铝
aluminium
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资源
性质和用途
氧化铝的生产
铝电解
炼铝能耗
铝的精炼
其他炼铝方法的研究
废铝再生
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化学符号Al，在元素周期表中属ⅢA族,原子序数13，原子量26.98154，面心立方晶体，常见化合价为+3。铝是最重要的轻金属。
aluminium一词是从古罗马语 alumen(明矾)衍生而来的。1746年德国人波特(J.H.Pott)从明矾制得一种氧化物,即氧化铝。18世纪法国的拉瓦锡(A.L.Lavoisier)认为这是一种未知金属的氧化物，它与氧的亲和力极大，以致不可能用碳和当时已知的其他还原剂将它还原出来。1807年英国人戴维（H.Davy）试图电解熔融的氧化铝以取得金属，没有成功，1809年他将这种想象中的金属命名为alumium，后来改为aluminium。1825年丹麦人奥斯忒（H.C.Oersted）用钾汞齐还原无水氯化铝,第一次得到几毫克金属铝，指出它具有与锡相同的颜色和光泽。1827年德国沃勒(F.W?hler)用钾还原无水氯化铝得到少量金属粉末。1845年他用氯化铝气体通过熔融金属钾的表面,得到一些铝珠,每颗重约10～15毫克，从而对铝的密度和延展性作了初步测定，指出铝的熔点不高。1854年法国德维尔（S.C.Deville）用钠代替钾还原NaAlCl4络合盐，制得金属铝。同年建厂，生产出一些铝制头盔、餐具和玩具。当时铝的价格接近黄金。1886年美国霍尔（C.M.Hall）和法国埃鲁 (P.L.T.Héroult)几乎同时分别获得用冰晶石－氧化铝熔盐电解法制取金属铝的专利。1888年在美国匹兹堡建立第一家电解铝厂，铝的生产从此进入新的阶段。1956年世界铝产量开始超过铜而居有色金属的首位。铝的价格在常用有色金属中按体积计是比较便宜的,它们的比价（按1977年价格折算）见表1
。
1980年全世界的铝土矿产量约9150万吨。氧化铝产量约3440万吨，其中有 8％是用来生产耐火材料、陶瓷、磨料、催化剂载体、阻燃剂以及填料等，其余均用于铝电解。1980年全世界共有39个产铝国家，原铝生产能力约1830万吨，年产量约为1620万吨。其中美国 458万吨，苏联181万吨，加拿大、日本各109万吨。美国市场上铝锭的年平均价格：1976年为983美元/吨，1979年为1310美元/吨，1980年为1576美元/吨。
资源 铝在地壳中的含量仅次于氧和硅。自然界的含铝矿物约 250种，最常见的是铝硅酸盐及其风化产物──粘土（表2）。铝土矿是一种以氧化铝水合物为主要成分的矿石，历来是主要的炼铝原料。自然界的氧化铝水合物有三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石。它们的物理性质和化学性质差别很大。因此铝土矿按其中氧化铝水合物的矿物形态分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型，以及混合型。全世界已查明的铝土矿的工业储量约250亿吨,加上远景储量共约 350亿吨左右。储量丰富和产量较大的国家有几内亚、澳大利亚、巴西、牙买加、印度等国。这些国家的铝土矿多属于高铁低硅的三水铝石型，适合于用较简单的拜耳法生产氧化铝。 
中国已探明的铝土矿主要分布于河南、山西、贵州、山东、广西等地，除个别地区外都为低铁高铝的一水硬铝石型，杂质主要是高岭石中的 SiO2和少量的Fe2O3、TiO2。中国还有丰富的明矾石矿。浙江、安徽两省有以亿吨计的钾明矾石资源,是生产氧化铝和钾肥的原料。此外，在云南等地也发现有较丰富的霞石资源。
和各种常用有色金属矿石相比，铝矿中的铝含量高得多，而铝矿的储量又非常丰富，这就使铝工业在资源上占有较大的优势。
性质和用途 铝的标准电极电势（25℃）-1.662伏，电化当量0.3356克/（安·时）。 
在各种常用的金属中，铝的密度小，导电、导热和反光性能都很好；铝的电导率相当于国际标准退火铜的62～65％，约为银的一半，如果就相等的重量而言，铝的导电能力超过这两种金属。铝在低温下(-198℃)不变脆。在空气中铝的表面上生成一层致密而坚硬的氧化铝薄膜,厚度为0.005～0.02微米,成为铝的天然保护层,因而铝有良好的抗腐蚀能力。此外，还可以用阳极氧化或电镀的方法，在铝材和铝制品表面生成色彩鲜艳的表层。铝的表面也可电镀其他金属。铝和多种铝合金有很好的延展性，可以进行各种塑性加工，制成铝丝、铝箔和铝材。铝的熔点低，铸造性能好，铸造铝合金的使用量也很大（见铝加工）。
铝对氧的亲和力很大，氧化铝的生成热 为-400.9±1.5千卡／摩尔,所以铝可以用作炼钢的脱氧剂和一些高熔点金属氧化物(如MnO2、Cr2O3)的金属热还原剂。铝与氮、硫和卤族元素在高温下发生反应，生成如AlN、Al2S3、AlCl3之类的化合物。这些化合物(除AlN外)和铝在真空中加热到1000℃以上时,生成相应的低价铝化合物。这些低价化合物,在低温下发生歧化分解,生成金属铝及其三价化合物（例如：AlCl3+2Al匊3AlCl）。AlN加热到2000℃以上温度时，开始分解为单体元素。
