Các quá trình sản xuất cơ bản luyện nhôm

TIỂU LUẬN

CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT CƠ BẢN

--------***---------

LUYỆN NHÔM

Nhóm thực hiện
Trịnh quang Vinh
Hoàng Thị Lưu
Chu Văn Thiện
Đoàn Thanh Tuấn

PHẦN I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÌNH HÌNH LUYỆN NHƠM HIỆN
NAY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

I. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHƠM TRÊN THẾ GIỚI HIỆN NAY

I.1 Giới thiệu chung về nhôm

Nhôm là một kim loại mềm, nhẹ với màu xám bạc ánh kim mờ, vì có một lớp
mỏng ơxi hóa tạo thành rất nhanh khi nó để trần ngồi khơng khí. Tỷ trọng
riêng của nhôm chỉ khoảng một phần ba sắt hay đồng; nó rất mềm (chỉ sau
vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó
có khả năng chống ăn mịn và bền vững do lớp ơxít bảo vệ. Nó cũng khơng
nhiễm từ và khơng cháy khi để ở ngồi khơng khí ở điều kiện thông thường

Tổng quát

Tên, Ký hiệu, Số Nhôm, Al, 13
Phân loại kim loại yếu
Nhóm, Chu kỳ, Khối 13, 3, p
Khối lượng riêng, Độ cứng 2.700 kg/m³, 2,75
Bề ngồi màu trắng bạc

Tính chất nguyên tử
Khối lượng nguyên tử 26,981538 đ.v.
Bán kính nguyên tử (calc.) 125 (118) pm
Bán kính cộng hố trị 118 pm
Cấu hình electron [Ne]3s23p1
e- trên mức năng lượng 2, 8, 3
Trạng thái ơxi hóa (Ơxít) 3 (lưỡng tính)
Cấu trúc tinh thể hình lập phương

Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất rắn
Điểm nóng chảy 933,47 K (1.220,58 °F)
Điểm sơi 2.792 K (4.566 °F)
Trạng thái trật tự từ thuận từ
Thể tích phân tử 10 ×10-6 m³/mol

Nhiệt bay hơi 293,4 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy 10,79 kJ/mol
Áp suất hơi 100.000 Pa tại 2.792 K
Vận tốc âm thanh 5.100 m/s tại 933 K

Thông tin khác
Độ âm điện 1,61 (thang Pauling)
Nhiệt dung riêng 897 J/(kg·K)

Độ dẫn điện 3,774x107 /Ω·m
Độ dẫn nhiệt 237 W/(m·K)

Năng lượng ion hóa

1. 577,5 kJ/mol
2. 1.816,7 kJ/mol
3. 2.744,8 kJ/mol
4. 11.577 kJ/mol
5. 14.842 kJ/mol
6. 18.379 kJ/mol
7. 23.326 kJ/mol
8. 27.465 kJ/mol
9. 31.853 kJ/mol
10. 38.473 kJ/mol
11. 42.647 kJ/mol
12. 201.266 kJ/mol
13. 222.316 kJ/mol

I.2 Lịch sử ngành Sản xuất nhôm

Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ trái đất (8,1%), nó lại hiếm ở
dạng tự do và đã từng được cho là kim loại q có giá trị hơn vàng (Người ta
nói rằng Napoleon III của Pháp có các bộ đồ ăn bằng nhơm dự phịng cho
những người khách quý nhất của ông. Những người khách khác chỉ có bộ đồ
ăn bằng vàng). Vì thế nhơm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và
được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.
Khi mới được phát hiện nhơm rất khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó. Vì
tồn bộ nhơm của Trái Đất nằm trong các hợp chất nên nó là kim loại khó
nhận được nhất. Lý do là nhơm bị ơxi hóa rất nhanh và ơxít nhơm là một hợp

chất cực kỳ ổn định, khơng giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.

