Назови основные этапы получения алюминия.

Основные этапы получения алюминия обычно включают несколько последовательных стадий — от добычи сырья до получения чистого металла.

1. Добыча алюминиевой руды

Главным сырьём для получения алюминия являются бокситы. Это горная порода, содержащая соединения алюминия, в основном гидроксиды алюминия, а также примеси оксидов железа, кремния и титана.

Бокситы добывают открытым способом в карьерах, затем измельчают и подготавливают к дальнейшей переработке.

2. Получение глинозёма

Из бокситов сначала получают глинозём, то есть оксид алюминия — Al₂O₃. Сам алюминий напрямую из бокситов обычно не получают, потому что руда содержит много примесей.

Наиболее распространённый способ получения глинозёма — способ Байера. Его суть такова:

боксит обрабатывают горячим концентрированным раствором щёлочи, чаще всего гидроксидом натрия. Соединения алюминия переходят в раствор, а нерастворимые примеси отделяются в виде так называемого красного шлама. Затем из раствора выделяют гидроксид алюминия, который прокаливают. В результате получается оксид алюминия:

Al₂O₃

Это белый порошок, который и служит основным сырьём для электролиза.

3. Электролитическое восстановление алюминия

Следующий главный этап — получение металлического алюминия из глинозёма. Поскольку алюминий очень активный металл, восстановить его углём, как железо из руды, практически невозможно. Поэтому применяют электролиз расплава.

Этот процесс называется способом Холла — Эру.

Глинозём растворяют в расплавленном криолите. Криолит нужен для того, чтобы снизить температуру плавления смеси и сделать её электропроводной. Затем через расплав пропускают постоянный электрический ток.

В электролизёре:

на катоде выделяется жидкий алюминий;

на аноде кислород взаимодействует с угольными анодами, образуя углекислый газ.

Упрощённо процесс можно представить так:

Al₂O₃ → Al + O₂

На практике кислород расходуется на окисление углеродных анодов, поэтому аноды постепенно сгорают и требуют замены.

4. Сбор жидкого алюминия

Образующийся алюминий находится в жидком состоянии и скапливается на дне электролизёра, потому что он тяжелее расплава электролита. Его периодически выпускают из ванны и направляют на дальнейшую обработку.

5. Рафинирование и получение сплавов

Полученный алюминий может содержать небольшое количество примесей. Для получения более чистого металла его дополнительно очищают. После этого алюминий разливают в слитки или используют для производства сплавов.

Часто в алюминий добавляют магний, кремний, медь, марганец и другие элементы, чтобы улучшить прочность, твёрдость, коррозионную стойкость или другие свойства.

Таким образом, основные этапы получения алюминия можно кратко записать так:

добыча бокситов → получение глинозёма → электролиз расплава глинозёма в криолите → сбор жидкого алюминия → очистка и разливка металла.