1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)和提取
1.1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)
鋁是地殼中儲(chǔ)量居第三位的金屬（約為8%），但自然界未發(fā)現(xiàn)游離狀態(tài)的金屬鋁。鋁是許多礦物的重要組成，包括泥土，鋁土礦，云母，氟石，明礬石，冰晶石等等，以及若干氧化物形態(tài)礦物，如剛玉，玉石，紅寶石等。
1746年德國(guó)人波特（J.H. Pott）從明礬制得一種氧化物，即氧化鋁。18世紀(jì)法國(guó)的拉瓦錫（A.L. Lavoisier）認(rèn)為這是一種未知金屬的氧化物，它與氧的親和力極大，以致不可能用碳和當(dāng)時(shí)已知的其它還原劑將它還原出來。1807年英國(guó)人戴維（H. Davy）試圖電解熔融的氧化鋁以取得金屬，沒有成功。1809年他將這種想象中的金屬命名為alumium，后來改為aluminium。1825年丹麥人奧斯忒（H.C.Oersted）用鉀汞齊還原無水氯化鋁，第一次得到幾毫克金屬鋁，指出它具有與錫相同的顏色和光澤。1827年德國(guó)沃勒（F.Wöhler）用鉀還原無水氯化鋁得到少量金屬粉末。1845年他用氯化鋁氣體通過熔融金屬鉀的表面，得到一些鋁珠，每顆重約10～15毫克，從而對(duì)鋁的密度和延展性作了初步測(cè)定，指出鋁的熔點(diǎn)不高。1854年法國(guó)戴維爾（S.C. Deville）用鈉代替鉀還原NaAlCl4絡(luò)合鹽，制得金屬鋁。同年建廠，生產(chǎn)出一些鋁制頭盔、餐具和玩具。當(dāng)時(shí)鋁的價(jià)格接近黃金。1886年美國(guó)霍爾（C.M. Hall）和法國(guó)埃魯特（L.T. Héroult）幾乎同時(shí)分別獲得用冰晶石－氧化鋁熔鹽電解法制取金屬鋁的專利。1888年在美國(guó)匹茲堡建立第一家電解鋁廠，鋁的生產(chǎn)從此進(jìn)入新的階段。1956年世界鋁產(chǎn)量開始超過銅而居有色金屬的首位，成為產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵的金屬。
1.1.2 鋁電解簡(jiǎn)史
雖然自然界中鋁的資源儲(chǔ)量很高，但是鋁的工業(yè)生產(chǎn)卻很晚，直到19世紀(jì)20年代才真正把鋁制備出來，比金屬銅和鐵晚了兩千多年。主要原因是鋁和氧結(jié)合得十分牢固，難以把鋁分離出來。
煉鋁方法的發(fā)展可分為兩個(gè)時(shí)期：最初是化學(xué)法，其后是電解法。
鋁的工業(yè)化生產(chǎn)開始于1855年，當(dāng)時(shí)法國(guó)人戴維爾用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得金屬鋁。由于拿破倫三世預(yù)見到它在輕型鎧甲中的潛在應(yīng)用而使鋁的軍事應(yīng)用獲得政府支持。然而，直到冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用之前，僅生產(chǎn)出少量的鋁。
1854年德國(guó)人本森（R.Bunsen）用電解NaAlCl4熔鹽制得了金屬鋁。當(dāng)時(shí)，由于電價(jià)格太高而且不能獲得大電流，因而不能進(jìn)行工業(yè)電解試驗(yàn)。1867年發(fā)明了發(fā)電機(jī)并在1880年加以改進(jìn)，這種電源才可用于工業(yè)生產(chǎn)。1883年美國(guó)布拉雷（Bradley）提出冰晶石-氧化鋁熔鹽電解方案。三年之后即1886年，美國(guó)的C.M. Hall和法國(guó)的P.L.T. Héroult都在當(dāng)年通過實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)了冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法的專利。這就是歷來稱呼的霍爾-埃魯特法。這一方法的要點(diǎn)仍是近代鋁冶金工業(yè)的基礎(chǔ)。
