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铝的产业化过程是怎样“炼”成的?

2012-05-24 10:18:23 来源: 中国有色金属报

    1854年,法国人德维尔发明了用钠与NaAlcl4反应生产铝(3Na+Naalcl4=Al+4NaCl)的方法。1889年在英国伯明翰附近建一家用此法生产铝的工厂,产量达到227kt/d。1854年,德维尔和德国人本森(Bunsen)各自独立使用炭电极在陶瓷容器内以电解NaAlCl4法生产出了少量的铝,但是此时直流电机尚未面世,因此直到1867年直流电机的出现,才为电解提铝法奠定了物质基础。

    1886年,美国奥伯宁大学化学系(Oberlin College in Ohio)学生霍尔(C.M.Hall)与法国埃科矿业学院(Ecole des Mines)学生埃罗(Paul L.Heroult),几乎同时各自发明了用电解方法电解溶解在冰晶石熔体中的Al2O3生产铝的工艺,在950℃~970℃电解,在此温度冰晶石(Na3AlF6)可以溶解约3.5%Al2O3。1886年2月23日,霍尔用电解冰晶石中Al2O3的方法生产出了铝,并在美国获得了发明专利;埃罗也用相同的方法制得了铝,并在法国获得专利。在以后3年内,两个专利都得商业应用。1888年霍尔与其伙伴集资2万美元创办了匹兹堡冶金公司(Pittsburgh Reduction Company),同年11月生产出世界第一罐商业化铝,1907年改名为美国铝业公司(Aluminum Company of America),1999年缩写名称Alcoa正式启用。经过126年的发展,Alcoa已成为世界、技术力量最雄厚、对铝产业贡献的铝业公司,2011年销售收入249.51亿美元,总资产401.2亿美元。大约在1886年4月,在大洋彼岸瑞士的纽豪森(Neuhausen)也首次用埃罗的专利技术生产出了铝。所以现在把电解炼铝法称为霍尔-埃罗法,基本原理直今未变,不过槽形、槽容量和电耗、环保等却发生了很大变化。直流电耗由最初的40000kWh/tAl降到了2011年的约13000kWh/tAl,即电流效率由75%上升到93%以上(中国中孚实业林丰铝电公司400kA“静流式”低温低压电解槽的直流电耗低到11819kWh/tAl,达到国际水平);电解槽的容量(电流强度)由那时的几kA增加了现在的500kA或更大一些;电解槽的结构也发生了巨变。

    无巧不成书,很有意思的是,霍尔与埃罗不但独立地相隔万里发明了铝的熔盐电解法,而且他们同为学化学的大学生,年龄也相同,都是22岁,后来竟又同年逝世,当然这都是历史的巧合。1987年起,他们为了倒底谁是铝的熔盐电解提取法的发明者与专利方面的问题,发生了一场唇枪舌战,打得难分难舍,后又对簿公堂,足足闹了两年多,最后以两个专利都有效收场。后来他们竟成了莫逆之交的好朋友。这也算铝工业发展史上的一则逸闻趣事。

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