铝是两性元素，它与大多数稀酸可缓慢地反应，能迅速溶解于浓盐酸中。但是浓硝酸使铝钝化（见金属腐蚀）。铝与苛性碱溶液发生强烈反应，迅速溶解，生成铝酸根离子:2Al+2OH-+6H2O─→2Al(OH)嬄+3H2↑铝在各个工业部门和日常生活中应用广泛。航空工业是传统的用铝部门。在建筑工业中用铝合金作房屋的门窗和板壁。用铝和铝合金制造的各种车辆，由于重量轻，可减少运输能耗，从而可以补偿炼铝时所消耗的能量。在电力输送方面，铝的用量早已居首位，现在90％的高压导线是用铝制的。在食品工业方面,从仓库、储槽到罐头盒,以至饮料容器等都可用铝制造。
铝的生产包括氧化铝的生产和由氧化铝电解制取金属铝。
氧化铝的生产 从矿石提取氧化铝有多种方法，例如:拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳-烧结联合法等。拜耳法一直是生产氧化铝的主要方法，其产量约占全世界氧化铝总产量的95％左右。70年代以来，对酸法的研究已有较大进展，但尚未在工业上应用。
拜耳法 系奥地利拜耳（K.J.Bayer）于 1888年发明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加温溶出铝土矿中的氧化铝，得到铝酸钠溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，降低温度，加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并在950～1200℃温度下煅烧，便得氧化铝成品。析出氢氧化铝后的溶液称为母液，蒸发浓缩后循环使用。
拜耳法的简要化学反应如下：
由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的结晶构造不同,它们在苛性钠溶液中的溶解性能有很大差异,所以要提供不同的溶出条件，主要是不同的溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添加石灰（3～7％）的条件下溶出。
现代拜耳法的主要进展在于：①设备的大型化和连续操作；②生产过程的自动化；③节省能量，例如高压强化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干式净化的需要。拜耳法的工艺流程见图1
。
拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和能耗较低，最低者每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，碱耗一般为100公斤左右（以Na2CO3计）。
拜耳法生产的经济效果决定于铝土矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表示。因为在拜耳法的溶出过程中，SiO2转变成方钠石型的水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公斤SiO2大约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。直到70年代后期，拜耳法所处理的铝土矿的铝硅比均大于7～8。由于高品位三水铝石型铝土矿资源逐渐减少，如何利用其他类型的低品位铝矿资源和节能新工艺等问题，已是研究、开发的重要方向。
碱石灰烧结法 适用于处理高硅的铝土矿，将铝土矿、碳酸钠和石灰按一定比例混合配料，在回转窑内烧结成由铝酸钠(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙（2CaO·SiO2）和钛酸钠（CaO·TiO2组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出熟料中的铝酸钠。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当，原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反应，而与钛酸钙、Fe2O3·H2O 等组成赤泥排出。溶出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅过程，SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅渣)或水化石榴石3CaO·Al2O3·xSiO2·(6－2x)H2O沉淀(其中x≈0.1),而使溶液提纯。把CO2气体通入精制铝酸钠溶液，和加入晶种搅拌，得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石榴石中的Al2O3可以再用含Na2CO3母液提取回收。
碱石灰烧结法的主要化学反应如下：
烧结：
Al2O3+Na2CO3─→Na2O·Al2O3+CO2
Fe2O3+Na2CO3─→Na2O·Fe2O3+CO2
SiO2+2CaCO3─→2CaO·SiO2+2CO2
TiO2+CaCO3─→CaO·TiO2+CO2
熟料溶出：
Na2O·Al2O3+4H2O─→2NaAl(OH)4（溶解）
Na2O·Fe2O3+2H2O─→Fe2O3·H2O↓+2NaOH（水解）
脱硅：
