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14살꿈많던아이
알루미늄은 왜 다른 금속과 다르게 전기분해로 제련하나요?
알루미늄이 철과 다르게 전기분해 방식으로 만들어진다고 배우는데, 왜 이 금속만 이런 특별한 제련 공정이 필요한지 궁금합니다~!
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
알루미늄은 산소와 결합력이 매우 커서 산화알루미늄에서 산소를 탄소로 쉽게 빼앗아오는 일반적인 환원 제련이 어렵기 때문입니다 그래서 산화알루미늄을 녹인 뒤 전기분해 하여 알루미늄 이온을 환원시키는 홀 에루 공정을 사용합니다 반면 철은 산화철을 탄소나 일산화탄소로 비교적 쉽게 환원할 수 있어 고로 제련이 가능합니다 즉 알루미늄만 특별해서라기보다 금속마다 산소와 결합하는 정도와 환원되기 쉬운 정도가 다르기 때문에 제련 방법이 달라지는 것입니다
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채택된 답변안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
알루미늄은 산소와의 결합력이 철보다 훨씬 강해서 철처럼 탄소로 산소를 떼어내는 일반 환원 제련이 불가합니다.
그래서 산화알루미늄을 녹여 전기분해로 알루미늄을 분리하는 홀-에루 공정을 사용한답니다.
안녕하세요.
알루미늄이 전기분해를 사용하는 가장 큰 이유는 산소와 결합하려는 성질이 매우 강하기 때문이죠.
철은 탄소 같은 물질을 이용해 산화철에서 산소를 떼어낼 수 있지만, 알루미늄 산화물은 결합이 훨씬 강해서 일반적인 환원 방식으로는 경제적으로 얻기가 어려워요. 그래서 알루미늄 광석에서 얻은 산화알루미늄을 녹인 뒤 전기분해해서 알루미늄과 산소를 분리하는 방식이 사용돼요.
이때 높은 온도의 용융염 속에서 전류를 흘려 알루미늄 이온이 전자를 받아 금속 알루미늄이 만들어져요.
감사합니다.
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
알루미늄은 산소와 결합하는 힘이 매우 강합니다. 그래서 산화알루미늄을 탄소로 쉽게 환원할 수 없기 때문에 전기분해가 필요한 것입니다.
철은 산화철을 코크스의 탄소나 일산화탄소로 환원할 수 있지만, 알루미늄 산화물은 훨씬 안정하기 때문에 같은 방법으로는 분리하기가 상당히 어렵습니다. 그래서 알루미나를 녹인 뒤 전기를 흘려서 알루미늄 이온을 금속 알루미늄으로 환원하는 홀-에루 공정을 사용하는 것입니다.
알루미나는 녹는점이 상당히 높은데, 실제 공정에서는 빙정석에 녹여서 전기분해 온도를 낮추면서 전력 소모를 줄이고, 이 과정은 전기에너지가 많이 필요한 과정이라 알루미늄 제련소는 전력이 싸고 안정적으로 공급되는 지역에 세워져야 합니다.
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 알루미늄이 철과 다르게 전기분해 방식으로 만들어지는 이유는 알루미늄이 산소와 결합하는 힘이 매우 강하기 때문입니다. 알루미늄 광석에는 알루미늄이 산화물 형태로 존재하는데, 일반적인 방식으로 탄소를 이용해 산소를 떼어내기가 어렵습니다.
반면 철은 산소와의 결합력이 상대적으로 약해서 철광석을 코크스와 함께 높은 온도로 가열하면 산소를 제거하고 철을 얻을 수 있습니다. 그래서 철은 주로 고로에서 환원하는 방식을 사용합니다.
알루미늄은 결국 산화알루미늄을 녹인 뒤 전기를 흘려 알루미늄과 산소를 분리해야 합니다. 이 과정이 바로 대표적인 알루미늄 제련법인 홀-에루 공정이라고 합니다.
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
알루미늄은 산소와의 결합력이 너무 강해서, 철처럼 코크스로 산소를 떼어내는 용광로 방식으로는 환원이 전혀 안 됩니다. 게다가 산화 알루미늄 자체의 융점이 2000도가 넘습니다. 그래서 그냥 녹이기도 힘든데 빙정석이라는 물질을 섞어서 녹는 점을 낮춘 뒤에 전기를 통하게 해서 산소랑 알루미늄을 분리하는 전해제련을 사용하게 되었죠. 결국에는 화학적으로 산소를 떼어내기 힘든 성질이랑 높은 융점 때문에 어쩔 수 없이 전기 에너지를 붓는 특별한 방식으로 쓰는 겁니다. 철보다 훨씬 늦게 대량 생산된 이유도 이 전기 분해 공정을 개발하는 게 기술적으로 어렵고 전력이 많이 들었기 때문입니다.