NHÔM
NHÔM
Điều chế
Phương pháp điện phân
• Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng boxit (Al2O3.xH2O) và criolit còn nhiều tạp chất như Fe2O3, SiO2, CaO nên cần phải tinh chế nguyên liệu ban đầu, bằng cách đun quặng nghiền nhỏ với dung dịch NaOH 40% ở 1500C dưới áp suất 5-6atm, nhôm oxit sẽ tan trong dung dịch kiềm.
Al2O3.xH2O + 2NaOH = 2NaAlO2 + (x+1)H2O hoặc Al2O3 + 2OH- + 3H2O = 2[Al(OH)4]-
Fe2O3 không phản ứng, SiO2 kết tủa dưới dạng phức natri nhôm silicat. Lọc lấy dung dịch và pha loãng bằng nước, Al(OH)3 sẽ tách ra, sau đó nung kết tủa ở 1200-14000C trong lò quay sẽ được Al O tinh khiết
NHÔM
NHÔM
Điều chế
Phương pháp điện phân
• Do Al2O3 có nhiệt độ nóng chảy cao (20720C) nên chất điện phân là hỗn hợp Al2O3 (10%) và criolit (90%) để hạ nhiệt độ nóng chảy còn khoảng 9500C.
• Quá trình điện phân được thực hiện ở 9500C, điện áp khoảng 5V, cường độ dòng điện khoảng 140000A. Thiết bị điện phân là một thùng vỏ sắt bên trong lót gạch chịu nóng, trên lớp này có bọc một lớp than dùng làm cực âm, cực dương là những thỏi than cắm vào thùng điện phân. Bề mặt chất lỏng trong lò được phủ một lớp rắn chất điện li để cho khối nóng chảy khỏi bị nguội. • Cơ chế của quá trình điện phân Al2O3 trong Na3[AlF6] chưa xác
định rõ ràng, chỉ được giải thích rằng criolit là hỗn hợp AlF3 và 3NaF, khi điện phân chỉ NaF bị điện phân cho Na và F2. Na khử AlF3 tạo NaF và Al, còn F2 đẩy oxi trong Al2O3 tạo thành AlF3. Nhờ vậy mà nồng độ criolit trong thùng điện phân hầu như
không đổi. Thu được Al ở cực âm, tập trung ở đáy thùng ở dạng lỏng. Khí O2 bay lên ở cực dương, tác dụng với than ở cực đó tạo khí CO, CO2 làm cho cực bị ăn mòn, vì vậy trong quá trình điện phân phải hạ thấp dần cực dương xuống.
NHÔM
NHÔM
Điều chế