鋁的製備與冶煉

鋁(Aluminium)的製備與冶煉
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師/國立中山大學董騰元教授責任編輯

鋁是活潑金屬，它的離子有很高的水合能，因此不能從水溶液中提取此種金屬。但從乾燥態的化合物製備鋁又需要更活潑的金屬（如鈉）作還原劑，在經濟上和操作上都是不利的。近代工業是用電解熔融氧化物的方法能製備金屬鋁。

以鋁礬土礦出發提煉鋁的步驟如下：
(1)用鹼溶液處理鋁礬土礦Al2O3或是用碳酸鈉焙燒鋁礬土礦得到鋁酸鹽：Al₂O₃+2NaOH+3H₂O→2Na[Al(OH)₄] Al₂O₃+Na₂CO₃→2NaAlO₂+CO₂
(2)將鋁酸鹽溶液靜置澄清除去不溶雜質後，向鹼溶液中通入CO2促使鋁酸鹽水解：2Na[Al(OH)₄]+CO₂→2Al(OH)₃+Na₂CO₃+H₂O 2NaAlO₂+CO2+3H₂O→2Al(OH)₃+Na₂CO₃
(3)將Al(OH)₃過濾分離，乾燥後煅燒，便得到符合電解需要的純淨的氧化鋁：Al(OH)₃→Al₂O₃+3H₂O 分離後剩下的Na₂CO₃再轉成NaOH後又可以再次用來浸提鋁礬土。
(4)將Al₂O₃熔在熔融的冰晶石Na₃AlF₆（電解質）中進行電解。2Al₂O₃→4Al+3O₂，電解約在1000℃時進行，在陰極上得到金屬鋁，鋁是液態的，可由電解槽底部流出，鑄成鋁錠。
電解槽使用石墨作陰、陽極，每電解出1噸金屬鋁要消耗2×104kWh的電能，電解鋁純度約為98~99%，
雜質主要有矽、鐵和微量的鎵。