从铝土矿中提取铝1201

1、1全铝车身全铝车身一直是奥迪最引以为傲的造车技一直是奥迪最引以为傲的造车技术之一，硬铝的重量不到同体积钢的三分之术之一，硬铝的重量不到同体积钢的三分之一，且全铝车身的硬度、强度、耐久度都远一，且全铝车身的硬度、强度、耐久度都远高于钢制车身。高于钢制车身。 2 列举你所熟悉的铝制品。 交流与讨论交流与讨论3专题专题3 3 从矿物质到基础材料从矿物质到基础材料金外金外 熊伟熊伟42468含量/Na CaFe Al2.743.454.757.73氧氧49.1349.13%铁钙钠钾镁铁钙钠钾镁14.55%铝铝7.73%硅硅2626%一、铝的存在：一、铝的存在：铝是地壳中含量铝是地壳中含量最多的金属元素

2、最多的金属元素铝在地壳中以铝在地壳中以化合态存在（铝土矿）化合态存在（铝土矿）含量：含量：OSi Al Fe Ca 56 “铝的趣史”l在在1919世纪，法兰西第二共和国拿破仑世纪，法兰西第二共和国拿破仑三世，珍藏着一套铝制的餐具，平时三世，珍藏着一套铝制的餐具，平时舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀舍不得用，直到国宴时才拿出来炫耀一番，以体现王者气派。一番，以体现王者气派。l18891889年，伦敦化学会把铝合金制的奖年，伦敦化学会把铝合金制的奖杯作为贵重的奖品赠给著名化学家门杯作为贵重的奖品赠给著名化学家门捷列夫，以表彰他不朽的业绩捷列夫，以表彰他不朽的业绩。7 铝的冶炼史l1836年维勒用

3、年维勒用钾做还原剂钾做还原剂分离出小粒状铝。分离出小粒状铝。1849年又制年又制得黄豆大的致密的铝，前后共经历了得黄豆大的致密的铝，前后共经历了14个年头。个年头。l1886年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的年，在铝的历史上又是一个里程碑。这一年美国的大学生大学生23岁的霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研岁的霍尔和法国大学生埃罗，都各自独立地研究出究出电解纯净氧化铝制铝法电解纯净氧化铝制铝法。在美国制铝公司的展柜里，。在美国制铝公司的展柜里，至今还陈列着霍尔第一次制得的电解铝粒；在霍尔的母至今还陈列着霍尔第一次制得的电解铝粒；在霍尔的母校校园里，也矗立着他的铝铸像。法国大学生埃鲁几

4、乎校校园里，也矗立着他的铝铸像。法国大学生埃鲁几乎在同时也制得铝，当他知道霍尔的发明后，毫不嫉妒，在同时也制得铝，当他知道霍尔的发明后，毫不嫉妒，主动交流经验、切磋学问，两人也成了亲密朋友。主动交流经验、切磋学问，两人也成了亲密朋友。 (选自化学的发展词典 胡美玲) 8 若给你一块铝矿石（若给你一块铝矿石（主要成分为主要成分为Al2O3，还有少量，还有少量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）要想从中提取铝，你首先要对这块矿要想从中提取铝，你首先要对这块矿石做哪些处理？石做哪些处理？ 交流与讨论交流与讨论纯净氧化铝纯净氧化铝 铝铝 铝土矿铝土矿铝土矿铝土矿（主要成分为（主要成分为Al2O3，还，

5、还有少量有少量Fe2O3、SiO2等杂质）等杂质）10如何将铝土矿（主要成分为如何将铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少，还有少量量Fe2O3、SiO2等杂质）中等杂质）中Al2O3提纯？提纯？交流与讨论交流与讨论Al2O3Fe2O3SiO2注意：溶液中的注意：溶液中的NaAlO2 、Na2SiO3与与NaOH在一定条件在一定条件下会生成铝硅酸钠下会生成铝硅酸钠沉淀沉淀Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O不反应不反应Al2O3+ 2NaOH=2NaAlO2+H2O不反应不反应SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O盐酸盐酸氢氧化钠溶液氢氧

