Az alumíniumot kohászati eljárásokkal nyerik. A kohászat olyan terület, amely az ércek fémekké vagy fémötvözetekké történő átalakulását tanulmányozza. Számos fémet állítanak elő ezzel a módszerrel, például réz, titán, vas és mangán.
Alumínium esetében a fő érc a bauxit (ábra), amely hidratált alumínium-oxidot (Aℓ2O3. x H2O) és különféle szennyeződések.
![Bauxit Természetes bauxitérc](/f/9c22a31ca4e2312ec5c18ab4a12a60f1.jpg)
Az alumínium kohászatban a következő négy lépés következik:
![Alumínium kohászat Az alumínium kohászat fő szakaszai](/f/17b8f432f334756b2685737679866383.jpg)
Amikor alumínium-oxid (Aℓ2O3 (s)) elválik a bauxittól, neve válik timföld.
Korábban a következőket tettük: az alumínium-oxidot sósavval kezeltük alumínium-klorid előállítására; amelyet fémes káliummal vagy nátriummal reagáltattak, ami a vegyület redukcióját okozta és fém alumíniumot eredményezett:
Aℓ2O3 (s) + 6 HC3(itt)→ 4 AℓCℓ3 (aq) + 3 H2O(ℓ)
ACℓ3 (aq) + 3Ks→ 3 KCℓs + Aℓs
Ez a módszer azonban nagyon drága és nem hatékony volt, ezért az alumíniumot ritka fémnek tekintették.
De 1886-ban két tudós külön kidolgozta a fent említett módszert, amelyben magmás elektrolízist alkalmaztak. Ezek a tudósok az amerikai Charles M. Hall és a francia Paul Héroult, ezért ezt a módszert kezdték hívni
Hall-Héroult-folyamat vagy egyszerűen,Hall-folyamat, míg M. Károly Hall szabadalmaztatta.A legfontosabb pont, amelyet felfedeztek, az volt, hogyan lehet folyékony alumínium-oxidot készíteni. képes legyen elvégezni magmás elektrolízisét, mivel a probléma az volt, hogy olvadáspontja magasabb volt 2000 ° C. Fluxot, kriolitércet (Na3AℓF6), amely képes volt az alumínium-oxid olvadási hőmérsékletét körülbelül 1000 ° C-ra csökkenteni.
Így, amint az az alábbi ábrán látható, ezt az alumínium-oxid és kriolit keveréket szénnel bélelt acél elektrolit edénybe helyeztük. Ezen az olvadt keveréken elektromos áram halad át. A tartálynak a keverékkel érintkező falai negatív elektrolízis pólusként (katódként) működnek, ahol az alumínium kationok redukciója történik. Az anód (pozitív pólus) grafitból vagy szénből, vagyis mindkettőből szénből készült henger, ahol oxigénanionok oxidálódnak:
Katód félreakció: 4 A 43+(ℓ) + 12 és- → 4 Aℓ(ℓ)
Anód félreakció: 6 O2-(ℓ) → 12 és- + 3 O2. g)
A képződött oxigén reagál az anódban lévő szénnel, és szén-dioxidot is termel:
3 O2. g) + 3 Cs → 3 CO2. g)
Tehát ennek a magmás elektrolízisnek az általános reakcióját és sémáját, amely alumíniumot eredményez, a következők adják:
![Alumínium elektrolízis Az alumínium elektrolízis folyamatának globális egyenlete](/f/5fe4a302412fc6c6fb369a893e30e62f.jpg)
A kapott alumínium folyékony formában van, mert olvadáspontja 660,37 ° C, vagyis alacsonyabb, mint az alumínium-oxid és a kriolit keverékének. Az alumínium sűrűbb is, mint a keverék, ezért a tartály aljára rakódik le, ahol összegyűlik.
1 tonna alumínium gyártása során:
- 4-5 tonna bauxit, honnan kb 2 tonna timföld;
- 50 kilogramm kriolit (nincs sok természetes kriolit-tartalék, ezért általában fluoritból (CaF2), a természetben legelterjedtebb ásványi anyag);
- 0,6 tonna szén az elektródákhoz.
Évente az alumíniumgyártás meghaladja 27,4 millió tonna.
A fémes alumíniumötvözetek közül a következők vannak:
![Fémötvözetek Fő alumíniumötvözetek](/f/87c55a68abeed8aa1ced2032b07da591.jpg)
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm