冶煉鋁可以用熱還原法，但是成本太高。工業(yè)上冶煉鋁應(yīng)用電解法，主要原理是霍爾-埃魯鋁電解法：以純凈的氧化鋁為原料采用電解制鋁，因純凈的氧化鋁熔點(diǎn)高(約2045℃)，很難熔化，所以工業(yè)上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔劑,使氧化鋁在1000℃左右溶解在液態(tài)的冰晶石中，成為冰晶石和氧化鋁的熔融體，然后在電解槽中，用碳?jí)K作陰陽(yáng)兩極，進(jìn)行電解。

　　鋁在生產(chǎn)過(guò)程中有四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈：鋁礦石開采-氧化鋁制取-電解鋁冶煉-鋁加工生產(chǎn)。

　　一般而言，兩噸鋁礦石生產(chǎn)一噸氧化鋁;兩噸氧化鋁生產(chǎn)一噸電解鋁。

　　(一)氧化鋁的生產(chǎn)方法

　　迄今為止，已經(jīng)提出了很多從鋁礦石或其它含鋁原料中提取氧化鋁的方法。由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的原因，有些方法已被淘汰，有些還處于試驗(yàn)研究階段。已提出的氧化鋁生產(chǎn)方法可歸納為四類，即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法與熱法。目前用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的只有堿法。

　　鋁土礦是世界上最重要的鋁礦資源，其次是明礬石、霞石、粘土等。目前世界氧化鋁工業(yè)，除俄羅斯利用霞石生產(chǎn)部分氧化鋁外，幾乎世界上所有的氧化鋁都是用鋁土礦為原料生產(chǎn)的。

　　鋁土礦是一種主要由三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石組成的礦石。到目前為止，我國(guó)可用于氧化鋁生產(chǎn)的鋁土礦資源全部為一水硬鋁石型鋁土礦。

　　鋁土礦中氧化鋁的含量變化很大，低的僅約30%，高的可達(dá)70%以上。鋁土礦中所含的化學(xué)成分除氧化鋁外，主要雜質(zhì)是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦。此外，還含有少量或微量的鈣和鎂的碳酸鹽、鉀、鈉、釩、鉻、鋅、磷、鎵、鈧、硫等元素的化合物及有機(jī)物等。其中鎵在鋁土礦中含量雖少，但在氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)逐漸在循環(huán)母液中積累，從而可以有效地回收，成為生產(chǎn)鎵的主要來(lái)源。

　　衡量鋁土礦優(yōu)劣的主要指標(biāo)之一是鋁土礦中氧化鋁含量和氧化硅含量的比值，俗稱鋁硅比。

　　用堿法生產(chǎn)氧化鋁時(shí)，是用堿(NaOH或Na2CO3)處理鋁礦石，使礦石中的氧化鋁轉(zhuǎn)變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質(zhì)和絕大部分的硅則成為不溶解的化合物。將不溶解的殘?jiān)?赤泥)與溶液分離，經(jīng)洗滌后棄去或進(jìn)行綜合處理，以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸鈉溶液即可分解析出氫氧化鋁，經(jīng)分離、洗滌后進(jìn)行煅燒，便獲得氧化鋁產(chǎn)品。分解母液則循環(huán)使用來(lái)處理另一批礦石。堿法生產(chǎn)氧化鋁有拜耳法、燒結(jié)法以及拜耳--燒結(jié)聯(lián)合法等多種流程。

　　拜耳法是由奧地利化學(xué)家拜耳(K·J·Bayer)于1889～1892年發(fā)明的一種從鋁土礦中提取氧化鋁的方法。一百多年來(lái)在工藝技術(shù)方面已經(jīng)有了許多改進(jìn)，但基本原理并未發(fā)生變化。為紀(jì)念拜耳這一偉大貢獻(xiàn)，該方法一直沿用拜耳法這一名稱。