Người khởi nghiệp

Vào cuối thế kỷ thứ XIX, nhôm là thứ kim loại q, cịn hiếm hơn cả bạc.
Tổng lượng nhơm sản xuất ở Mỹ vào năm 1884 chỉ có 125 pound (01 pound
tương đương 450 gram). Tại Trường Cao đẳng Oberlin ở Bang Ohio, Giáo sư
Frank Jewett đã chỉ cho các sinh viên thấy một mẩu nhôm nhỏ và nói với họ
rằng, bất cứ người nào có thể tìm ra được phương pháp sản xuất một cách
kinh tế thứ kim loại q này thì người đó sẽ trở nên giàu có. Charless Martin
Hall là một trong số những sinh viên đó. Say mê với các mẩu kim loại từ khi
mới 12 tuổi, Hall đã nung nấu trong lòng khát vọng sản xuất nhôm và ông đã
biến ngôi nhà kho bằng gỗ nhỏ đằng sau vườn nhà mình thành một phịng thí
nghiệm thơ sơ để hàng ngày vùi mình vào đó nghiên cứu.
Tài liệu tham khảo
Suốt trong thời gian học và sau khi tốt nghiệp, Hall liên tục miệt mài với các
thí nghiệm trong nhà kho và đã tự chế tạo được một nồi nấu kim loại bằng
cacbon để phục vụ việc tạo ra ơxít nhơm-alumina. Đầu năm 1886, ơng đổ đầy
dung dịch cryolite có chứa alumina (Al2O3) vào nồi nấu kim loại đó và cho
dịng điện chạy qua. Kết quả là ông thu được một đống lổn nhổn những chất
đơng cứng, ơng để cho chúng nguội đi, sau đó dùng búa đập vụn ra. Trong
đám bụi bốc lên có thấy một vài mảnh nhôm nguyên chất.

Điện phân nhôm tiêu tốn một lượng điện rất lớn, chi phí điện đã chiếm 25%
giá thành; để làm chảy 1 tấn nhôm cần khoảng 13,5 - 18,5 MWh để tách nhôm
ra khỏi oxi trong alumina; mức tiêu thụ thấp nhất là 13.500 kWh/tấn nhôm ở
nhà máy điện phân nhôm Moral của BHP ở Mozambic, cao là 16.292 Kwh/tấn
nhôm ở nhà máy Bratsk ở Nga. Vì vậy, sản xuất nhơm chỉ đem lại hiệu quả
khi giá điện thấp < 3 US cent/kWh. Để có được giá thành hạ, các cơng ty
thường có nhà máy điện riêng, hầu hết là thuỷ điện như Alcan có tới 11 nhà

máy thuỷ điện với tổng công suất 4.156 MW, Alcoa tự sản xuất được 25%
lượng điện cho sản xuất

Tái chế nhôm

Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan

trọng của công nghiệp luyện nhôm. Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim
loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng. Việc tinh chế nhôm tiêu hao
nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất
ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm. Một thực tế phổ biến cho đến đầu
thập niên 1900 là việc tái chế nhôm là khơng mới. Tuy nhiên, nó là lĩnh vực
hoạt động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên 1960 khi sự bùng
nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống cuối cùng đã đưa
việc tái chế nhôm vào trong tầm chú ý của cộng đồng. Các nguồn tái chế
nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ,
contener và các sản phẩm khác.
I.3 Tình hình sản xuất và sử dụng nhôm hiện nay trên thế giới

Tình hình sản xuất nhơm từ năm 2000 đến hết năm 2007 trên
thế giới: ( Số liệu của IAI )

Tình hình sản xuất 8 tháng đầu năm 2008 :

Như vậy Bắc Mỹ và Châu Âu vẫn dẫn đầu về sản xuất nhôm hiện nay.

II. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT NHƠM TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY
II.1 Phân bố quặng nhôm và tình hình sản xuất trong nước

Việt Nam là quốc gia có nguồn năng lượng dồi dào với nhiều mỏ quặng

bauxite, là cơ hội rất tốt cho việc phát triển năng lượng mới và các dự án kim
loại, tạo ra một chu trình sản xuất từ bauxite đến sản phẩm nhơm và hợp kim.
Tuy nhiên hiện tại, Việt Nam chưa có ngành cơng nghiệp nhơm riêng với quy
mô lớn.
II.2 Một số nhà máy luyện nhôm và sản xuất thành phẩm nhôm l ớn ở
Việt Nam
II.2.1 Nh à máy luyện nhôm Bảo Lâm-Lâm Đồng( trực thuộc Tổng công ty
khống sản Việt Nam thuộc Tập đồn Cơng nghiệp Than và Khống sản Việt
Nam )
Công suất : 600.000 tấn/năm.
Dự kiến bắt đầu hoạt động năm 2009

II.2.2 Nhà máy nhôm Asia Vina – Taiwan (thuộc Công ty Thương mại

tổng hợp Quảng Bình)

Nhà máy nhơm Asia Vina - Taiwan là một trong 5 doanh nghiệp hàng đầu ở
Việt Nam kể cả doanh nghiệp có hơn 100% vốn nước ngồi và liên doanh về
sản xuất các loại nhơm thanh định hình đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế, có
sức cạnh tranh cao. Nhà máy hiện có 3 dây chuyền công nghệ hiện đại sản
xuất các loại nhôm thanh, 2 hệ thống mạ hoàn thiện sản phẩm, hệ thống đúc
nhơm để nấu lại tồn bộ dư liệu trong q trình sản xuất, vừa triệt để tiết kiệm
nguyên liệu đắt tiền, vừa làm cho nhà máy giảm thiểu phế thải đến mức cao
nhất, cùng với các máy kiểm tra độ cứng của thanh nhôm, độ dày lớp mạ sản
phẩm và hệ thống kiểm tra cơ, lý hoá của sản phẩm đạt u cầu chính xác cao.

Cơng suất : Từ 3.500 đến 3.700 tấn sản phẩm/ năm

Ngồi ra cịn rất nhiều các cơ sở đúc nhôm và chế tạo nhôm thành phẩm
nhỏ l ẻ.

Tham khảo :

-

PHẦN II
NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT NHÔM

Quá trình luyện nhơm đi từ các sản phẩm quặng nhơm nghèo (boxit-nhôm tồn tại
dưới dạng Al2O3 trong phức hoặc đơn chất) hoặc từ nhơm phế liệu.

Quặng nhơm do các khống nhơm tạo thành, có khoảng hơn 250 loại khống
nhơm khác nhau nhưng thường được sử dụng nhiều 8 loại sau:

Tên khoáng vật Cơng thức hóa học Hàm lượng Al2O3

Corundum Al2O3 (%)
Diaspo, bơmit Al2O3. H2O (AlOOH) 100
Spinel Al2O3. MgO 85
Hydraogilit, ghipxit Al2O3. 2H2O; Al(OH)3 71
Kianit, antalunit, silimanit Al2O3. SiO2 65,4
Caolinit Al2O3. 2SiO2.2H2O 63
Alunit K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH)3 39,5
Nephelin (Na,K)2O.Al2O3. 2SiO2 37

32,3 – 35,9

Trong các loại quặng, Boxit là quặng nhôm quan trọng nhất, trong boxit nhôm
tồn tại dưới dạng diaspo, bơmit, hydraghilit, ghipxit và đơi khi cả caolinit và
corundum. Thành phần hóa học của quặng bôxit dao động khá lớn:

Al2O3: 35-60% SiO2: 0,5-25%

Fe2O3: 2-40% TiO2: vết – 11%

Để đánh giá chất lượng quặng nhôm, người ta đánh gia thông qua chỉ tiêu gọi là
modun silic SiO2 = tỷ số lượng Al2O3/SiO2. tỷ số này càng cao quặng càng tốt.

phẦN III

Quy trình sản xuất nhôm

I.Khái quát về công nghệ sản xuất Nhôm

-Năm 1886, Hall ngời Mỹ và Heroult ngời Pháp đồng thời phát minh ra phơng
pháp điện phân nhôm trong dung dịch muối nhôm nóng chảy. Từ đó đến nay,Al đ-
ợc sản xuất với quy mô công nghiệp, sản lợng tăng lên không ngừng,Al trở thành
kim loại đợc sử dụng ngày càng rộng rÃi. Có thể nói, phơng pháp điện phân Nhôm
trong môi trờng nóng chảy chiếm địa vị chủ yếu trong công nghệ sản xuất nhôm.
Sau đây là lu trình sản xuất nhôm hiện nay:


II. SN XUT NHễM OXIT

Có 2 phơng pháp sản xuất nhôm oxit chủ yếu:
- Phơng pháp Baye
- Phơng pháp Kiềm thiêu kết

II.1.Phơng pháp Baye

- Phơng pháp Baye thực chất là phơng pháp dùng dung dịch NaOH để hoà tách
bôxit ở nhiệt độ cao và áp suất,do K.I.Baye ngời Aó phát minh vào năm 1887. Sau
đây là sơ đồ tóm tắt phơng pháp Baye sản xuất nhôm oxit :

NaOH Boxit CaO
Hoà tách Ôtôcla
Cô đặc và Mầm
costic hoá Bïn Al(OH)3
qng
Dung L¾ng läc
dịch cái
dd
NaAlO2
KhuÊy phân hoá
Al(OH)3

Nung
Al2O3

Các khâu chính của quá trình sản xuất Nhôm ôxit gồm :
1.Hoà tách bôxit
2.Khuấy phân hoá dung dịch NaAlO2
3.Nung Nhôm hyđrôxit
4.Cô đặc dung dịch cái và costic hoá.

II1.1.Hoà tách bôxit:

- Bôxit sau khi nghiền nhỏ trộn vào với Kiềm cho vào Ôtôcla(thiết bị hoà
tách). Trong Ôtôcla xảy ra tác dụng của dung môi với các thành phần của
bôxit.

- Nhôm ôxit trong bôxit phần lớn ở dạng ngậm nớc(hiđrôxit) khi hoà tách sẽ
tác dụng với NaOH tạo natri aluminat theo phản ứng sau :
Al(OH)3 + NaOH + aq = NaAl(OH)4 + aq
AlOOH + NaOH + aq = Na Al(OH)4 + aq
- Sắt ôxit không tác dụng với NaOH nên nằm lại trong bÃ, Silic ôxit tác dụng
với NaOH tạo ra Natri silicat hoà tan vào dung dịch theo phản ứng:
SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O

- Natri silicat lại tác dụng với Natri aluminat tạo thành natri alumosilicat :
Na2SiO3 + NaAl(OH)4 + aq = Na2O.Al2O3.mSiO2.nH2O + NaOH
- Hỵp chÊt Natri alumosilicat ngậm nớc không tan trong NaOH ở dạng rắn, lẫn
vào cặn đỏ.
- Phản ứng trên có ích là khử SiO2 trong dung dịch nhng có hại là gây mất mát
Kiềm và Al. Hàm lợng SiO2 trong bôxit càng lớn thì hàm lợng mất mát kiềm
và Al càng nhiều => phơng pháp Baye chỉ áp dụng cho các loại quặng có hàm
lợng SiO2 thấp.

- Hiệu suất của quá trình hoà tách phụ thuộc vào nhiều nhân tố : Nhiệt độ, thời
gian, nồng độ dung dịch, tỉ số rắn lỏng, bản chất quặng.

II.1.2.Khuấy phân hoá dung dịch natri aluminat.

- Sau lắng lọc dung dịch natri aluminat đợc đem đi khuấy phân hoá. Dung dịch
này phân hoá tạo ra nhôm hiđrôxit theo phản øng sau:

Na AlO2 + H2O -> Al(OH)3 + NaOH
- Về cơ chế thì quá trình phân hoá sẽ đợc chia làm 2 giai đoạn :

+ Tạo mầm Al(OH)3
+ Phát triển mầm

- Nếu nâng cao tỉ số costic thì quá trình tạo mầm sẽ ngừng. Khi tỉ số costic cao
hơn nữa thì quá trình sẽ diễn ra theo chiều ngợc lại, tức là tạo ra natri
aluminat. Vì vậy phải khống chế nồng độ kiềm thích hợp. Giảm nồng độ kiềm
sẽ có lợi cho quá trình khuấy phân hoá.Nhiệt độ cũng có tác dụng với quá
trình khuấy phân hoá, nếu giảm nhiệt độ thì quá trình khuấy phân hoá sẽ xảy
ra nhanh, nhng các hạt Al(OH)3 kết tinh sẽ nhỏ, không có lợi cho việc lọc rửa
sau này.
- Trong thực tế sản xuất, cần cho thêm Al(OH)3 vào để làm mầm. Số mầm
Al(OH)3 cho vào bằng khoảng 1,5-2,5 lần trọng lợng Al2O3 có trong dung
dịch.

- Mục đích của khuấy là làm cho nồng độ dung dịch đồng đều và hạt tinh thể
luôn ở trạng thái lơ lửng.

- Sau khi khuấy phân hoá, dung dịch có tỉ số costic là 3,6-3,7.Kết tinh xong đa
Al(OH)3 đi phân cấp. Loại Al(OH)3 có cỡ hạt lớn đem đi rửa và nung, còn loại
hạt nhỏ cho quay lại mầm kết tinh cho quá trình sau. Dung dịch cái sau khi
khuấy phân hoá đợc đem đi cô đặc và costic hoá.

II.1.3.Nung Al(OH)3

Mục đích của việc ®em nung lµ lµm mÊt níc cđa Al(OH)3 ®Ĩ thu đợc Al2O3
theo phản ứng:

2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O

II.1.4.Cô đặc dung dịch cái và costic ho¸

- Sau khi läc, lÊy Al(OH)3 ra, dung dịch cái còn lại chủ yếu chứa NaOH, nhng

nồng độ thấp, không đáp ứng đợc yêu cầu của dung dịch tuần hoàn. Vì vậy
đem cô đặc để nâng nồng độ lên 300 g/l thì dừng lại.Trong quá trình vận hành,
một lợng CO2 trong không khí tác dụng với NaOH trong dung dịch tạo ra

Na2CO3. Khi cô đặc sẽ kết tinh ra Na2CO3, đem lọc tách Na2CO3 ra. Sau đó
dùng Ca(OH)2 để costic hoá theo phản ứng:
Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3
- Sau đó lắng lọc, thải bÃ, dung dịch đem dùng lại.

Một số u nhợc điểm của phơng pháp này:

-Ưu điểm: Lu trình đơn giản, chất lợng sản phẩm tốt, giá thành hạ.
-Nhợc điểm: Chỉ thực hiện với quặng bôxit có hàm lợng SiO2 thấp mới có lợi về
mặt kinh tế.

II.2. Phơng pháp Kiềm thiêu kết

Khi hàm lợng SiO2 trong quặng cao, dùng phơng pháp Baye để sản xuất sẽ
không có lợi về mặt kinh tế do làm mất mát nhôm ôxit và kiềm. Phơng pháp kiềm
thiêu kết cho phép chế biến một cách hợp lí các loại quặng có hàm lợng Silic cao.

Thực chất của phơng pháp là đem hỗn hợp Bôxit - Na2CO3 và đá vôi nung ở
nhiệt độ cao, kết quả là nhận đợc sản phẩm thiêu kết chứa natri aluminat. Sau đó
hoà tách thiêu kết phẩm trong nớc, natri aluminat hoà tan ở dạng dung dịch, các
hợp chất khác nằm lại ở dạng cặn bÃ. Lọc tách bà thu đợc dung dịch aluminat thô.
Sau khi khử Silic sẽ thu đợc dung dịch aluminat sạch.Đem cacbonát hoá bằng khí
CO2 sẽ thu đợc Al(OH)3. Sau khi nung Al(OH)3 ở 12000 C sẽ đợc Al2O3.Lu trình
sản xuất Al2O3 bằng phơng pháp kiềm thiêu kết gồm các khâu chính sau: Thiêu
kết, hoà tách thiêu kết phẩm, khử silic, cacbonat ho¸, nung.