1.7 Na2SiO3+2NaAl(OH)4─→
Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O↓+3.4NaOH
3 Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+x Na2SiO3─→ 3CaO·Al2O3·x SiO2·(6-2x)H2O↓+2(1+x)NaOH
分解：
2NaOH+CO2─→Na2CO3+H2O
NaAl(OH)4─→Al(OH)3↓+NaOH
中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就是：在熟料烧成中采用低碱比配方，在熟料溶出工艺中采用二段磨料和低分子比溶液，以抑制溶出时的副反应损失，使熟料中Na2O和Al2O3的溶出率分别达到94～96％和92～94％。Al2O3的总回收率约90％,每吨氧化铝的Na2CO3的消耗量约95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不能经济地利用的低品位矿石，其铝硅比可低至3.5,且原料的综合利用较好，有其特色。
碱石灰烧结法的常用流程见图2
。
拜耳－烧结联合法 可充分发挥两法优点，取长补短,利用铝硅比较低的铝土矿,求得更好的经济效果。联合法有多种形式,均以拜耳法为主,而辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可分为串联法、并联法和混联法三种工艺流程。
① 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3,用于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。
② 并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的10～15％，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。
③ 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。
中国根据本国的铝矿资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50年代初就已用碱石灰烧结法处理铝硅比只有3.5的纯一水硬铝石型铝土矿,开创了具有特色的氧化铝生产体系。用中国的烧结法,可使Al2O3的总回收率达到90%；每吨氧化铝的碱耗(Na2CO3)约 90公斤；氧化铝的SiO2含量下降到0.02～0.04％；而且在50年代已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产水泥。60年代初建成了拜耳烧结混联法氧化铝厂,使Al2O3总回收率达到91％，每吨氧化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处理较高品位的一水硬铝石型铝土矿开创了一条新路。中国在用单纯拜耳法处理高品位一水硬铝石型铝土矿方面也积累了不少经验。
根据物理特性的不同,电解用氧化铝可分为三类:砂状、粉状和中间状（表3）。
目前铝工业正研制和采用砂状氧化铝，因为这种氧化铝具有较高的活性,容易在冰晶石溶液中溶解,并且能够较好地吸收电解槽烟气中的氟化氢，有利于烟气净化。
炼铝用氧化铝的化学组成一般如下：
Al2O3 ＞98.35％ Fe2O3 0.01～0.04％
SiO2 0.01～0.04％ TiO2 ＜0.005％
ZnO 0.003～0.02％ CaO 0.007～0.07％
Na2O 0.3～0.65％ V2O5 ＜0.003％
P2O5 ＜0.003％ Cr2O3 ＜0.002％
灼减 0.2～1.5％
铝电解 铝电解的原理是使直流电通过以氧化铝为原料、冰晶石为溶剂组成的电解质，在950～970℃下使电解质熔液中的氧化铝分解为铝和氧。由于比重的差别在阴极上析出的铝液汇集于电解槽槽底，而在阳极上析出二氧化碳和一氧化碳气体（见熔盐电解）。铝液从电解槽中吸出，经过净化除去氢气、非金属和金属杂质并澄清后，铸成各种铝锭,其流程示意见图3
。
铝电解过程的电化学反应 冰晶石-氧化铝熔液具有离子结构,其中阳离子有Na+和少量Al3+,阴离子有AlF咶、AlF嬄和Al-O-F络合离子以及少量O2-和F-(见熔盐)。在温度1000℃下,钠在析出电位大约比铝负250毫伏。由于阴极上离子的放电不存在很大的过电压，所以阴极反应是：
Al3+（络合的）+3e─→Al
而阳极反应是：
6O2-（络合的）+3C-12e─→3CO2
铝电解过程的总反应式是：
2Al2O3+3C─→4Al+3CO2
由于溶解在电解质熔体中的Al被CO2所氧化,引起电流效率降低，所以铝电解的总反应式实际上应为： 
式中N 为阳极气体中的CO2/(CO+CO2)体积百分比。
在冰晶石-氧化铝溶液中,Al2O3的含量一般保持3～5％，为了改善电解质的性质,通常添加铝、镁、钙和锂的氟化物。
工业铝电解槽的发展 工业铝电解槽大致分为侧插阳极棒自焙槽、上插阳极棒自焙槽和预焙阳极槽三种。预焙阳极电解槽又分边部加料槽和中间加料槽两种。19世纪末开始用小型预焙阳极电解槽生产，电流在8000安以下,直流电耗高达42000千瓦·时/吨。1923年以后，这种槽型为侧插阳极棒自焙槽所代替，到20世纪30年代末，电流强度最高达 25000安，直流电耗为20000～25000千瓦·时/吨。侧插阳极棒电解槽的特点是技术装备简单,投资较小；但缺点是烟气处理比较困难，机械化程度较差，不易大型化等。
为了提高电解槽的机械化操作水平，改进烟气收集和净化的方法，50年代法国开始使用上插阳极棒自焙槽；到60年代直流电耗达 14500千瓦·时/吨左右，并大大提高了劳动生产率。80年代的上插阳极棒自焙槽又得到了改进，吨铝直流电耗降低到13800千瓦·时左右，并由于阳极工艺的改进，采用了“干阳极糊”（用高软化点沥青、低沥青配比的阳极糊）大大减少了沥青烟气的散发，改善了环境保护的条件。上插阳极棒电解槽的优点是：机械化水平较高。缺点是不易大型化，烟气处理也比较困难。
现代化的大型电解铝厂多数采用中间加料大型预焙槽（典型实例见图4）,其优点为单槽产能高，打壳加料可以自动化，适于用计算机控制，电解槽密闭程度高，集气效率高（90～95％）。 
中国50年代开始建立了铝电解工业，对侧插阳极棒自焙槽的建设和生产积累了丰富的经验，吨铝直流电耗达15000千瓦·时以下，80年代建成的160000安的中间加料大型预焙槽，直流电耗可达13800千瓦·时左右。
铝电解废气净化 铝电解槽的阳极气体中含有有害成分，例如氟化氢、冰晶石粉尘等,严重地污染环境,所以阳极气体需要净化。净化方法有湿法和干法两种。
湿法净化是用5％的苏打溶液洗涤含氟气体,生成碳酸氢钠和氟化钠：
Na2CO3+HF─→NaF+NaHCO3
苏打溶液在洗涤塔内循环使用，直到其中 NaF含量达到25～30克/升为止。然后,把NaF+NaHCO3溶液送至冰晶石合成槽与铝酸钠溶液作用，合成冰晶石：
6NaF+4NaHCO3+NaAlO2─→
Na3AlF6+4Na2CO3+2H2
O冰晶石经干燥后，供电解用。
干法净化中用氧化铝作吸附剂。受吸附的HF与Al2O3发生化学反应，生成表面化合物AlF3：
Al2O3+6HF─→2AlF3+3H2O
所用的氧化铝通常是砂状氧化铝。载氟的氧化铝经布袋收尘器回收，再送往电解槽去电解。
炼铝能耗 炼铝能耗与所用原料和生产方法有关，碱石灰烧结法的能耗较高，拜耳法的能耗较低。从铝土矿开采到铝锭铸造，每吨铝一般消耗总电能约 15600千瓦·时；此外，还消耗热能14.8×106千卡,其分配见表4。可以看出降低能耗是铝工业的一项重要课题。
铝的精炼 随着铝纯度的提高，它的抗蚀性、可塑性、导电性、反光性等性能愈好。精铝或高纯铝(含Al＞99.99％)供许多特殊部门使用。
精铝 以原铝为原料，用三层液电解法制取纯度为99.99％的铝。此法是美国人胡普斯 （W.Hoopes）发明，1922年开始工业化生产。槽内三层液体，各层密度不同：下层是 67％原铝加33％铜的合金（密度为3克/厘米3），用作阳极,其中铜是加重剂；中层是17％NaF、23％AlF3、60％BaCl2的电解质(密度为 2.7克/厘米3)，其中BaCl2是加重剂；上层是电解产物精铝(密度为2.3克／厘米3)，用作阴极。电解温度为720～800℃。电解槽槽壁用绝缘材料（镁砖）砌筑。
精炼电解时，铝从阳极合金中转移到阴极上，而原铝中的杂质元素都留在阳极合金中，使铝得到精炼。此法中的阴极电流效率达到97～99％。
高纯铝 以精铝为原料，用区域熔炼法、有机溶液电解法或两法兼用制得；含Al99.999％以上。精铝区域熔炼在卧式管状电炉中进行。铝中杂质硅、铁、铜、镁等的分配系数都小于1，因而富集在液相内,经过12～15次重复熔炼后，可得Al＞99.999％的高纯铝。
有机溶液电解法可得到99.9995％的高纯铝。
如以有机溶液电解与区域熔炼串联，可制得超纯度铝（见超纯金属）。预先经过有机溶液电解的铝，再经几次区域熔炼,可在最纯区段得到Al≥99.9995％的产品。
其他炼铝方法的研究 世界各国都在研究新的炼铝方法，主要目标为寻求一个大幅度降低能耗的途径，但大多还处于试验研究阶段。
氯化铝电解法 原理是把工业氧化铝氯化成三氯化铝，然后在多室电解槽内电解，得到纯铝和氯气，氯气返回利用。但三氯化铝制备中的腐蚀和成本较高等问题还未得到解决。
电热法 用低品位铝矿作原料,用焦炭作还原剂,在电弧炉内还原得含Al60％以上的铝硅粗合金，然后降低温度至580℃左右，通过离心分离除去析出的固相,制得含Al达80％左右的中间合金。用此法直接生产硅铝合金，有一定经济意义，但如何获得较好的质量和较好的技术经济指标，则仍然是一个技术课题。
废铝再生 铝及其合金制品的再生日益得到重视。再生铝又称二次铝，现在世界每年从废铝回收的铝量约400万吨,相当于原铝产量的25％左右。由于铝的熔点低，热焓值小，废铝再熔所需的能量仅为从矿石制取原铝的5％左右。此外,原料和投资费也较节省。废铝主要用来生产铝合金。在再熔之前，要先将废铝选拣分类，再加以适当调配和处理，以便达到所需的合金组成。铝的第一次炼制能耗较高，合理回收利用废铝，是节能的一个有力的措施（见再生有色金属）。
参考书目
邱竹贤编：《预焙槽炼铝》，冶金工业出版社，北京，1980。
Winnacker-Küchler, Chemische Technologie，Band 6,Metallurgie,1973.