自從1886年發(fā)明了冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法之后，1888年11月Hall在美國(guó)Pittsburgh建廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，1889年Héroult在瑞士Neuhausen建廠生產(chǎn)鋁，這就是電解法工業(yè)生產(chǎn)鋁的開始。
1888年8月奧地利科學(xué)家拜爾（Karl Joseph Bayer）申請(qǐng)了從鋁土礦提取氧化鋁的專利。與此同時(shí)，瑞士冶金公司利用萊茵河上的水力發(fā)電，獲得了廉價(jià)的電力。由此，霍爾-埃魯特法、拜爾法以及廉價(jià)的電力推進(jìn)了美國(guó)和歐洲鋁工業(yè)的發(fā)展，于是，電解法很快取代了化學(xué)法?；瘜W(xué)法總共生產(chǎn)了約200噸鋁，前后約30年，該工藝在19世紀(jì)末逐漸被淘汰。
以后，其它各國(guó)相繼采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法煉鋁。英國(guó)開始于1890年，德國(guó)1898年，奧地利1899年，挪威1906年，意大利1907年，西班牙1927年，前蘇聯(lián)1931年，中國(guó)1938年。
冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法發(fā)明一百多年來，全世界的鋁產(chǎn)量已有很大的增長(zhǎng)。1890年是化學(xué)法和電解法的交替時(shí)代，原鋁的產(chǎn)量只有180噸左右。1970年達(dá)到1000萬噸，1980年1625萬噸，2000年突破了2400萬噸。
目前煉鋁的方法仍以冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法為主。多年以來，為了探索新的煉鋁方法，曾經(jīng)試驗(yàn)了多種煉鋁新方法，如碳熱法，氯化鋁法等，雖然取得了一定的進(jìn)展，但在可預(yù)見的將來都還不能在經(jīng)濟(jì)上和規(guī)模上與電解法相匹敵。
1.1.1 鋁的發(fā)現(xiàn)
鋁是地殼中儲(chǔ)量居第三位的金屬（約為8%），但自然界未發(fā)現(xiàn)游離狀態(tài)的金屬鋁。鋁是許多礦物的重要組成，包括泥土，鋁土礦，云母，氟石，明礬石，冰晶石等等，以及若干氧化物形態(tài)礦物，如剛玉，玉石，紅寶石等。
1746年德國(guó)人波特（J.H. Pott）從明礬制得一種氧化物，即氧化鋁。18世紀(jì)法國(guó)的拉瓦錫（A.L. Lavoisier）認(rèn)為這是一種未知金屬的氧化物，它與氧的親和力極大，以致不可能用碳和當(dāng)時(shí)已知的其它還原劑將它還原出來。1807年英國(guó)人戴維（H. Davy）試圖電解熔融的氧化鋁以取得金屬，沒有成功。1809年他將這種想象中的金屬命名為alumium，后來改為aluminium。1825年丹麥人奧斯忒（H.C.Oersted）用鉀汞齊還原無水氯化鋁，第一次得到幾毫克金屬鋁，指出它具有與錫相同的顏色和光澤。1827年德國(guó)沃勒（F.Wöhler）用鉀還原無水氯化鋁得到少量金屬粉末。1845年他用氯化鋁氣體通過熔融金屬鉀的表面，得到一些鋁珠，每顆重約10～15毫克，從而對(duì)鋁的密度和延展性作了初步測(cè)定，指出鋁的熔點(diǎn)不高。1854年法國(guó)戴維爾（S.C. Deville）用鈉代替鉀還原NaAlCl4絡(luò)合鹽，制得金屬鋁。同年建廠，生產(chǎn)出一些鋁制頭盔、餐具和玩具。當(dāng)時(shí)鋁的價(jià)格接近黃金。1886年美國(guó)霍爾（C.M. Hall）和法國(guó)埃魯特（L.T. Héroult）幾乎同時(shí)分別獲得用冰晶石－氧化鋁熔鹽電解法制取金屬鋁的專利。1888年在美國(guó)匹茲堡建立第一家電解鋁廠，鋁的生產(chǎn)從此進(jìn)入新的階段。1956年世界鋁產(chǎn)量開始超過銅而居有色金屬的首位，成為產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵的金屬。
1.1.2 鋁電解簡(jiǎn)史
雖然自然界中鋁的資源儲(chǔ)量很高，但是鋁的工業(yè)生產(chǎn)卻很晚，直到19世紀(jì)20年代才真正把鋁制備出來，比金屬銅和鐵晚了兩千多年。主要原因是鋁和氧結(jié)合得十分牢固，難以把鋁分離出來。
煉鋁方法的發(fā)展可分為兩個(gè)時(shí)期：最初是化學(xué)法，其后是電解法。
鋁的工業(yè)化生產(chǎn)開始于1855年，當(dāng)時(shí)法國(guó)人戴維爾用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得金屬鋁。由于拿破倫三世預(yù)見到它在輕型鎧甲中的潛在應(yīng)用而使鋁的軍事應(yīng)用獲得政府支持。然而，直到冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用之前，僅生產(chǎn)出少量的鋁。
1854年德國(guó)人本森（R.Bunsen）用電解NaAlCl4熔鹽制得了金屬鋁。當(dāng)時(shí)，由于電價(jià)格太高而且不能獲得大電流，因而不能進(jìn)行工業(yè)電解試驗(yàn)。1867年發(fā)明了發(fā)電機(jī)并在1880年加以改進(jìn)，這種電源才可用于工業(yè)生產(chǎn)。1883年美國(guó)布拉雷（Bradley）提出冰晶石-氧化鋁熔鹽電解方案。三年之后即1886年，美國(guó)的C.M. Hall和法國(guó)的P.L.T. Héroult都在當(dāng)年通過實(shí)驗(yàn)申請(qǐng)了冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法的專利。這就是歷來稱呼的霍爾-埃魯特法。這一方法的要點(diǎn)仍是近代鋁冶金工業(yè)的基礎(chǔ)。
自從1886年發(fā)明了冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法之后，1888年11月Hall在美國(guó)Pittsburgh建廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，1889年Héroult在瑞士Neuhausen建廠生產(chǎn)鋁，這就是電解法工業(yè)生產(chǎn)鋁的開始。
1888年8月奧地利科學(xué)家拜爾（Karl Joseph Bayer）申請(qǐng)了從鋁土礦提取氧化鋁的專利。與此同時(shí)，瑞士冶金公司利用萊茵河上的水力發(fā)電，獲得了廉價(jià)的電力。由此，霍爾-埃魯特法、拜爾法以及廉價(jià)的電力推進(jìn)了美國(guó)和歐洲鋁工業(yè)的發(fā)展，于是，電解法很快取代了化學(xué)法?；瘜W(xué)法總共生產(chǎn)了約200噸鋁，前后約30年，該工藝在19世紀(jì)末逐漸被淘汰。
以后，其它各國(guó)相繼采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法煉鋁。英國(guó)開始于1890年，德國(guó)1898年，奧地利1899年，挪威1906年，意大利1907年，西班牙1927年，前蘇聯(lián)1931年，中國(guó)1938年。
冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法發(fā)明一百多年來，全世界的鋁產(chǎn)量已有很大的增長(zhǎng)。1890年是化學(xué)法和電解法的交替時(shí)代，原鋁的產(chǎn)量只有180噸左右。1970年達(dá)到1000萬噸，1980年1625萬噸，2000年突破了2400萬噸。
目前煉鋁的方法仍以冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法為主。多年以來，為了探索新的煉鋁方法，曾經(jīng)試驗(yàn)了多種煉鋁新方法，如碳熱法，氯化鋁法等，雖然取得了一定的進(jìn)展，但在可預(yù)見的將來都還不能在經(jīng)濟(jì)上和規(guī)模上與電解法相匹敵。