Đá vôi Bôxit Xô đa

Xay nghiền Xay
nghiÒn

Phèi liÖu

Thiªu kÕt
NgiỊn thiªu kÕt
phÈm

Hoà tách

L¾ng läc Cặn đỏ

Khư silic dd c¸i Cô đặc

L¾ng läc Nung Al2O3

dd
NaAlO2s¹ch
Cacbonat

ho¸
Al(OH)3

II.2.1.Thiêu kết:

- Mục đích: biến nhôm oxit trong quặng boxit thành natri aluminat (NaAlO2)
dễ tan trong dung dịch nớc, còn lại SiO2 trong bôxit t¹o canxisilicat

(2CaOSiO2) khã tan.
- Cho boxit, dd Na2CO3,CaCO3 cùng hồi liệu vào máy nghiền, sau đó phân tích
thành phần hoá học của nguyên liệu đà nghiền điều chỉnh cho phù hợp với yêu
cầu thiêu kết,bùn quặng này chứa 70% nớc, dùng mỏ phun vào lò thiêu
kết.Bùn liệu sau khi vào lò đợc gia nhiệt, trải qua các vùng khử nớc, nung
nóng, làm nguội.Tại vùng thiêu kết,phối liệu trải qua các bớc sau:
Bớc 1:thiêu kết ở nhiệt độ thấp, xảy ra các phản ứng:
Na2CO3 + Fe2O3 = Na2O.Fe2O3 + CO2
Na2CO3 + SiO2 = Na2O.SiO2 + CO2
Na2CO3 +Al2O3 = Na2O.Al2O3 + CO2
- NÕu ë nhiƯt ®é thÊp cã thĨ tạo Na2O.Al2O3.SiO2
Bớc 2:thiêu kết ở nhiệt độ cao, xảy ra các phản ứng sau:
Na2O.Fe2O3 + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + Fe2O3
Na2O.SiO2 + 2CaO + Al2O3 = Na2O.Al2O3 + 2CaO.SiO2
Na2O.Al2O3.SiO2 + 4CaO = Na2O.Al2O3+ 2(2Na2O.SiO2)

II.2.2.Hoà tách thiêu kết phẩm

- Sản phẩm thiêu kết sau khi nghiền nhỏ đợc đa đi hoà đa đi hoà tách.
- Mục đích là chuyển natri aluminat từ pha rắn vao dd nớc, còn tạp chất khác
vẫn để ở pha rắn tách khỏi dung dịch,dung môi hoà tách có thể là nớc,dd kiềm
loÃng, dd natri aluminat loÃng.
- Khi hoà tách thiêu kết phẩm xảy ra các quá trình sau:
+ natri aluminat hoà tan vào dung dịch
+ natri ferit bị phân huỷ theo phản ứng:
Na2O.Fe2O3 + H2O = Fe2O3 + 2NaOH
- Sắt oxit nằm lại trong cặn, Natri ferit thuỷ phân làm tăng lợng NaOH có lợi
cho quá trình hoà tách.

- 2CaO.SiO2 thực tế không hoà tan, nhng nếu thời gian hoà tách kéo dài, nồng

độ dung dịch đậm đặc, nhiệt độ hoà tách cao thì canxi silicat cũng bắt đầu
phản ứng với dung dịch kiềm và quá trình sẽ phức tạp.
- Một số natri silicat tạo thành cũng tan vào trong dung dịch vì vậy cần đem
dung dịch đi khử SiO2

II.2.3.Khử Silic

- Sau hoà tách đợc dung dịch Aluminat thô, vì trong dung dịch còn nhiều SiO2.
Vì vậy cÇn khư SiO2 tríc khi kÕt tinh Al(OH)3.
- Quá trình khử silic của dung dịch dịch natri aluminat tiến hành trong otocla
tơng tự nh Ôtôcla dùng để hoà tách bôxit theo phơng pháp Baye. Nhiệt độ khử
SiO2 khoảng 1700C.Phản ứng chủ yếu của quá trình khử SiO2:
Na2O.Al2O3 +2(Na2O.SiO2) +4H2O= 4NaOH +Na2O.Al2O3.2SiO2.2H2O
Sau khi khư SiO2 ®a dung dịch đi lắng lọc, kết tủa đa về trộn cùng quặng và
đem đi thiêu kết. Dung dịch cái đem cacbonat hoá.