6、化钠溶液11如何将铝土矿（主要成分为如何将铝土矿（主要成分为Al2O3，还有少，还有少量量Fe2O3、SiO2等杂质）中等杂质）中Al2O3提纯？提纯？交流与讨论交流与讨论盐酸盐酸氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液碳酸（碳酸（CO2）NaAlO2NaAlO2+HCl+H2O=NaCl+Al(OH)3 不反应不反应NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3NaHCO3Al(OH)3Al(OH)3 3HCl =AlCl3+3H2OAl(OH)3+ NaOH = NaAlO2+2H2O不反应不反应Fe(OH)3Fe(OH)3 3HCl =FeCl3+3H2O不反应不反应不反应不反应2Al(OH)3 Al2

7、O3+3H2O12实验探究实验探究设计实验方案：设计实验方案：具体实验操作：具体实验操作：1向一支试管中逐滴滴加盐酸，直到氢氧化铝沉淀完全向一支试管中逐滴滴加盐酸，直到氢氧化铝沉淀完全2向另一支试管中通入向另一支试管中通入CO2，直到氢氧化铝沉淀完全，直到氢氧化铝沉淀完全形成探究结论：形成探究结论：确定探究目的：确定探究目的：如何使溶液中如何使溶液中NaAlO2完全形成完全形成Al(OH)3沉淀？沉淀？可以通足量的可以通足量的CO2使溶液中使溶液中NaAlO2完全形成完全形成Al(OH)3沉淀沉淀向一支试管中加一滴管氯化铝溶液，再滴加一滴管氨水，向一支试管中加一滴管氯化铝溶液，再滴加一滴管氨水

8、，再滴加一滴管氢氧化钠溶液，若还有沉淀，再滴加再滴加一滴管氢氧化钠溶液，若还有沉淀，再滴加1-2滴滴至澄清，即制得至澄清，即制得NaAlO2溶液，分为两试管备用。溶液，分为两试管备用。13思考与评价思考与评价 你认为这两种方法哪一种更适合工业你认为这两种方法哪一种更适合工业生产，说出你的理由。生产，说出你的理由。酸处理酸处理碱处理碱处理铝土矿铝土矿NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3盐酸溶解盐酸溶解AlCl3(aq)FeCl3(aq)NaOHCO2酸化酸化过滤过滤过滤过滤过滤过滤灼烧灼烧过滤过滤铝土矿铝土矿NaAlO2(aq)Al(OH)3Al2O3CO2酸化酸化NaOH溶溶解解过滤过

9、滤灼烧灼烧14二、从铝土矿制备铝的工艺流程：二、从铝土矿制备铝的工艺流程： ?铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤滤渣渣二氧化碳二氧化碳滤滤液液溶解溶解过滤过滤NaOH溶液溶液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化15如何从氧化铝中提取铝？如何从氧化铝中提取铝？交流与讨论交流与讨论2054能能Al2O3194不能不能AlCl3714能能MgCl2801能能NaCl熔点熔点熔化状态下能否导电熔化状态下能否导电冰晶石冰晶石16冰晶冰晶石石二、从铝土矿制备铝的工艺流程：二、从铝土矿制备铝的工艺流程：铝土矿铝土矿NaAlO2溶液溶液Al(OH)3Al2O3滤滤渣渣二氧化碳二氧化碳滤滤液液溶解溶

10、解过滤过滤NaOH溶液溶液过滤过滤灼烧灼烧酸化酸化电解电解熔融熔融Al电解电解Al2O3提纯提纯Al2O32Al2O3 4Al+3O2通电通电17 As Charles Markson Hallthe founder of ALCOA（美国铝业公司，简称（美国铝业公司，简称“美铝美铝” ） and the modern Aluminum industry discovered in the late nineteenth century, “The uses for Aluminum are boundless（没有（没有边界的、无穷的）边界的、无穷的）.” ALCOA continues t

