Получение алюминия электролизом. Получение алюминия

Алюминий получают в металлургических процессах. Металлургия - это область, изучающая превращение руд в металлы или металлические сплавы. Этим методом получают несколько металлов, таких как медь, титан, железо и марганец.

В случае алюминия основной используемой рудой является боксит (рисунок), который содержит гидратированный оксид алюминия (Aℓ2O3. x H2O) и различных примесей.

Природная бокситовая руда

В металлургии алюминия выполняются следующие четыре этапа:

Основные этапы металлургии алюминия

Когда оксид алюминия (Aℓ2O3 (с)) отделяется от боксита, его название становится глинозем.

Ранее было выполнено следующее: оксид алюминия обрабатывали соляной кислотой для получения хлорида алюминия; который был помещен для реакции с металлическим калием или натрием, вызывая восстановление соединения и приводя к металлическому алюминию:

Aℓ2O3 (с) + 6 HCℓ(здесь)→ 4 AℓCℓ3 (водн.) + 3 часа2O(ℓ)
ACℓ3 (водн.) + 3К(s)→ 3 KCℓ(s) + Aℓ(s)

Однако этот метод был очень дорогим и неэффективным, поэтому алюминий считался редким металлом.

Но в 1886 году двое ученых по отдельности разработали упомянутый выше метод, в котором использовался электролиз из вулканических пород. Этими учеными был американец Чарльз М. Холл и француз Поль Эру, поэтому этот метод получил название

Процесс Холла-Эру или просто,Зал процесс, тогда как Чарльз М. Холл запатентовал это.

 Ключевой момент, который они обнаружили, заключался в том, как сделать это жидким оксидом алюминия. иметь возможность проводить его электролиз из пламени, так как проблема заключалась в том, что его температура плавления была выше 2000 ° С. Они использовали флюс, криолитовую руду (Na3AℓF6), что позволило снизить температуру плавления оксида алюминия примерно до 1000 ° C.

Таким образом, как показано на диаграмме ниже, эту смесь оксида алюминия и криолита поместили в стальной электролитический сосуд с углеродистой футеровкой. Через эту расплавленную смесь проходит электрический ток. Стенки емкости, контактирующие со смесью, действуют как отрицательный полюс электролиза (катод), где происходит восстановление катионов алюминия. Анод (положительный полюс) - это цилиндры из графита или углерода, то есть оба из углерода, где происходит окисление анионов кислорода:

Катодная полуреакция: 4 A3+(ℓ) + 12 и- → 4 А(ℓ)
Полуреакция анода: 6 O2-(ℓ) → 12 и- + 3 O2 (г)

Образующийся кислород вступает в реакцию с углеродом на аноде, а также выделяет углекислый газ:

3 O2 (г) + 3 С(s) → 3 СО2 (г)

Итак, общая реакция и схема этого огненного электролиза, в результате которого образуется алюминий, представлены следующим образом:

Глобальное уравнение процесса электролиза алюминия

Полученный алюминий находится в жидкой форме, так как его температура плавления составляет 660,37 ºC, то есть ниже, чем у смеси оксида алюминия и криолита. Алюминий также более плотный, чем смесь, и поэтому он откладывается на дне емкости, где он собирается.

При производстве 1 тонны алюминия используется:

  • От 4 до 5 тонн бокситаоткуда примерно 2 тонны глинозема;
  • 50 килограммов криолита (природных запасов криолита немного, поэтому его обычно получают путем синтеза из флюорита (CaF2), самый распространенный минерал в природе);
  • 0,6 тонны угля для электродов.

Ежегодно производство алюминия превышает 27,4 млн тонн.

Среди основных металлических алюминиевых сплавов мы выделяем следующие:

Основные алюминиевые сплавы


Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/obtencao-aluminio-por-meio-eletrolise.htm

Рок и культурная индустрия

В начале 20 века Теодор В. Адорно - один из самых выдающихся мыслителей Франкфуртской школы - пос...

read more

Коринфская демократия. Характеристики коринфской демократии

Коринфская демократия - это движение, возникшее в бразильском футболе, в частности, в команде Са...

read more

Что такое стробила?

Стробилы, также известные как конусы, представляют собой структуры, которые обычно путают с цветы...

read more