II.2.4.Cacbonat hoá dung dịch natri aluminat

- Mục đích: làm cho dung dịch natri aluminat bị phân huỷ, kết tủa Al(OH)3
theo các bớc sau:
+Trớc tiên, cho CO2 trong không khí tác dụng với NaOH
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
do NaOH bÞ trung hoà, tỉ số costic của dung dịch giảm xuống, hợp chất natri
aluminat trở nên không bền vững mà phân huỷ theo phản ứng :
Na2O.Al2O3 + H2O  2Al(OH)3 + 2NaOH
mµ NaOH sinh ra lại tác dụng với CO2 thúc đẩy phản ứng phân hoá natri
aluminat tiến hành theo chiều thuận.Sau khi có đợc Al(OH)3 ta đem nung thu
đợc Al2O3 theo phản ứng:
Al(OH)3Al2O3 + H2O

III.Sản xuất Nhôm bằng phơng pháp điện ph©n.

- Khi đà có nhôm oxit, cần dùng Na3AlF6 và các muối fluorua để điện phân
nhôm.Ta có sơ đồ điện phân Nhôm:
-Bể thờng là hình hộp chữ nhật, đáy nối cực âm (2), khối than ở phía trên là cực
dơng(1).Giữa hai cực là chất điện phân Criolit-aluminat nóng chảy(4). Dới tác
dụng của dòng điện một chiều, Al trong dung dịch điện phân tiết ra và tập trung ở
đáy bể,còn oxit bay ra về phía cực dơng, oxi hoá cực than, tạo hỗn hợp khí CO
+CO2 thoát ra ngoài. Trên bề mặt dung dịch điện phân và xung quanh bể tậo ra
lớp vỏ cứng (6).Cho Al2O3(3) trên lớp này, cứ một thời gian nhất định lại đậy lớp
vỏ để cung cấp Al2O3 vào trong bể điện phân.

- phơng pháp có một nhợc điểm là cực dơng tốn điện năng, chất điện phân dễ
bị bốc hơi.

III.1.Cho Al oxit vào bể điện phân

-Trong quá trình điện phân, Nhôm oxit là nguyên liệu tiêu hao chủ yếu thu đợc
Al ở cực âm và khí thoát ra ở cực dơng. Vì vậy phải cung cấp nhôm oxit vào
bể để quá trình điện phân đợc liên tục.Cứ một thời gian nhất định lại cho nhôm
oxit vào bể, bằng cách đập vỡ lớp vỏ điện phân đà hình thành trên bề mặt bể,
sau đó lại rải nhôm oxit lên trên lớp vỏ đó.Thao tác này có thể làm thủ công
hoặc máy chuyên dùng.

III.2.Thao tác cực dơng

-Quá trình điện phân tiến hành ở 9500C, cực dơng bị ăn mòn dần dần trong quá
trình điện phân nên phải định kì lại cực dơng xuống, cho thêm hồ vào cực dơng.

III.3.Điều chỉnh thành phần chất điện phân

Thực tế, do bị cực than hấp phụ, do bị bay hơi, bị các tạp chất khác phân ly,tỉ
lệ thành phần chất điện phân không ổn định vì vậy cần điều chỉnh thành phần chất
điện phân.

Khi mới cho chạy bể điện phân, NaF trong Criolit bÞ cùc than hÊp phơ, nhng
sau mét thời gian không bị hấp thụ nữa, lúc đó AlF3 bị mất đi do bay hơi và phân
li bởi phản øng:

2Na3AlF6 + 3Na2O = Al2O3 + 12NaF
2Na3AlF6 + 3H2O = Al2O3 + 6NaF + 6HF