铝
aluminium
最常用的金属导电材料之一。化学符号Al，原子序数13，密度为2.7g/cm3(20℃),有银灰色光泽,晶体晶格为面心立方结构,20℃时的电阻率为2.65×10-8Ωm,导电性在金属中居第四位。在地壳里的蕴藏量占7.85％，仅次于氧化硅，居第二位。铝的导热性及耐腐蚀性好，比重小，易于加工成各种型材（但焊接性能差），无低温脆性，因而应用非常广泛。与铜相比，铝的密度低，耐腐蚀性和耐热性差，耐蠕变性差，故其产品种类和数量还受到一定限制。但它能添加多种元素形成合金以克服上述缺点。铝是一种重要的电工材料，它制成导线广泛用于电线、电缆行业，铝箔在电容器制造中也大量应用。
物理性能 铝的电导率约为铜的62％，密度为铜的33％。在电阻相同的条件下,铜和铝的体积比为0.618，重量比为2.03。可见，若用铝代铜时，其面积和直径分别比铜导体大38.2％和21.5％，而重量仅为铜的一半。影响铝性能的因素为杂质，如铬、锂、锰、钒。它们会大大降低铝的电导率（见图）。铁、硅可稍提高铝的抗张强度，但使铝的塑性下降，脆性上升。在铝中填加少量的镁（或其他元素）可制成合金，显著提高其抗张强度和耐热性能。这种铝合金导线可代替钢心铝线用作架空输电线路的导线。对铝进行加工硬化可提高铝的抗张强度，控制加工变形及退火温度可获得具有不同机械性能的硬的、半硬的和软的铝线。低温下铝的抗张强度、疲劳强度、硬度和弹性模量增高，又无低温脆性，故适宜作低温导体。由于铝的蠕变极限和抗张强度与温度有关。故铝元件的长期工作温度应低于90℃,短时工作温度不大于120℃。室温下铝在空气中易形成一层极薄的致密而坚固的氧化膜，它能阻止氧化深入内部，起到防腐保护作用。
铝的耐腐蚀性 导电用铝的耐腐蚀性取决于铝的纯度和环境条件:①铜杂质使铝的耐蚀性降低,其影响比铁、硅严重。铝中含0.1％的铜,其腐蚀速度比含0.1％的铁大10倍。铝中含铁量大于0.1％时,其腐蚀速度比99.998％高纯铝大160倍。②在普通的大气环境中,铝有良好的耐腐蚀性。但当大气中含有大量二氧化硫、硫化氢、酸、碱等气体时，在潮湿气候下，铝表面会形成电解液，引起电化学腐蚀。当铝线表面有缺陷、折痕、结疤、铜粒子等附着时，将形成强列的腐蚀中心。安装卷绕时接触铜、石灰等污损时都会引起腐蚀。实践证明，纯铝制成的导线和零部件在大气中,其耐腐蚀性与铜相差不多,但直接埋于土壤中或水中时，其耐腐蚀性远低于铜。
铝
声母:l
字头:铝,（,鋁,）
四笔号码:3766
注音:lǚ
摘要:lu
笔画:11画
部首画:05
部首:钅部
释义:金属元素，符号Al，银白色，质轻，延展性好，易导电、导热，是重要的工业原料。铝合金可用以制造飞机、汽车等。
部首查询:05钅部
铝
aluminium
一种化学元素 。 化学符号 Al ，原子序数 13 ， 原子量26.981539，属周期系ⅢA族。1825 年丹麦 H.C.奥斯特用无水三氯化铝和钾汞齐作用，得铝汞齐，蒸去汞首次制得金属铝；1827年德国F.维勒用金属钾做还原剂，从无水氯化铝中还原出金属铝。此后，由于生产成本高，金属铝的价格一直很昂贵。1886 年美国 C.M.霍尔和法国 P.L.T.埃鲁各自独立发明电解氧化铝和冰晶石的熔盐的方法，使铝的价格大降 ，成为可供实用的金属。
铝在地壳中的含量为8％ ，仅次于氧和硅 。由于铝的化学性质活泼，在自然界不以金属状态存在，而以硅酸铝形式广泛分布于岩石、土壤和动、植物体内，矿物有铝土矿、刚玉、明矾、冰晶石。现代金属铝的制法都采用电解法，将纯化的氧化铝溶解在冰晶石中，以钢制电解槽的石墨衬里为阴极，石墨棒为阳极，在1000℃电解，于阳极得液态金属铝 ，纯度可达99.8％。
铝是银白色的轻金属 ，熔点 660.37℃ ，沸点2467℃ ，相对密度2.702。纯铝较软 ，有良好的延展性 、导电性和导热性。铝是活泼金属，在常温下和干燥的空气中，铝的表面形成厚度约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步被氧化，并能耐水的腐蚀。在冷的浓硫酸或浓硝酸中，铝的表面被氧化，形成钝化的氧化膜。铝能与卤素、硫、氮、磷、碳作用，与硅、铜、铁、锌、锡、镁、锰形成合金。铝是两性的，既能溶于酸，形成铝盐；也能溶于碱，生成铝酸盐。
铝的电子构型为（Ne）3s23p1 ，在化合物中通常表现为＋3价，如Al2O3、AlCl3、Al2（SO4 )3；只有在高温下，才可能形成一价化合物，如AlCl。铝容易形成矾，被称为铝矾 ，如KAl（SO4）2·12H2O。
铝的导电率虽然只有铜的2／3，但铝的比重还不到铜的1／3，相同重量的铝的导电效率大于铜，因此铝大量用于制造电线、电缆、电器设备和电讯器材。铝合金的比重较钢铁小得多，被大量用于制造飞机、汽车、火箭、宇航飞行器的物件，还广泛用于制做门窗、房檐、百叶窗及装饰材料。铝还是冶金工业中的还原剂，将铝粉与 Fe2O3（ 或Fe3O4 ）粉末按一定比例混合 ， 用引燃 剂点燃 ， 反应产 生高温 ， 可达3000℃ ，使还原出来的铁熔化 ，以焊接钢轨等 ，此法也用于冶炼镍、铬、锰、钒等难熔金属。铝也用于制造精密仪器（如反射望远镜）的镜子，生产涂料和焰火。在日用品工业中大量制造炊具和餐具。
