι αλουμίνας;
- 50 κιλά κρυολίτη (Δεν υπάρχουν πολλά φυσικά αποθέματα κρυολίτη, επομένως, συνήθως λαμβάνεται μέσω της σύνθεσής του από φθορίτη (CaF2), ένα άφθονο ορυκτό στη φύση)?
- 0,6 τόνοι άνθρακα για τα ηλεκτρόδια.
Η παραγωγή αλουμινίου υπερβαίνει κάθε χρόνο 27,4 εκατομμύρια τόνοι.
Μεταξύ των κύριων μεταλλικών κραμάτων αλουμινίου, έχουμε τα εξής:
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm