一、氧化铝及电解铝生产概况
铝的电负性很强，与氧、卤族、硫和碳的化合物都非常稳定。因此，用碳直接还原其氧化物成金属的过程很困难，反应的一次产物是碳氧化物Al4O4C，而从碳氧化物很难制得金属铝。也不能用电解铝盐的水溶液来制取铝，电解铝盐的水溶液只能在阴极得到氢，在阳极得到氧。铝的生产只能用电解含纯铝化合物的熔盐的方法来实现。
在熔盐电解时，电解质中比铝更正电电性的金属杂质必须低于技术要求，才能保证产品的质量符合要求。铝工业包括氧化铝生产、氟化盐生产、阳极炭素材料的生产及电解铝4个过程。
世界铝工业的发展速度很快。1980年全世界的产铝国只有39个，原铝生产能力1830万t，年产原铝1620万t，氧化铝产量为3440万t，开采铝土矿9150万t。1985年世界氧化铝总产能为3822万t。1990年世界氧化铝总产能达4079万t。1995年世界开采铝土矿1.2亿t，产氧化铝4800万t。1997年世界氧化铝的生产能力达5440万t，实际生产5056万t，原铝产量为2161万t。世界上原铝产量超过450kt/a的5个超大型企业为：俄罗斯的Bratsk与Krasnoyarsk厂、Aluminium Bahranin、南非的Alusaf Hillside、澳大利亚的 ComAlcoBoyne Island厂。
我国的铝工业是在解放以后建立起来的。氧化铝的生产于1950年建山东铝厂开始，随后1965年建郑州铝厂，1978年建贵州铝厂，1987年建山西铝厂，1993年建中州铝厂，1995年建平果铝厂。经过40年的努力，我国已形成包括矿山在内的完整的氧化铝体系。1995年氧化铝生产能力达346万t，基本上满足了国民经济发展的需要。我国的电解铝也相应发展起来。建国以来，我国的铝消费增长速度很快，铝一直是国展经济的短缺产品，每年国家要花费大量外汇进口铝，截止1997年累计进口了678.89万t铝。从20世纪80年代以来，我国铝的产量发展很快，1988年排列世界第八，1989年超过德国，1991年超过挪威，1993年超过巴西，1994年超过澳大利亚。1997年已跃居世界第四，仅次于美国（360万t）、俄罗斯（340万t）、加拿大（280万t）3个产铝大国。原铝生产能力达244万t，1997年生产铝锭204万t，基本上能满足自给。
二、氧化铝及电解铝生产的现行方法
氧化铝的生产方法有酸法、拜耳法、碱石灰烧结法、联合法。目前，世界上90%的氧化铝是以优质三水铝石型铝土矿为原料，采用流程简单、能耗低、产品质量好的拜耳法生产的。有部分氧化铝硅比铝土矿采用碱石灰烧结法或联合法生产而得，有少量氧化铝从霞石制取。1998年世界氧化铝生产能力已达到每年5465万t。主要的氧化铝生产国为澳大利亚、美国、俄罗斯、法国、德国等。世界上最大的氧化铝厂是澳大利亚的格拉德斯通（Gladstone）厂，年产330多万吨。随着优质三水铝石铝土矿的耗尽，世界各国都注重酸法、碱石灰烧结法、联合法等的经济性研究。
自从1886年HAll-Heroult发明了冰晶石溶盐电解法生产电解铝以来，现在全世界的铝都是电解法生产的。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应。阴极上产出液体铝，阳极上产出CO2和CO混合气体。在工业电解槽内，电解质通常为95%的冰晶石和5%的氧化铝组成，电解温度为950～970℃。电解液的密度为2.1g/cm3，铝液密度为2.3g/cm3，两者因密度差而上下分层。铝液用真空抬包抽出，经过净化和过滤，浇铸成商品铝锭（纯度99.5%～99.8%，称为原铝）。阳极气体中有少量氟化物、沥青烟气、二氧化硫等有害物，经净化后排入大气，同时回收氟化物返回电解槽。
氧化铝是炼铝的原料。冰晶石熔盐电解法对氧化铝的要求为：
（一）
我国拜耳法（包括混联法中的拜耳法）生产的氧化铝占总产量的比率由1990年的40.4%，逐步提高到1997年的51.29%。拜耳法在甸氧化铝生产中也越来越应受重视。我国的一水硬铝石矿比国外的三水铝石和一水软铝石矿难溶出，强化拜耳法溶出技术在我国也越来越受重视，研究出管道一停留罐溶出的特有技术。
自从1886年HAll-Heroult发明了冰晶石溶盐电解法生产电解铝以来，现在全世界的铝都是电解法生产的。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应。阴极上产出液体铝，阳极上产出CO2和CO混合气体。在工业电解槽内，电解质通常为95%的冰晶石和5%的氧化铝组成，电解温度为950～970℃。电解液的密度为2.1g/cm3，铝液密度为2.3g/cm3，两者因密度差而上下分层。铝液用真空抬包抽出，经过净化和过滤，浇铸成商品铝锭（纯度99.5%～99.8%，称为原铝）。阳极气体中有少量氟化物、沥青烟气、二氧化硫等有害物，经净化后排入大气，同时回收氟化物返回电解槽。
氧化铝是炼铝的原料。冰晶石熔盐电解法对氧化铝的要求为：
（一）
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化学成分
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Na2O
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TiO2
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ZnO
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SiO2
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V2O5
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CaO
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Fe2O3
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P2O5
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含量/%
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小于0.30
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小于0.002
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小于0.001
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小于0.02
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小于0.0005
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小于0.005
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小于0.03
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小于0.003
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（二）氧化铝的物理性能力：氧化铝能够较快溶入冰晶石，并能够在气体净化装置里有效地吸附HF气体。现代工业大规模生产槽多用砂状氧化铝。砂状氧化铝较粗，安息角小（30°～35°），γ-Al2O3含量高（65%～70%）。另外还有面粉状氧化铝，它呈片状或羽毛状，颗粒较细，安息角较大，α- Al2O3含量高（80%～95%），在电解槽上易结壳，保温性能较好，适合于自焙电解槽。
理论上讲，生产1t金属铝需要氧化铝1.89t，实际生产因工业氧化铝中Al2O3为99%及加工过程中的损失，实际需要1920～1970kg氧化铝。
在电解过程中，冰晶石和添加剂氟化盐不断损耗，需要即时补充。冰晶石在Greenland岛有天然的，但储量有限，现代铝工业采用合成冰晶石。以萤石、硫酸、氢氧化铝为原料制成。另外还有磷酸副产品法、碱法和干法生产冰晶石。添加剂氟化盐最常见的氟化铝、氟化镁也要人工合成。
电解铝需要大量的炭素材料，特别是阳极，生产1t铝需要530～600kg炭素。铝电解用炭素主要包括阳极糊、预制阳极块、侧部炭块和底部炭块四种，需要专门的炭素车间生产。
对于纯度要求高时，需要对原铝进行精炼。通常采用三层电解质精炼电解槽，把原铝和铜配成合金作阳极（在槽底），冰晶石-氯化钡熔盐作电解质，最上一层即为析出的精铝，用石墨电极把电传给精铝。