铝是一种化学元素，它的化学符号是Al，它的原子序数是13。
形状
铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。
自然分布
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。
物理化学属性
铝是一种轻金属。纯净的铝是银白色的，因在空气中易与氧气化合，在表面生成一种致密的氧化物薄膜（氧化铝Al2O3），所以通常略显银灰色。
铝能够与稀的强酸（如稀盐酸，稀硫酸等）进行反应，生成氢气和相应的铝盐。与一般的金属不同的是，它也可以和强碱进行反应，形成偏铝酸盐和氢气。因此认为铝是两性金属。
在常温下，铝在浓硝酸和浓硫酸中被钝化，不与它们反应，所以浓硝酸是用铝罐（可维持约180小时）运输的。
純鋁較軟，在300℃左右失去抗張強度。經處理過的鋁合金，質輕而較堅韌。
铝回收率不高。
品种分类
根据铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝（铝的含量99.93%-99.999%）、工业高纯铝（铝的含量99.85%-99.90%）、工业纯铝（铝的含量98.0%-99.7%）。
铝的应用
铝的合金质量较轻而强度较高，因而在制造飞机、汽车、火箭中被广泛应用。
由于铝有良好的导电性和导热性，可用作超高电压的电缆材料。高纯铝具有更优良的性能。
铝在高温时的还原性极强，可以用于冶炼高熔点的金属。（这种冶炼金属的方法称为“铝热法”）
铝富展性，可製成铝箔，用于包裝。
近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。除上所述，在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观而受到很大应用；在航空及国防军工部门也大量使用铝合金材料；在电力输送上则常用高强度钢线补强的铝缆；集装箱运输、日常用品、家用电器、机械设备等都需要大量的铝。
對健康之影響
鋁 Aluminium (or aluminum)
一百分之幾的人對鋁是過敏的- 他們體驗接觸性皮炎:
使用止汗產品後有痒的疹, 消化病和 吃了從鋁平底鍋烹調食物無法吸收營養,
和咽下像Rolaids , Amphojel, and Maalox (antacids)產品後嘔吐的和其他症狀毒害。
對大部份人, 鋁不被認為像重金屬那樣毒, 但是仍有一些證據證明如果過量會有若干毒性的:
雖然對鋁烹食具器皿鍋窩的用途, 暫時未有研究顯示導致鋁中毒
但不排除増加了鋁進入人體 的情况。
有研究發現Alzheimer's 病及Parkinson柏金遜病,病人腦内含鋁量較正常人高很多。
鋁中毒更加可能的起因:
~ 食過量抗酸劑制止酸劑(含鋁化合物)
~ 用過量的止汗劑(含鋁)。(有研究發現止汗劑和女性乳癌有關連。)
腐蝕
必須注意防止鋁接觸可能導致它迅速腐蝕的某些化學製品。
例如, 小量的水銀通常可以破壞於鋁罐片表面的「鋁氧化障礙物」。
在幾個小時之內, 甚而一條粗大的鋁主樑可能顯著被減弱。
因此, 在許多班機不被允許有水銀溫度計, 因為飛機常用組件是鋁。
补充
元素名称：铝
元素原子量：26.98
元素类型：金属
原子序数：13
元素符号：Al
元素中文名称：铝
元素英文名称：Aluminum
相对原子质量：26.98
核内质子数：13
核外电子数：13
核电核数：13
质子质量：2.1749E-26
质子相对质量：13.091
所属周期：3
所属族数：IIIA
摩尔质量：27
氢化物：AlH3
氧化物：Al2O3
最高价氧化物化学式：Al2O3
密度：2.702
熔点：660.37
沸点：2467.0
外围电子排布：3s2 3p1
核外电子排布：2,8,3
颜色和状态：银白色金属
原子半径：1.82
常见化合价：+3
发现人：厄斯泰德、维勒
发现时间和地点：1825 丹麦
元素来源：地壳中含量最丰富的金属,在7%以上
元素用途：可作飞机、车辆、船、舶、火箭的结构材料。纯铝可做超高电压的电缆。做日用器皿的铝通常称“钢精”、“钢种“
工业制法：电解熔融的氯化铝
实验室制法：电解熔融的氯化铝
其他化合物：AlCl3-氯化铝 NaAlO2-偏铝酸钠 Al(OH)3-氢氧化铝
扩展介绍：带蓝色的银白色三价金属元素,延展性好,有韧性并能发出[[[响亮]]]声音，以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而著称。
发现人：韦勒 发现年代：1827年
发现过程：
1827年，德国的韦勒把钾和无水氯化铝共热，制得铝。
元素描述：
银白色有光泽金属，密度2.702克/厘米3，熔点660.37℃，沸点2467℃。化合价±3。具有良好的导热性、导电性，和延展性,电离能5.986电子伏特，虽是叫活泼的金属，但在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜，使之不能与氧、水继续作用。在高温下能与氧反应，放出大量热，用此种高反应热，铝可以从其它氧化物中置换金属（铝热法）。例如：8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡，在高温下铝也同非金属发生反应，亦可溶于酸或碱放出氢气。对水、硫化物，浓硫酸、任何浓度的醋酸，以及一切有机酸类均无作用。
元素来源：
铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭市、铝土矿、明矾时，等等。有铝的氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔电解制得。
元素用途：
铝可以从其它氧化物中置换金属（铝热法）。其合金质轻而坚韧，是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。纯铝大量用于电缆。广泛用来制作日用器皿。
元素辅助资料：
铝在地壳中的分布量在全部化学元素中仅次于氧和硅，占第三位，在全部金属元素中占第一位。但由于铝的氧化力强，不易被还原，因而它被发现的较晚。
1800年意大利物理学家伏特创建电池后，1808～1810年间英国化学家戴维和瑞典化学家贝齐里乌斯都曾试图利用电流从铝钒土中分离出铝，但都没有成功。贝齐里乌斯却给这个未能取得的金属起了一个名字alumien。这是从拉丁文alumen来。该名词在中世纪的欧洲是对具有收敛性矾的总称，是指染棉织品时的媒染剂。铝后来的拉丁名称aluminium和元素符号Al正是由此而来。
1825年丹麦化学家奥斯德发表实验制取铝的经过。1827年，德国化学家武勒重复了奥斯德的实验，并不断改进制取铝的方法。1854年，德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝，制得成锭的金属铝。
元素符号： Al 英文名： Aluminum 中文名： 铝
相对原子质量： 26.9815 常见化合价： +3 电负性： 1.61
外围电子排布： 3s2 3p1 核外电子排布： 2,8,3
同位素及放射线： Al-26[730000y] *Al-27 Al-28[2.3m]
电子亲合和能： 48 KJ·mol-1
第一电离能： 577.6 KJ·mol-1 第二电离能： 1817 KJ·mol-1 第三电离能： 2745 KJ·mol-1
单质密度： 2.702 g/cm3 单质熔点： 660.37 ℃ 单质沸点： 2467 ℃
原子半径： 1.82 埃 离子半径： 0.51(+3) 埃 共价半径： 1.18 埃
常见化合物： Al2O3 AlCl3 Al2S3 NaAlO2 Al2(SO4)3 Al(OH)3
发现人： 厄斯泰德、维勒 时间： 1825 地点： 丹麦
名称由来：
拉丁文：alumen， aluminis（铝）。
元素描述：
柔软轻质的银白色金属，在地壳中含量第三。
元素来源：
自然界完全没有铝单质存在。可以电解铝土(Al2O3)制取铝。
元素用途：
上自飞机下到易拉罐应用广泛。因为纯铝太柔软，所以要加入不到1%的硅或铁以加大其硬度和强度
铝,原子序数13，原子量26.981539。1825年丹麦科学家奥斯特用无水三氯化铝与钾汞齐作用，并蒸掉汞后得到铝；1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氯化铝的熔盐，制得金属铝，并在1855年的巴黎博览会上展示；1886年霍尔和埃鲁分别发明了电解氧化铝和冰晶石的熔盐制铝法，使铝成为可供实用的金属。铝在地壳中的含量为8%，仅次于氧和硅。它广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内。
铝是银白色的轻金属，熔点660.37°C，沸点2467°C，密度2.702克/厘米³。铝为面心立方结构，有较好的导电性和导热性；纯铝较软。
铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸。
铝的应用极为广泛。
铝对人体健康有害吗？
世界上有数百万计的老人患老年性痴呆症。许多科学家经过研究发现，老年性痴呆症与铝有密切关系。同时还发现，铝对人体的脑、心、肝、肾的功能和免疫功能都有损害。因此，世界卫生组织于1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控制。提出成年人每天允许铝摄入量为60 mg。
从我国的目前情况来看，如果不加以注意，铝的摄入量会超过这个指标。除了从氢氧化铝、胃舒平、安妥明铝盐、烟酸铝盐、阿斯匹林等药物中摄人铝以外，每人每天要从食物中摄人8 mg～12 mg的铝。由于使用铝制的炊具、餐具，使铝溶在食物中而被摄入约4 mg。大量的铝还来自含铝的食品添加剂。含铝的食品添加剂经常用于炸油条、油饼等油炸食品。含铝的食品添加剂的发酵粉还常用于蒸馒头、花卷、糕点等。据有关部门抽查的结果看，每千克油饼中含铅量超过1000 mg。如果吃50 g这样的油饼，就超过了每人每天允许的铝摄入量。因此，要尽量少吃油炸食品，尽量少用含铝的膨松剂，尽量避免使用铝制的炊具及餐具。
补充
铝铝品种概况
一、铝的自然属性
铝是一种轻金属,其化合物在自然界中分布极广,地壳中铝的资源约为400～500 亿吨,仅次于氧和硅,具第三位。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。铝具有特殊的化学、物理特性，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。
铝的比重为2.7，密度为2.72g/cm3，约为一般金属的1/3。工业纯铝的力学性能除了与纯度有关外，还与材料的加工状态有关。由于铝的塑性很好，具有延展性，便于各种冷、热压力加工，它既可以制成厚度仅为0.006 毫米的铝箔，也可以冷拨成极细的丝。通过添加其它元素还可以将铝制成合金使它硬化，强度甚至可以超过结构钢，但仍保持着质轻的优点。
铝锭的生产是由铝土矿开采、氧化铝生产、铝的电解等生产环节所构成。
生产氧化铝的铝土矿主要有三种类型：三水铝石、一水硬铝石、一水软铝石。在已探明的铝土矿全球储量中，92％是风化红土型铝土矿，属三水铝石型，这些铝土矿的特点是低硅、高铁、高铝硅比，集中分布在非洲西部、大洋洲和中南美洲。其余的8％是沉积型铝土矿，属一水软铝石和一水硬铝石型，中低品位，主要分布在希腊、前南斯拉夫及匈牙利等地。由于三种铝土矿的特点不同，各氧化铝生产企业在生产上采取了不同的生产工艺，目前主要有拜耳法、碱石灰烧结法和拜尔－烧结联合法三种。通常高品位铝土矿采用拜耳法生产，中低品位铝土矿采用联合法或烧结法生产。拜尔法由于其流程简单，能耗低，已成为了当前氧化铝生产中应用最为主要的一种方法，产量约占全球氧化铝生产总量的95％左右。
铝电解生产可分为侧插阳极棒自焙槽、上插阳极棒自焙槽和预焙阳极槽三大类。自焙槽生产电解铝技术有装备简单、建设周期短、投资少的特点，但烟气无法处理，污染环境严重，机械化困难，劳动强度大，不易大型化，单槽产量低，等一些不易克服的缺点，是正在被淘汰的生产工艺。而目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度达到了350KA 以上，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。
二、铝及铝产品分类
1、电解铝的生产过程：铝土矿→氧化铝→电解铝。
2、按照铝锭的主成份含量可以分成三类:高级纯铝（铝的含量99.93%-99.999%）、工业高纯铝（铝的含量99.85%-99.90%）、工业纯铝（铝的含量98.0%-99.7%）。
3、按照铝锭的市场产品型态可以分成三类：一类是加工材，如板、带、箔、管、棒型、锻件、粉末等；一类是铸造铝合金、盘条线杆电缆等；一类是日常生活中的各类铝制品等。
三、铝的主要用途
近五十年来，铝已成为世界上最为广泛应用的金属之一。特别是近年来，铝作为节能、降耗的环保材料，无论应用范围还是用量都在进一步扩大。尤其是在建筑业、交通运输业和包装业，这三大行业的铝消费一般占当年铝总消费量的60%左右。
在建筑业上，由于铝在空气中的稳定性和阳极处理后的极佳外观，使铝在建筑业上被越来越多地广泛应用，特别是在铝合金门窗、铝塑管、装饰板、铝板幕墙等方面的应用。
在交通运输业上，为减轻交通工具自身的重量，减少废气排放对环境的污染，摩托车、各类汽车、火车、地铁、飞机、船只等交通运输工具开始大量采用铝及铝合金作为构件和装饰件。随着铝合金加工材的硬度和强度不断提高，航空航天领域使用的比例开始逐年增加。
在包装业上，各类软包装用铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖及易拉盖、药用包装等用铝范围也在扩大。
在其它消费领域，电子电气、家用电器（冰箱、空调）、日用五金等方面的使用量和使用前景越来越广阔。
合约文本
交易品种 铝
交易单位 5吨/手
报价单位 元(人民币)/吨
最小变动价位 10 元/吨
每日价格最大波动限制 不超过上一交易日结算价±3%
合约交割月份 1～12 月
交易时间 上午9:00～11:30 下午13:30～15：00
最后交易日 合约交割月份的15日(遇法定假日顺延)
交割日期 合约交割月份的16日至20 日(遇法定假日顺延)
交割等级
标准品:铝锭,符合国标GB/T1196-2002 标准中AL99.70 规定,其中铝含量不低于99.70%
替代品:LME 注册铝锭,符合P1020A 标准
交割地点 交易所指定交割仓库
交易保证金 合约价值的5%
交易手续费 不高于成交金额的万分之二(含风险准备金)
交割方式 实物交割
交易代码 AL
上市交易所 上海期货交易所