Sản xuất nhôm

Một số loại đá quí. Ngọc lam là một khoáng chất phosphat ngậm nước của nhôm và đồng , có công thức hóahọc là CuAl6PO44OH8.5H2O, có màu từ xanh nước biển ngả sang xanh lá cây, không

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 1

SẢN XUẤT NHÔM

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 3

Một số loại đá quí.

 Hồng ngọc, hay ngọc đỏ , là một

loại đá quý thuộc về loại khoáng chất

corundum Chỉ có những Corundum

màu đỏ mới được gọi là hồng ngọc,

các loại corundum khác được gọi là

xa-phia ( sapphire ) Màu đỏ của hồng

ngọc là do thành phần nhỏ của

nguyên tố crôm trong ngọc tạo nên

Tên loại đá này (tiếng An ruby ) xuất

phát từ ruber trong tiếng La tinh có

nghĩa là " màu đỏ " Hồng ngọc trong

tự nhiên rất hiếm.

Một số loại đá quí.

 Ngọc lam là một khoáng chất

phosphat ngậm nước của nhôm và

đồng , có công thức hóahọc là

CuAl6(PO4)4(OH)8.5H2O, có màu từ

xanh nước biển ngả sang xanh lá

cây, không trong suốt Ngọc lam

hiếm, có giá trị nếu tinh khiết và

được ưa chuộng dùng làm trang

sức và trang trí từ hằng ngàn năm

nay vì màu sắc độc đáo của nó.

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 5

Một số loại đá quí.

Xa-phia vân sao Xa-phia thô

SẢN XUẤT NHÔM

 Yêu cầu :

 Tại sao phải sản xuất nhôm?

 Nguyên liệu sản xuất nhôm?

 Phương pháp làm sạch nguyên liệu, ý nghĩa? (Bài toán tách chất).

 Nguyên tắc, phương pháp sản xuất nhôm.

 Qui trình công nghiệp.

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 7

Một số ứng dụng

I Nhôm trong tự nhiên

 Nh ôm d ễ bị oxi – hóa:

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 9

II Sản xuất nhôm

II Sản xuất nhôm

2 Làm sạch nguyên liệu

Nhôm không nguyên chất rất dễ bị ăn mòn điện hóa.

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 11

II Sản xuất nhôm

(Oxít axít): không tan trong axít; tan trong kiềm

(oxít bazơ): không tan trong kiềm; tan trong axít

(oxít lưỡng tính): Tan trong axít và kiềm

II Sản xuất nhôm

2 Làm sạch nguyên liệu

 Qui tr ình

NaOH

(Đặc, nóng)

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 13

II Sản xuất nhôm

NaAlO2 + CO2 + 2H2O Al(OH)3 + NaHCO3

- Lọc lấy kết tủa, nung ở to cao thu được Al2O3

2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O

180oC

~900oC

II Sản xuất nhôm

3 Luyện nhôm từ nhôm oxit:

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 15

II Sản xuất nhôm

3 Luyện nhôm từ nhôm oxit:

b Phương pháp:ĐP nóng chảy Al2O3.

* Chuẩn bị chất điện li nóng chảy:

- Tiết kiệm năng lượng

- Dẫn điện tốt

- Khối lượng riêng nhỏ hơn Al

Ưu điểm

Hỗn hợp nóng chảy ở ~950oC Hòa tan Al2O3 trong Na3AlF6 (Criolit) nóng chảy

II Sản xuất nhôm

CatotAnot

* Cấu tạo thùng điện phân

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 17

II Sản xuất nhôm

• Các phản ứng xảy ra ở hai điện cực:

• Phương trình điện phân:

Al2O3 (nóng chảy)

Al3+ + 3e Al 4O2- -4e O2

2Al2O3 đpnc 4Al + 3O2

II Sản xuất nhôm

Anot

Catot

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 19

II Sản xuất nhôm

Qui trình sản xuất nhôm trong công nghiệp

Khai thác Quặng nhôm

Nghiền nhỏTinh chế Al2O3

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 21

Trắc nghiệm

2 Kết quả quá trình làm sạch nguyên

liệu sản xuất nhôm?

A Thu được Al nguyên chất.

B Thu được Al2O3 nguyên chất.

C Thu được Al(OH)3 nguyên chất.

D Tất cả đều đúng

Câu B

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 23

Trắc nghiệm

3 Chọn phát biểu đúng khi nói về các

cực của thùng điện phân nhôm:

A Anot và catot bằng than chì.

B Catot bằng than chì, anot bằng sắt.

C Catot bằng sắt, anot bằng than chì.

D Cả A, B, C đều sai.

Câu A

Bài tập

1 Tại sao phải làm sạch nguyên liệu khi

sản xuất nhôm? Viết các ptpư xảy ra.

2 Trong giai đoạn làm sạch nguyên liệu

có thể thay NaOH bằng HCl được không? Nếu có hãy viết ptpư.

3 Sự kết tủa Al(OH)3 từ NaAlO2 có thể

thay CO2 bằng dung dịch HCl không?

4 Bài 3,4_Sgk.

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 25

Tài liệu tham khảo

Mặc dù nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ tr ái đất

(8,1%), nó lại hiếm ở dạng tự do và đã từng được cho là kim lo ại quí có giá trị hơn v àng (Người ta nói rằng Napoleon III của Pháp

có các bộ đồ ăn bằng nhôm dự phòng cho những người khách quý nhất của ông Những người khách khác chỉ có bộ đồ ăn bằng vàng) Vì thế nhôm là kim loại tương đối mới trong công nghiệp và được sản xuất với số lượng công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm.

