電解鋁製造全過程，一般人沒見過，這工藝可真罕見
2 次觀看·2025年11月1日
古羅馬有人曾向皇帝獻過罕見金屬
皇帝為表感謝竟要將他賜死
阿祿門的祕詞就是從古羅馬與阿祿門明凡衍生而來的
與作為黏土裡的白銀發現特別晚
極為複雜的提煉致使價格超越黃金
而鋁餐具往往只有拿破侖王室纔有權享有
至於普通人那隻能用便宜的金銀刀叉
今天咱們將把鋁土礦製作氧化鋁
轉為電解鋁的歷史原理和鋁合金的詳細發明作用奧祕兩項給徹底弄明白
為了大家一次性看懂
我們必須先了解鋁礦
鋁是一種由水和氧化鋁構成的岩石
又稱氫氧化鋁
從分佈圖來看
主要礦產密集出現在世界上的熱帶地區
而非洲的驚人儲量變成了各國想要吞下的香啵啵
但咱們今天的主角可不是它
而是位於亞洲中部俄羅斯後花園哈薩克斯坦
這一國鋁礦位居全球十八
雖說沒什麼亮眼成績
但它也是前蘇聯堅持擁護者
要知道鋁礦不能直接生產鋁
而是要經過一道拜爾法得到氧化鋁
再經氧化鋁電解得到金屬鋁
接下來咱們看看這神奇工藝
首先精油傳送帶將直徑約為80毫米的岩石
統一破碎到10毫米左右
接著再把鋁土礦和石灰以及鋁酸鈉溶液按比例混合
並在滾筒成分散時勻速研磨
直到變成一碗渾濁的原礦漿
才會來到第三步高壓溶出
你準備製作的時候
一定要記得把原漿加熱到270度
這樣才能將礦中的氧化鋁水合物溶成鋁酸鈉溶液
結果你成功地把溶液做出來
然後就要分離赤泥
對於赤泥處理各國都顯得十分隱晦
不是它有多麼機密
而是它像核廢料一樣討厭
後面我會把它危害處理講清楚
第五步再將鋁酸鈉溶液降溫增加過飽和度
得到氫氧化鋁和起到閉路循環的總分母液
再通過滾式設備將混合在一起的兩種材料分開
總分母液會被繼續拿來提取氧化鋁
而另一種氫氧化鋁則要通過電爐加以斷燒
主要就是通過高溫除去氫氧化鋁的附著水與結晶水
通過這以上七道詳細步驟
我們就會將黃色礦燒成白色氧化鋁
而它便是用以生產電解鋁最初材料
其實剛才的七道工藝是準備實景介紹的
但光看機器不容易理解
所以氧化鋁則通過動畫呈現直接就能懂
在經過漫長斷燒後
我們就會從出口得到一批純度極高的氧化鋁
到這裡咱們就完成了電解鋁件製備工藝裡的第一步
接著以火車路運為前提準備發往俄羅斯
巨大的火車頭後面掛著上百節車皮
在經過夜以繼日的運輸下
終於到達了位於俄羅斯的伊爾庫茨克州野煉場
我們將在這裡完成下面的電解鋁製備
仔細看地上的這一灘白色粉末就是前面的氧化鋁
它不容雨水以及乙醇和乙醚等非極性有機溶劑
據工程師所講
電解鋁是通過眼前電解槽以電流作用
石鋁離子在電解過程中還原金屬鋁的原理
這項技術是美國化學家Holt Charles在1886年發明
並由拜爾加以改進變成了拜爾制鋁法
而且全球95%的工廠仍在用此工藝
當工程師把側門打開
我們也得以見到航外人士不可能看到的一幕
一定要注意接下來這畫面
處於中間的垂直金屬桿就是下料器
每當氧化鋁往下掉一點
下料器就會把它往下擠壓一次
它的原理是這樣的當地大型鋁廠往往都會配有專屬發電廠
當設備啟動後
電廠就要支撐3000多臺電解槽同時運行
為此工廠竟然自己建了一座水利發電
也使得它們生產成本直線降低
不過想要在國內建設個水電廠好像行不通吧
眼前這個東西學名叫做陽極碳塊
本體是由鋰青膠石油膠和粘結劑磨壓而成
而且陽極塊是有耗損的
在鋁電解過程中陽極日均消耗為1到2釐米左右
現在咱們就看看陽極是如何在電解槽內產生電解作用的
畫面位於罐內液體是冰晶石電解溶劑
氧化鋁作為溶質它會溶解進溶劑當中
黑色碳素體作為陽極
而罐底鋼棒或者叫做碳秤則被當作負極
一旦通過直流電後
在950到970度下電解槽兩極便開始發生電化學反應
如果要往簡單點來講
那就是鷹極得到鋁液而陽極得到氣體
而這一過程我們就稱之為電解
