Основным сырьем для получения металлического алюминия служат бокситы – природные алюминиевые руды, сдержащие алюминий в виде гидроокисей.
Промышленная технология получения алюминия из бокситов состоит из двух стадий. Первая стадия заключается в получении из алюминиевой руды чистого глинозема; вторая стадия – в получении из чистого глинозема металлического алюминия. Для производства глинозема в современной алюминиевой промышленности используют преимущественно щелочные методы – гидрохимический метод и метод спекания. Сущность гидрохимического метода состоит в том, что просушенную, дробленую и измельченную руду в специальных автоклавах обрабатывают водным раствором едкого натра – выщелачивают.
Другие компоненты бокситовых руд, практически не растворимые в щелочах (Fе203, ТЮ2 и др.), при выщелачивании образуют осадок (красный шлам). Кремнезем взаимодействует со щелочными растворами с образованием силикатов натрия, присутствие которых в алюминатном растворе приводит к потере части алюминия в виде осадка нераствсгримого гидроалюмосиликата. Поэтому гидрохимический метод обычно применяют при сравнительно невысоком содержании Si02 в бокситовой РУДе.
После выщелачивания раствор алюмината натрия сливают, фильтруют для отделения остатков красного шлама и подвергают разложению в присутствии затравки из чистой кристаллической гидроокиси алюминия.
В результате получается влажный кристаллический гидрат окиси алюминия, который затем просушивают, обезвоживают и прокаливают в трубчатых вращающихся печах (длиной до 75 м), имеющих ряд температурных зон. После прокаливания при 950 – 1200° получают негигроскопичный безводный а-А1203.
При обработке алюминиевой руды по методу спекания дробленый боксит смешивают с дробленым известняком в растворе соды. Смесь подвергают мокрому помолу и спекают во вращающихся трубчатых печах при температуре 1200–1300° С. В процессе спекания образуется безводный алюминат натрия Nа20 Аl203. Охлажденный и размолотый спек выщелачивают раствором соды. При выщелачивании алюминат натрия переводится в раствор и отделяется от твердого нерастворимого остатка (красного шлама), содержащего силикат кальция и другие нерастворимые соединения. Последующим разложением алюминатного раствора получают гидроокись алюминия, из которой просушиванием и прокаливанием получают безводный негигроскопичный глинозем. Содержание примесей в глиноземе, полученном Сделочными методами, составляет обычно 0,4 – 0,6 %, Получение металлического алюминия из глинозема ведут электролитическим методом. Электролизная ванна имеет подину из углеродистых блоков, служащих катодом, и угольный анод, опускаемый по вертикали сверху в расплавленный электролит. При пропускании тока растворенный глинозем диссоциирует и ионы алюминия разряжаются на катоде. Плотность расплавленного алюминия выше плотности электролита, поэтому алюминий собирается на дне ванны под слоем электролита и Периода Чески, через 1 – 2 суток, извлекается всасыванием в вакуумные ковши. Образующиеся при диссоциации АI2О3 ионы кислорода разряжаются на аноде с образованием углекислого газа за счет окисления углерода анода. Расплав электролита в ванне имеет температуру 950 – 970° С, которая поддерживается за счет тепла, выделя-ющегося при пропускании тока вследствие электросопротивления электролита. Электролиз ведут на постоянном токе напряжением 4,0 – 4,5 В, ток – от 45000 до 150000 А.
На современных электролизерах процесс ведут непрерывно в течение 2 – 3 лет при систематическом периодическом извлечении алюминия и добавлении глинозема в расплав. В электролизере на 100 000 А получается около 700 кг алюминия в сутки. Расход электроэнергии составляет примерно 17 000 – 18 000 кВт ч на 1 т алюминия.
