一、氧化鋁及電解鋁生產概況
鋁的電負性很強，與氧、鹵族、硫和碳的化合物都非常穩定。因此，用碳直接還原其氧化物成金屬的過程很困難，反應的一次產物是碳氧化物Al4O4C，而從碳氧化物很難制得金屬鋁。也不能用電解鋁鹽的水溶液來制取鋁，電解鋁鹽的水溶液只能在陰極得到氫，在陽極得到氧。鋁的生產只能用電解含純鋁化合物的熔鹽的方法來實現。
在熔鹽電解時，電解質中比鋁更正電電性的金屬雜質必須低于技術要求，才能保證產品的質量符合要求。鋁工業包括氧化鋁生產、氟化鹽生產、陽極炭素材料的生產及電解鋁4個過程。
世界鋁工業的發展速度很快。1980年全世界的產鋁國只有39個，原鋁生產能力1830萬t，年產原鋁1620萬t，氧化鋁產量為3440萬t，開采鋁土礦9150萬t。1985年世界氧化鋁總產能為3822萬t。1990年世界氧化鋁總產能達4079萬t。1995年世界開采鋁土礦1.2億t，產氧化鋁4800萬t。1997年世界氧化鋁的生產能力達5440萬t，實際生產5056萬t，原鋁產量為2161萬t。世界上原鋁產量超過450kt/a的5個超大型企業為：俄羅斯的Bratsk與Krasnoyarsk廠、Aluminium Bahranin、南非的Alusaf Hillside、澳大利亞的 ComAlcoBoyne Island廠。
我國的鋁工業是在解放以后建立起來的。氧化鋁的生產于1950年建山東鋁廠開始，隨后1965年建鄭州鋁廠，1978年建貴州鋁廠，1987年建山西鋁廠，1993年建中州鋁廠，1995年建平果鋁廠。經過40年的努力，我國已形成包括礦山在內的完整的氧化鋁體系。1995年氧化鋁生產能力達346萬t，基本上滿足了國民經濟發展的需要。我國的電解鋁也相應發展起來。建國以來，我國的鋁消費增長速度很快，鋁一直是國展經濟的短缺產品，每年國家要花費大量外匯進口鋁，截止1997年累計進口了678.89萬t鋁。從20世紀80年代以來，我國鋁的產量發展很快，1988年排列世界第八，1989年超過德國，1991年超過挪威，1993年超過巴西，1994年超過澳大利亞。1997年已躍居世界第四，僅次于美國（360萬t）、俄羅斯（340萬t）、加拿大（280萬t）3個產鋁大國。原鋁生產能力達244萬t，1997年生產鋁錠204萬t，基本上能滿足自給。
二、氧化鋁及電解鋁生產的現行方法
氧化鋁的生產方法有酸法、拜耳法、堿石灰燒結法、聯合法。目前，世界上90%的氧化鋁是以優質三水鋁石型鋁土礦為原料，采用流程簡單、能耗低、產品質量好的拜耳法生產的。有部分氧化鋁硅比鋁土礦采用堿石灰燒結法或聯合法生產而得，有少量氧化鋁從霞石制取。1998年世界氧化鋁生產能力已達到每年5465萬t。主要的氧化鋁生產國為澳大利亞、美國、俄羅斯、法國、德國等。世界上最大的氧化鋁廠是澳大利亞的格拉德斯通（Gladstone）廠，年產330多萬噸。隨著優質三水鋁石鋁土礦的耗盡，世界各國都注重酸法、堿石灰燒結法、聯合法等的經濟性研究。
自從1886年HAll-Heroult發明了冰晶石溶鹽電解法生產電解鋁以來，現在全世界的鋁都是電解法生產的。直流電通入電解槽，在陰極和陽極上發生電化學反應。陰極上產出液體鋁，陽極上產出CO2和CO混合氣體。在工業電解槽內，電解質通常為95%的冰晶石和5%的氧化鋁組成，電解溫度為950～970℃。電解液的密度為2.1g/cm3，鋁液密度為2.3g/cm3，兩者因密度差而上下分層。鋁液用真空抬包抽出，經過凈化和過濾，澆鑄成商品鋁錠（純度99.5%～99.8%，稱為原鋁）。陽極氣體中有少量氟化物、瀝青煙氣、二氧化硫等有害物，經凈化后排入大氣，同時回收氟化物返回電解槽。
氧化鋁是煉鋁的原料。冰晶石熔鹽電解法對氧化鋁的要求為：
（一）
我國拜耳法（包括混聯法中的拜耳法）生產的氧化鋁占總產量的比率由1990年的40.4%，逐步提高到1997年的51.29%。拜耳法在甸氧化鋁生產中也越來越應受重視。我國的一水硬鋁石礦比國外的三水鋁石和一水軟鋁石礦難溶出，強化拜耳法溶出技術在我國也越來越受重視，研究出管道一停留罐溶出的特有技術。
自從1886年HAll-Heroult發明了冰晶石溶鹽電解法生產電解鋁以來，現在全世界的鋁都是電解法生產的。直流電通入電解槽，在陰極和陽極上發生電化學反應。陰極上產出液體鋁，陽極上產出CO2和CO混合氣體。在工業電解槽內，電解質通常為95%的冰晶石和5%的氧化鋁組成，電解溫度為950～970℃。電解液的密度為2.1g/cm3，鋁液密度為2.3g/cm3，兩者因密度差而上下分層。鋁液用真空抬包抽出，經過凈化和過濾，澆鑄成商品鋁錠（純度99.5%～99.8%，稱為原鋁）。陽極氣體中有少量氟化物、瀝青煙氣、二氧化硫等有害物，經凈化后排入大氣，同時回收氟化物返回電解槽。
氧化鋁是煉鋁的原料。冰晶石熔鹽電解法對氧化鋁的要求為：
（一）
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化學成分
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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）氧化鋁的物理性能力：氧化鋁能夠較快溶入冰晶石，并能夠在氣體凈化裝置里有效地吸附HF氣體。現代工業大規模生產槽多用砂狀氧化鋁。砂狀氧化鋁較粗，安息角小（30°～35°），γ-Al2O3含量高（65%～70%）。另外還有面粉狀氧化鋁，它呈片狀或羽毛狀，顆粒較細，安息角較大，α- Al2O3含量高（80%～95%），在電解槽上易結殼，保溫性能較好，適合于自焙電解槽。
理論上講，生產1t金屬鋁需要氧化鋁1.89t，實際生產因工業氧化鋁中Al2O3為99%及加工過程中的損失，實際需要1920～1970kg氧化鋁。
在電解過程中，冰晶石和添加劑氟化鹽不斷損耗，需要即時補充。冰晶石在Greenland島有天然的，但儲量有限，現代鋁工業采用合成冰晶石。以螢石、硫酸、氫氧化鋁為原料制成。另外還有磷酸副產品法、堿法和干法生產冰晶石。添加劑氟化鹽最常見的氟化鋁、氟化鎂也要人工合成。
電解鋁需要大量的炭素材料，特別是陽極，生產1t鋁需要530～600kg炭素。鋁電解用炭素主要包括陽極糊、預制陽極塊、側部炭塊和底部炭塊四種，需要專門的炭素車間生產。
對于純度要求高時，需要對原鋁進行精煉。通常采用三層電解質精煉電解槽，把原鋁和銅配成合金作陽極（在槽底），冰晶石-氯化鋇熔鹽作電解質，最上一層即為析出的精鋁，用石墨電極把電傳給精鋁。