 Khi mới được phát hiện nh ôm rất khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó Vì toàn bộ nhôm của Trái Đất nằm trong các hợp chất nên nó là kim loại khó nhận được nhất Lý do là nhôm bị ôxi h óa

rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ ổn định, không giống như gỉ sắt, nó không bị bong ra.

Tài liệu tham khảo

Người khởi nghiệp

 Vào cuối thế kỷ thứ XIX, nhôm là thứ kim loại quí, còn hiếm hơn cả bạc Tổng lượng nhôm sản xuất ở Mỹ vào năm 1884 chỉ có 125 pound (01 pound tương đương 450 gram) Tại Trường Cao đẳng Oberlin ở Bang Ohio, Giáo sư Frank Jewett

đã chỉ cho các sinh viên thấy một mẩu nhôm nhỏ và nói với

họ rằng, bất cứ người nào có thể tìm ra được phương pháp sản xuất một cách kinh tế thứ kim loại quí này thì người đó

sẽ trở nên giàu có Charless Martin Hall là một trong số những sinh viên đó Say mê với các mẩu kim loại từ khi mới

12 tuổi, Hall đã nung nấu trong lòng khát vọng sản xuất nhôm và ông đã biến ngôi nhà kho bằng gỗ nhỏ đằng sau vườn nhà mình thành một phòng thí nghiệm thô sơ để hàng ngày vùi mình vào đó nghiên cứu

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 27

Tài liệu tham khảo

 Suốt trong thời gian học và sau khi tốt nghiệp, Hall liên tục miệt mài với các thí nghiệm trong nhà kho và

đã tự chế tạo được một nồi nấu kim loại bằng cacbon

để phục vụ việc tạo ra ôxít nhôm-alumina Đầu năm

1886, ông đổ đầy dung dịch cryolite có chứa alumina (Al2O3) vào nồi nấu kim loại đó và cho dòng điện chạy qua Kết quả là ông thu được một đống lổn nhổn những chất đông cứng, ông để cho chúng nguội đi, sau đó dùng búa đập vụn ra Trong đám bụi bốc lên có thấy một vài mảnh nhôm nguyên chất

Tài liệu tham khảo

Điện phân nhôm tiêu tốn một lượng điện rất lớn, chi phí điện đã chiếm 25% giá thành; để làm chảy 1 tấn nhôm cần khoảng 13,5 - 18,5 MWh để tách nhôm ra khỏi oxi trong alumina; mức tiêu thụ thấp nhất là 13.500 kWh/tấn nhôm ở nhà máy điện phân nhôm Moral của BHP ở Mozambic, cao là 16.292 Kwh/tấn nhôm ở nhà máy Bratsk ở Nga Vì vậy, sản xuất nhôm chỉ đem lại hiệu quả khi giá điện thấp < 3 US cent/kWh Để có được giá thành hạ, các công ty thường có nhà máy điện riêng, hầu hết là thuỷ điện như Alcan có tới 11 nhà máy thuỷ điện với tổng công suất 4.156 MW, Alcoa tự sản xuất được 25% lượng điện cho sản xuất

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 29

Tái chế nhôm

 Sự tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan trọng của công nghiệp luyện nhôm Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim loại, nó rẻ hơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng Việc tinh chế nhôm tiêu hao nhiều điện năng; việc tái chế chỉ tiêu hao khoảng 5% năng lượng để sản xuất ra nó trên cùng một khối lượng sản phẩm Một thực tế phổ biến cho đến đầu thập niên 1900 là việc tái chế nhôm là không mới Tuy nhiên, nó là lĩnh vực hoạt động trầm lắng cho đến tận những năm cuối thập niên

1960 khi sự bùng nổ của việc sử dụng nhôm để làm vỏ của các loại đồ uống cuối cùng đã đưa việc tái chế nhôm vào trong tầm chú ý của cộng đồng Các nguồn tái chế nhôm bao gồm ô tô cũ, cửa và cửa sổ nhôm cũ, các thiết bị gia đình cũ, contener và các sản phẩm khác

Tài liệu tham khảo

 1 Tài nguyên bô xít Việt Nam

 Xét về nguồn gốc, quặng bô xít ở Việt Nam thuộc 2 loại chính là bô xít nguồn gốc trầm tích (một số bị biến chất) tập trung ở các tỉnh phía Bắc như Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang, Sơn La và Nghệ An và bô xít nguồn gốc phong hoá laterite từ

đá bazan tập trung ở các tỉnh phía Nam như Kon Tum, Đắc Nông, Lâm Đồng, Đồng Nai, Bình Dương, Phú Yên và Quảng Ngãi.

Sản xuất nhôm Hóa vô cơ 12 Slide 31

Tài liệu tham khảo

 2 Thuận lợi và thách thức đối với khai thác, chế biến và vận tải đối với bô xít Việt Nam

là 2.772 triệu (?), trong đó bô xít laterite là 2.258 triệu tấn Dự báo quặng bôxít nguyên khai có thể đạt tới 6.750

- 7.600 triệu tấn (?) Nếu số liệu này tin cậy được, thì Việt Nam chúng ta đứng ở vị trí thứ 4 sau Australia, Guinea, Brazil về trữ lượng đã được thăm dò Điều này nói lên liệu Việt Nam có nên hình thành một nền công nghiệp khai thác bô xít, sản xuất alumina, điện phân nhôm không? Trước tiên cần có một chiến lược phát triển nguồn tài nguyên này