據工程師所說畫面這個纔是陽極碳塊的原始大小
自備槽在陽極消耗後還要定期加入陽極壺
預備槽則要定期更換陽極塊
這玩意要按國內市場來說2000元一噸
每生產一噸電解鋁就要消耗0.6噸預備槽的陽極塊
但對於當地的這家企業來說這並不難
注意看眼前的車間一眼望不到頭
據司機聲稱廠內擁有著3000多臺電解槽
而國內一家500多臺的電解槽都能年產能40萬噸
況且這3000多臺足以達到上百萬噸
到這裡經由電解提煉而成的鋁液溶解完畢
接下來提取鋁液
怎麼說呢它這臺設備類似於吸粉車
只要把金屬管對準熔岩
位於車身的泵體就會把它往出抽
為了大家一次性看懂我們必須看動畫
注意看當右方設備進入便會同時間向外吸
不得不說這真空負壓的原理算是被玩明白了
因為拍攝緣由我們也得以走進駕駛室
僅靠一人就能在車內全程操作
接著啟動車子進入下面環節
要知道每車鋁液澆注前都會經過必不可少的一步
而這就是我們耳熟能詳的質量檢驗
那鋁液要如何製檢呢
只見工人取出一勺融化液體
然後小心翼翼鋪到模具
機械臂便能在數控程序下自動測量
而所測參數也會根據指示實時記錄
當三千多臺電解槽同時運作時
要說最忙碌的人那肯定是運輸司機
除了吃飯喝水上廁所幾乎沒有一分鐘閒下來
接下來讓我們跟隨視頻進程
講一講隱晦最深的污染物赤泥
要知道赤泥作為電解鋁產生的廢渣
它是當今世界性難題
據學術報導提煉一噸氧化鋁
便會出現一到二噸固體廢料
赤泥其中的百分之六十到六十五主要是文石和方鹼石
如果單看這兩種也許沒什麼感觸
就是這提煉過程中偏偏出現了
零鐵礦 天然鹼水玻璃 鋁酸鈉和活鹼
你要知道這些材料一旦混合
它就不能達到天然礦物土成分的基本要求
文石與方鹼石既是骨架又有一定的交接作用
而水玻璃和蛋白石又恰好起到了填充
因此出現很多微量元素例如雷土鉀
所以它被能源機構標註危險性固體廢棄物
當然這沒有核廢料等級高
大部分國家往往採用處理煤礦的辦法對於深山裡
但這不僅影響土壤還會破壞飲用水
因為雨水會通過層層障礙將煤礦其中的危害物帶入地下河
為此俄羅斯流傳著這樣一個經久不衰的自嘲笑話
那就是它的黃瓜變成了真正的黃瓜
隨後經由除渣完成的鋁液會順著槽子流入模具
但正如我們所看到的這一幕
鋁液形成氧化膜的速度非常快
尤其是熔煉過程中的鋁熱反應
要知道溫度一旦超過1250度鋁粉激烈氧化釋放大量熱能
所以很多工廠在冶煉純鋁時
就會向內加入適量硅鐵粉用以延緩形成氧化膜
好比眼前旅定的硅含量就在3%
要是從工藝上來說這就是一塊純鋁
但從原則來講還沒有達到100%的純鋁標準
那你知道鋁合金的出現竟是一場機緣巧合嗎
阿爾弗雷德威爾姆在1903年星期五的下午
正在做一項全新研發的鋁合金項目
他首先是向鍋裡加入4%銅
全程都按照嚴格的標準加熱
但當淬火後情況並沒有好轉
因此感到沮喪離開實驗室後便去尋找內心的慰藉
結果一週後驚訝地發現金屬已經老化硬化
而這就是都拉鋁世界上最早的硬化鋁合金
咱們現在要弄清最後一個問題
什麼是鋁合金
眼前你看到的是一個鋁原子
如果你給它增加數量它並沒有隨機分佈
而是成規則式具有重複結構的晶體
沿著中間只需一壓晶體就會成平行移動
形成永久變形而這就是純鋁
如果將其中幾顆鋁原子換成銅那會發生什麼
我們都知道銅原子體積可比鋁原子大得多
當把兩種物質同時加熱便會均勻地分佈到材料內
淬火過後就牢牢地困在鋁金屬
而這就是鋁合金強度高的核心根本
鈾金工程師這幾年裡不斷改進
直到世界上第一架全金屬飛機成形
也就此拉開了工業進步的全新改革
世界13%的能源運輸都選擇鋁儘管銅是更好的導體
例如高壓線你所看到的基本都是鋁作為傳輸介質
為了達到相同電流鋁線要比銅線粗一點五倍
即使如此可它仍然要比銅輕兩倍以上
以上辨識鋁的全部原理奧祕大家都看懂了吧