Производство алюминия

Иногда учащиеся ошибочно полагают, что алюминий получают электролизом боксита, и не видят всей сложности этого процесса. Нужно указать, что наиболее сложным процессом в алюминиевом производстве является получение чистой окиси алюминия (глинозема) из боксита, так как эта руда содержит значительные количества примесей кремнезема и окиси железа.

Чтобы лучше понять получение чистого глинозема, учащиеся проделывают следующий опыт. В стакан или пробирку наливают раствор какой-либо соли алюминия и добавляют раствор едкого натра до образования осадка гидроокиси алюминия, куда приливают раствор хлорида железа. Перед учащимися ставится вопрос: как освободить от примеси соединения железа, если в полученной смеси находятся гидроокись алюминия и гидроокись железа?

Надо вспомнить свойство гидроокиси алюминия - его амфотерность. Учитель добавляет к смеси избыток щелочи, тогда гидроокись алюминия переходит в раствор, а гидроокись железа остается в осадке, его отфильтровывают. В фильтрате будет раствор алюмината натрия. Через него пропускают углекислый газ (можно продуть воздух, взяв в рот стеклянную трубку), в результате чего и получается гидроокись алюминия:

Полученную гидроокись алюминия при желании можно отфильтровать, прокалить, тогда образуется чистая окись алюминия.

Учащиеся знают химические свойства окислов, поэтому можно кратко указать принцип выделения глинозема из боксита, не разбирая ни одной из многочисленных технологических схем.

Не меньшую трудность представляет для учителя анализ процессов, происходящих при получении алюминия электролизом. Учащимся, ознакомившимся с теорией электролитической диссоциации, интересно знать, какие ионы находятся в ванне электролизера и как объяснить процесс на основе ионной теории,

У советских электрохимиков пользуется признанием схема, предложенная впервые П. П. Федотьевым; для учащихся эта схема сложна, но учителю полезно знать ее. Согласно этой теории расплавленный криолит Na₃AlF₆, являющийся растворителем глинозема, диссоциирует по уравнению:

Электропроводность расплавленной окиси алюминия значительно меньше электропроводности криолита. Это значит, что и степень диссоциации окиси алюминия также меньше, чем у криолита. Этот окисел рассматривается как алюминат алюминия Al(AlО₂)₃, диссоциирующий таким образом:

При электролизе электроны присоединяются в первую очередь к ионам Аl³⁺:

Ионы натрия остаются в расплаве. К аноду подходят ионы AlF₆^3- и АlО₂^- (последние отдают электроны раньше, чем AlF₆^3-).

Выделяющийся кислород окисляет угольные аноды.

В результате электролиза расплава криолита и глинозема уходят из расплава ионы, получившиеся при диссоциации окиси алюминия. Вследствие этого количество окиси алюминия при электролизе уменьшается, а количество криолита остается без изменения, если не считать некоторых потерь производства.

Продажа фольги алюминиевой и доставка.