　　拜耳法包括兩個(gè)主要過(guò)程。首先是在一定條件下氧化鋁自鋁土礦中的溶出(氧化鋁工業(yè)習(xí)慣使用的術(shù)語(yǔ)，即浸出。以下同)過(guò)程，然后是氫氧化鋁自過(guò)飽和的鋁酸鈉溶中水解析出的過(guò)程，這就是拜耳提出的兩項(xiàng)專利。拜耳法的實(shí)質(zhì)就是以濕法冶金的方法，從鋁土礦中提取氧化鋁。在拜耳法氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程中，含硅礦物會(huì)引起Al2O3和Na2O的損失。

　　在拜耳法流程中，鋁土礦經(jīng)破碎后，和石灰、循環(huán)母液一起進(jìn)入濕磨，制成合格礦漿。礦漿經(jīng)預(yù)脫硅之后預(yù)熱至溶出溫度進(jìn)行溶出。

　　溶出后的礦漿再經(jīng)過(guò)自蒸發(fā)降溫后進(jìn)入稀釋及赤泥(溶出后的固相殘?jiān)?的沉降分離工序。自蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的二次汽用于礦漿的前期預(yù)熱。沉降分離后，赤泥經(jīng)洗滌進(jìn)入赤泥堆場(chǎng)，而分離出的粗液(含有固體浮游物的鋁酸鈉溶液，以下同)送往葉濾。粗液通過(guò)葉濾除去絕大部分浮游物后稱為精液。

　　精液進(jìn)入分解工序經(jīng)晶種分解得到氫氧化鋁。分解出的氫氧化鋁經(jīng)分級(jí)和分離洗滌后，一部分作為晶種返回晶種分解工序，另一部分經(jīng)焙燒得到氧化鋁產(chǎn)品。晶種分解后分離出的分解母液經(jīng)蒸發(fā)返回溶出工序，形成閉路循環(huán)。氫氧化鋁經(jīng)焙燒后得到氧化鋁。

　　不同類型的鋁土礦所需要的溶出條件差別很大。三水鋁石型鋁土礦在105℃的條件下就可以較好地溶出，一水軟鋁石型鋁土礦在200℃的溶出溫度下就可以有較快的溶出速度，而一水硬鋁石型鋁土礦必須在高于240℃的溫度下進(jìn)行溶出，其典型的工業(yè)溶出溫度為260℃。溶出時(shí)間不低于60分鐘。

　　拜耳法用于處理高鋁硅比的鋁土礦，流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量高，其經(jīng)濟(jì)效果遠(yuǎn)比其它方法為好。用于處理易溶出的三水鋁石型鋁土礦時(shí)，優(yōu)點(diǎn)更是突出。

　　目前，全世界生產(chǎn)的氧化鋁和氫氧化鋁，90%以上是用拜耳法生產(chǎn)的。由于中國(guó)鋁土礦資源的特殊性，目前中國(guó)大約50%的氧化鋁是由拜耳法生產(chǎn)的。將拜耳法和燒結(jié)法二者聯(lián)合起來(lái)的流程稱之為聯(lián)合法生產(chǎn)工藝流程。聯(lián)合法又可分為并聯(lián)聯(lián)合法、串聯(lián)聯(lián)合法與混聯(lián)聯(lián)合法。采用什么方法生產(chǎn)氧化鋁，主要是由鋁土礦的品位(即礦石的鋁硅比)來(lái)決定的。

　　從一般技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看，礦石鋁硅比為3左右通常選用燒結(jié)法;鋁硅比高于10的礦石可以采用拜耳法;當(dāng)鋁土礦的品位處于二者之間時(shí)，可采用聯(lián)合法處理，以充分發(fā)揮拜耳法和燒結(jié)法各自的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。目前全球氧化鋁年產(chǎn)量在5500萬(wàn)噸左右，我國(guó)的氧化鋁產(chǎn)量約為680萬(wàn)噸。