铝是如何炼成的？4张图来讲清楚！

铝是如何炼成的？

铝是我们使用最广泛的金属之一，从啤酒罐到飞机零部件等各种产品中都有铝的身影。

然而，这种轻质金属并不是自然产生的，其生产过程非常复杂。

上述信息图使用了美国地质勘探局、铝业领袖和其他来源的数据来细分铝生产的三个阶段。

铝生产的三个阶段

全球每年生产约3.9亿吨铝土矿，其中85%用于生产铝。

铝土矿是由氧化铝和其他矿物组成的矿石，是世界上铝的主要来源。开采后，铝土矿被精炼成氧化铝，然后转化为铝。

因此，铝通常分三个阶段从矿石到金属。

1 第一阶段：开采铝土矿

铝土矿通常在露天矿中从地下开采，仅澳大利亚、中国和几内亚这三个国家的矿山产量就占全球矿山产量的72%。

澳大利亚是迄今为止最大的铝土矿生产国，也是全球最大的铝土矿开采作业韦帕矿的所在地。

几内亚是第三大铝土矿生产国，其铝土矿储量超过70亿吨，比任何其他国家都多。此外，几内亚是全球最大的铝土矿出口国，76%的铝土矿出口到中国。

铝土矿从地下开采出来后，被送往全球各地的氧化铝厂生产氧化铝，这标志着生产过程的第二阶段。

2 第二阶段：氧化铝生产

1890年代，奥地利化学家Carl Josef Bayer发明了一种从铝土矿中提取氧化铝的革命性工艺。100多年后的今天，约90%的氧化铝厂仍在使用拜耳工艺精炼铝土矿。

以下是拜耳工艺的四个关键步骤：

高压溶出：

铝土矿与氢氧化钠混合并在压力下加热。在此阶段，氢氧化钠选择性地从铝土矿中溶解氧化铝，留下其他矿物质作为杂质。

过滤：

从溶液中分离并过滤杂质，形成称为赤泥的残留物。丢弃泥浆后，氧化铝转化为铝酸钠。

沉淀：

将铝酸钠溶液冷却并沉淀成固体、结晶形式的氢氧化铝。

焙烧：

氢氧化铝晶体在煅烧炉中经过洗涤和加热，形成纯氧化铝——一种称为氧化铝的沙状白色材料。

氧化铝生产过程中留下的杂质或赤泥是一个主要的环境问题。事实上，氧化铝厂每生产一吨氧化铝，就会产生1.2吨赤泥，目前世界上储存的赤泥数量超过30亿吨。

中国是第二大铝土矿生产国和最大进口国，供应全球一半以上的氧化铝。

澳大利亚、巴西和印度等几个主要铝土矿生产国都是最大的氧化铝生产国，但没有一个能与中国相提并论。

氧化铝在多个行业都有应用，包括塑料、化妆品和化学品生产。当然，其中大部分被运往冶炼厂生产铝。

3 第三阶段：铝生产

氧化铝通过电解还原转化为铝。除了氧化铝本身之外，另一种叫做冰晶石的矿物以及大量的电力也是该生产过程的关键。以下是铝冶炼工作原理的简单概述：

在铝冶炼厂中，数百个电解槽充满了熔融冰晶石。

然后将氧化铝（由两个铝原子和三个氧原子组成）加入这些电解槽中，强大的电流会破坏铝和氧原子之间的化学键。

电解反应导致纯液态铝沉淀在电解槽底部，然后将其纯化并铸造成各种形状和尺寸的铝产品。

中国在全球铝生产中占据主导地位，也是最大的消费国。其邻国印度是第二大生产国，产量仅为中国的十分之一。

与氧化铝生产的情况一样，一些生产铝土矿和氧化铝的国家也生产铝，例如印度、澳大利亚和俄罗斯。

年产铝的大约四分之一用于建筑业。另外23%用于车架、电线、车轮和运输行业的其他部件。铝箔、罐头和包装也是另一个主要的最终用途，占17%的消费份额。

铝的广泛应用使其成为最有价值的金属市场之一。2021年，全球铝市场价值约为2,457亿美元，随着消费的增长，预计到2030年，其规模将增加近一倍，达到4,985亿美元。