알루미늄의 원료와 제조 방법 ( 보크사이트 / 알루미나 / 바이어공정 )

알루미늄 제조 과정은 크게 바우사이트 광석에서 알루미늄 산화물(알루미나)을 추출하고, 그 알루미나를 전해 정련 과정을 통해 순수 알루미늄을 얻는 두 단계로 나눌 수 있습니다. 이 과정은 주로 두 가지 주요 방법, 바이어 공정과 홀-헤롤트 공정을 통해 이루어집니다.

 

 

1. 바이어 공정(Bayer Process): 알루미나 추출
   • 바이어 공정은 바우사이트 광석에서 알루미늄 산화물을 추출하는 과정입니다.
   • 바우사이트는 먼저 분쇄되어 미세한 입자로 만들어집니다.
   • 이 입자들은 소다 회(NaOH) 용액과 함께 고온 고압에서 처리됩니다. 이 과정에서 알루미늄 산화물은 용해되어 나트륨 알루미네이트 용액을 형성합니다.
   • 용액은 이후 불순물을 제거하기 위해 여러 번 세척 및 여과 과정을 거칩니다.
   • 마지막으로, 나트륨 알루미네이트 용액에서 알루미나가 결정화되어 분리됩니다. 이 알루미나는 이후의 전해 정련 과정에서 사용됩니다.
2. 홀-헤롤트 공정(Hall-Héroult Process): 알루미늄 전해 정련
   • 홀-헤롤트 공정은 알루미나를 순수 알루미늄으로 전환하는 전기화학적 과정입니다.
   • 이 과정에서 알루미나는 용융된 크리올라이트(Na₃AlF₆)에 녹여집니다. 이 용융물은 알루미늄의 용융점을 낮추고 전기 전도도를 높이는 역할을 합니다.
   • 용융된 알루미나에 전류를 통하면 알루미늄 이온이 알루미늄 금속으로 환원되어 음극(카소드)에서 집결합니다.
   • 동시에, 산소 이온은 양극(아노드)에서 산소 가스로 방출됩니다.
   • 수집된 알루미늄은 정기적으로 제거되어 추가적인 정제 과정을 거친 후 최종 제품으로 만들어집니다.