11、o develop new applications（用途）（用途） for this remarkable（杰出的、显著的）（杰出的、显著的） metal, delivering solutions for the next generation of products and ideas. 正如正如“美铝美铝”的创始人和现代铝的创始人和现代铝工业奠基者查尔斯工业奠基者查尔斯马丁马丁霍尔在霍尔在1919世纪晚期所说，世纪晚期所说，铝的作用是无穷无尽铝的作用是无穷无尽的的。 “ “美铝美铝”将将继续致力于挖掘这种非凡继续致力于挖掘这种非凡金属的新用途金属的新用途，为新一代的生产方式和理，为新一

12、代的生产方式和理念拓宽思路。念拓宽思路。18寄语金属铝寄语金属铝 如果让你用一句最简短的话，对铝如果让你用一句最简短的话，对铝的过去、现在或未来作一个评价，你最的过去、现在或未来作一个评价，你最想说的是什么？想说的是什么？19 生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。生产一吨原铝至少要消耗四吨铝土矿资源。当前全球原铝的年产量约当前全球原铝的年产量约25002500万吨，年消耗万吨，年消耗铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地铝土矿超过一亿吨，如果照此发展下去，地球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一球上的铝土矿资源就会越来越少，直至有一天枯竭。如果人类消费的铝能够回收利用，天枯竭。如果人类消费的

13、铝能够回收利用，只要回收利用量达到产量的二分之一，每年只要回收利用量达到产量的二分之一，每年就将减少铝土矿消耗量约就将减少铝土矿消耗量约50005000万吨，这对保万吨，这对保护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其护全球铝土矿资源具有极为重要的意义。其次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝次，利用废杂原料生产一吨合金铝锭与用铝土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省土矿原料生产一吨原铝锭相比，可以节省9595以上的能源消耗。以上的能源消耗。 20 再生铝又称二次铝，是目前废物界最再生铝又称二次铝，是目前废物界最有价值的材料。现在世界每年从废铝回收有价值的材料。现在世界每年从废铝回收的铝量约为的铝量

14、约为400400万吨，相当于每年铝产量万吨，相当于每年铝产量的的2525左右。与以铝土矿为起点相比，生左右。与以铝土矿为起点相比，生产产1 1吨再生铝合金能耗仅为新铝的吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%2.6%，并节省并节省10.510.5吨水，少用固体材料吨水，少用固体材料11 11吨，比电吨，比电解铝时少排放解铝时少排放COCO2 291%91%，少处理废液、废，少处理废液、废渣渣1.91.9吨。吨。铝的再生铝的再生“新世纪材料的亮点新世纪材料的亮点” 21调查与研究调查与研究 请大家课后利用图书馆查阅、网请大家课后利用图书馆查阅、网络搜索等方式，络搜索等方式，了解了解我国及国际在炼我国及

15、国际在炼铝行业的最铝行业的最新动态新动态。 根据我国面临的铝资源缺乏与铝根据我国面临的铝资源缺乏与铝需求增大的矛盾，需求增大的矛盾，撰写撰写一篇一篇小论文小论文，提出你的观点来解决这一问题。提出你的观点来解决这一问题。22酸处理酸处理足量盐酸足量盐酸 过滤过滤液液固固AlCl3FeCl3HClSiO2等等Al2O3Fe2O3SiO2等等铝铝土土矿矿足量足量NaOH 过滤过滤液液固固NaAlO2NaClNaOHFe(OH)3 灼烧灼烧Al2O3足量足量CO2 过滤过滤液液固固NaHCO3NaClAl(OH)3Al2O3Fe2O3SiO2等等铝铝土土矿矿足量足量NaOH 过滤过滤液液固固NaAlO2NaOHFe2O3、铝硅酸钠等铝硅酸钠等足量足量CO2 过滤过滤液液固固NaHCO3Al(OH)3Al2O3灼烧灼烧碱处理碱处理241 1、电解熔融的氧化铝、冰晶石混合、电解熔融的氧化铝、冰晶石混合物时，若有物时，若有3g3g铝产生，则理论上转移铝产生，则理论上转移了电子（了电子（ ） A A、1mol B1mol B、1/3 mol 1/3 mol C C、1/9 mol D1/9 mol D、3mol3molB252 2下列有关