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

Стоимость Auxílio Brasil может увеличиться в конце этого года; узнать больше

О Помощь Бразилии является одним из основных преимуществ дохода более 18 миллионов бразильцев. Им...

read more

Nubank запускает потребительский кредит со специальными условиями

Многие из клиентов компании Нубанк может заинтересовать заем персональный, который предлагает циф...

read more

Познакомьтесь с 25 самыми популярными и уважаемыми группами K-pop.

Самая успешная группа с самым большим легионом поклонников K-pop БТС. Группа была основана в 2013...

read more