【中華百科全書●經濟●煉鋁工業】

楊籍富

【中華百科全書●經濟●煉鋁工業】

 

鋁為一種在地殼內蘊藏最豐富的金屬元素，估計占地殼固體部分之百分之八，在自然界主要以與氧或矽之化合物狀態存在。

 

最宜於作為煉鋁原料的一種鋁礦土稱為水礬土（Bauxite），一般供作煉鋁用的水礬土含有百分之四十五至六十的鋁氧（即氧化鋁〔Al2O3〕），臺灣地區煉鋁所用原料均為來自馬來西亞、印尼、澳洲等地之水礬土，近年在大屯山雖有水礬土發現，其品位偏低，難供經濟利用。

 

我國大陸據估藏有鋁礦十億噸，但大多不是水礬土。

 

煉鋁工業通用的製程，可分為兩個階段，首段自礦土提煉出鋁氧，次段將鋁氧還原而得金屬鋁。

 

首段採拜耳法（為德人拜耳〔KarlJosephBayer〕於西元一八八八年發明），先將水礬土與液混和，磨細成漿，經加壓蒸煮後鋁氧即溶入液而成鋁酸鈉，而水礬土中所含之矽則與起作用後沈澱，其他鐵、鈦等雜質因均不起作用，仍為固體沈澱，各項雜質均藉澄清、過濾而成紅泥排出。

 

過濾而得之鋁酸鈉澄清液則送入析出槽攪拌，並添加少量氫氧化鋁充當種子，即可使氫氧化鋁結晶而出，過濾後之氫氧化鋁再經燒，即成白色粉狀鋁氧。

 

次段採霍爾-艾魯法（美人審霍〔CharlesMartinHall〕及法人艾魯〔PaulL.T.Heroult〕同於一八八六年分在兩地發明，兩人均生於一八六三年，並因參戰同於一九一四年身亡）。

 

該法以冰晶石（Na3AlF6）為溶劑，加入鋁氧並少量氟化鋁而成電解鹽液，所用電解爐之構造在上部為碳陽極，下部則是承受鋁液及爐浴的陰極爐膛，內襯以碳。

 

通入直流電後，鋁氧之氧離子往陽極與碳合成二氧化碳後逸出，鋁金屬則沈積於作為陰極的爐底，間時以虹吸管汲出，其純度可達百分之九九．七以上。

 

霍爾-艾魯法為連續操作，電解爐於通電開爐後，按時加入鋁氧，汲出鋁液，不能中斷，故供電必須穩定不斷。

 

煉鋁耗電甚多，但隨電解爐設計及操作方法之改進，產鋁每公噸所耗直流電已自一九四○年代之二萬餘度減至目前之一萬三千五百度（一九八○年建之新廠）。

 

霍爾-艾魯法尚有繼續改進之可能，近年以其他材料製成電極以代碳之研究者多，美國鋁業公司之電解氯化鋁法雖已建有先導工廠試驗多年，惟尚多困難仍待克服。

 

由礦土煉製而得之金屬鋁稱為初生鋁。

 

將地面經使用後廢棄之鋁製品回收重熔而得者則稱為再生鋁，由於每回收重熔一次所耗之能源僅為煉製初生鋁所耗能源之約百分之五，且廢棄品之來源漸多，故煉製再生鋁事業漸受重視。

 

鋁常於配和少量其他金屬如銅、錳、鎂、矽、鋅等製成各種鋁合金後，再經不同加工方法製成最終產品使用。

 

國營的臺灣鋁業公司是臺灣地區的唯一煉製初生鋁事業，其加工設備亦甚具規模，臺灣地區的民營鋁加工業也很發達。

 

（李惟梁）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=7834