Question

如何从铝矿石中得到铝元素

Answer 1

冰晶石等助熔剂和高温电解方可得到金属铝
想得到铝元素矿石里就有

Answer 2

基本化学原理：
从铝土矿中提取铝的过程中的的化学方程式
①Al2O3 + 2 NaOH = 2NaAlO2 + H2O ② NaAlO2 + CO2 + 2H2O = Al(OH)3 + NaHCO3
③ 2Al(OH)3 ===== Al2O3 + 3H2O ④ 2Al2O3 ===== 4Al + 3O2↑
先加氢氧化钠溶解氧化铝，然后过滤出去杂质。接下来调节溶液的PH值使AlO2-沉淀变成Al(OH)3。
然后过滤得到氢氧化铝，加热分解氢氧化铝得到氧化铝，最后加入冰晶石电解氧化铝得到铝单质。

工业原理：

铝土矿的主要化学成分为Al2O3，一般为40％～70%质量分数，另含SiO2、Fe2O3、TiO2及少量CAO、MgO及微量Ga、V、P、V、Cr等。从铝土矿制取Al2O3方法很多，目前工业上几乎采用碱法，又分为拜耳法、烧结法、联合法等三种：
Al2O3·3H2O(或Al2O3·H2O)+NaOH→（浸出/分解）NaAl(OH)4+赤泥→（晶种分解/蒸发、苛化）Al2(OH)3→（煅烧）Al2O3。
（一） 拜耳法：是典型的一种湿法冶金的方法，在氧化铝生产中占绝对优势。

实质是在不同条件下，控制反应向不同方向进行。其中关键工序是：
1 铝土矿的浸出——浸出母液的主要成份是NaOH
主要反应： 1）氧化铝 Al2O3·nH2O+2NaOH→2NaAlO2+nH2O
2）二氧化硅：SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O
2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O→Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓+4NaOH
3） 氧化铁：溶出的Fe2O3不与NaOH反应，以固相直接进入残渣，呈红色。
4） 二氧化钛：TiO2+2Ca(OH)2→2CaOTiO2·2H2O 直接进入赤泥中
5） 碳酸盐：主要有CaCO3+2NaOH→Na2CO3+Ca(OH)2 MgCO3+2NaOH→Na2CO3+Mg(OH)2
由铝土矿在NaOH溶液中高压溶出的Al2O3水合物进入溶液，SiO2、Fe2O3、TiO2及反应物留在赤泥中（赤泥为铝矿中其他成分与碱液发生作用后的产物），再借助机械方法使溶液与残渣分开，以达到Al2O3与杂质分离。
铝土矿浸出是利用由若干预热器、压煮器和自蒸发器依次串联成的压煮器组来连续作业完成的。（如图）

2 铝酸钠溶液的晶种分解
制成的铝酸钠溶液，其中Al2O3浓度为（145±5）g/l，且在低于100℃温度下不稳定。越接近30℃，过饱和度越大，若在30℃下加入Al(OH)3晶种，并不断机械搅拌，此时过饱和铝酸钠溶液就可自发水解，产出Al(OH)3。
NaAl2O3+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH
这种溶液的苛性比值较高。种分母液经蒸发浓缩后，作为循环母液返回，溶出过程溶出下批铝土矿。
3 氢氧化铝的煅烧及分解
Al2O3·3H2O（225℃）→AlO3·H2O+2H2O
Al2O3·H2O(500-550℃)→γ-Al2O3+H2O
γ-Al2O3(900℃开始/1200℃维持)→α-AL2O3
在带冷却机的回转窑中进行，重油煤气作燃料，产物Al2O3或于管状机中冷却或送入车间直接电解。
4 母液的蒸发与苛化
生产过程因各种原因进入大量水分，会引起缩环母液浓度降低，需适时蒸发水分，保持母液浓度。
浸出过程中，高浓度的苛性钠与矿石中碳酸盐反应或空气中CO2反应，使 NaOH部分转化为Na2CO3或形成Na2CO3·H2O。均不能溶解Al2O3水合物，需转变为有用的NaOH，即利用石灰乳与其苛化反应生成NaOH溶液。
Na2CO3+Ca(OH)→2NaOH+CaCO3

（二）碱石灰烧结法生产Al2O3。适于处理铝硅比小于4的铝土矿 1）实质：是铝土矿与足量Na2CO3、石灰配成炉料，在1200℃下烧结，生成可溶于水的铝酸钠（Na2O·Al2O3）。其中SiO2与碳生成不溶于水的原硅酸钙（2CaO·SiO2），用稀碱溶液浸入Na2O·Al2O3，与2CaO·SiO2分离。溶液脱S后通入CO2气体进行碳酸化分解，析出Al(OH)3及碳分母液，用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗涤后，最终送煅烧，分解成Al2O3。母液经蒸发浓缩，用于配料处理循环使用。
2）工艺为：生料烧结，熟料溶化，铝酸钠液脱硅，碳酸化分解