Получение алюминия в чистом виде

ромышленное получение: при промышленном производстве бокситы сначала подвергают химической переработке, удаляя из них примеси оксидов кремния (Si), железа (Fe) и других элементов. В результате такой переработки получают чистый оксид алюминия Al2O3 — основное сырье при производстве металла электролизом. Однако из-за того, что температура плавления Al2O3 очень высока (более 2000°C), использовать его расплав для электролиза не удается.

Выход ученые и инженеры нашли в следующем. В электролизной ванне сначала расплавляют криолит Na3AlF6 (температура расплава немного ниже 1000°C). Криолит можно получить, например, при переработке нефелинов Кольского полуострова. Далее в этот расплав добавляют немного Al2О3 (до 10% по массе) и некоторые другие вещества, улучающие условия проведения последующего процесса. При электролизе этого расплава происходит разложение оксида алюминия, криолит остается в расплаве, а на катоде образуется расплавленный алюминий:

2Al2О3 = 4Al + 3О2.

Так как анодом при электролизе служит графит, то выделяющийся на аноде кислород (O) реагирует с графитом и образуется углекислый газ СО2.

При электролизе получают металл с содержанием алюминия около 99,7%. В технике применяют и значительно более чистый алюминий, в котором содержание этого элемента достигает 99,999% и более.

Алюминиевой рудой является боксит - двуводный оксид алюминия Al2O3*2H2O, который в качестве примесей содержит диоксид кремния и оксид железа (ІІІ). Чистый оксид алюминия получают из руды, используя то обстоятельство, что он амфотерен, в то время как оксиды кремния (ІV) и железа (ІІІ) - кислотный и основной оксиды . В соответствии с этим и обрабатывают руду.
Схема очистки
Боксит -- Нагревание с концентрированным раствором NaOH --
Раствор алюмината и силиката натрия + остаток оксида железа (ІІІ) -- Продувание СО2 -- Силикат натрия, остающийся в растворе + осадок гидроксида алюминия -- Фильтрование, промывание, нагревание -- Безводный оксид алюминия
Алюминий получают электролизом оксида. Температура плавления оксида (2050 С) очень высока, поэтому электролизу подвергают расплавленную смесь его с криолитом ( гексафторалюминат натрия Na3AlF6 ) и фторидами кальция и алюминия. Оксид алюминия растворяется в расплаве, который и подвергают электролизу при 850 С, используя ячейку Холла - Эру. В результате образуются алюминий и кислород.
Имеющемуся равновесию
Al2O3 = Al(3+) + AlO3(3-)
соответствуют электродные процессы
катод -- Al(3+) + 3(e-) = Al
анод -- 4AlO3(3-) -- 12(e-) = 2Al2O3 + 3O2
Электролиз -- очень энергоёмкий процесс и дорогой способ получения.