1. Az alumínium a földkéreg legelterjedtebb fémes eleme, de gazdaságos előállítására csak a bauxit alkalmas. Az alumíniumgyártás során a bauxit alumínium-oxid tartalmát kell eltávolítani, hogy tiszta timföldet (Al2O3) nyerjenek. A timföldből elektromos árammal történő redukció során nyerik a tiszta fémet. A timföldgyártás több részfolyamatból áll. Kémiailag a legfontosabbak

2. Az alumínium amfoter fém, savakban és lúgban is jól oldódik (a többi fém nem oldódik lúgban)

3. Az összemorzsolt bauxitot lúggal elkeverik magas hőmérsékleten és nyomáson, így kioldják belőle az alumínium vegyületeit. A szennyező vasvegyületek miatt a maradék anyag vörös színű (vörös-iszap). Ezután az Al-tartalmú vegyületet vízben oldják, vízben rosszul oldódó Al(OH)3 keletkezik, ezt izzítással (1200-1300 C-fok) timfölddé alakítják, vizet veszít.

4. A bauxit heterogén üledékes kőzet, az alumíniumkohászat legfontosabb érce, ezen belül a timföld gyártásának alapanyaga, a timföld pedig az alumíniumgyártás kiinduló anyaga. A bauxitot felhasználják még a vaskohászatban salakképző adalékként, a (tűzálló) téglagyártásban, a korundgyártásban stb., de a világ bauxittermelésének körülbelül 95%-a alumíniumgyártásra fordítódik.

6. A timföld elektrolízise

Az alumínium ipari méretű, elektrolitikus előállítását - már a múlt században - ketten is kidolgozták, egymástól függetlenül, mégpedig az amerikai Hall és a francia Héroult. A módszer, melyet Hall-eljárásnak neveznek, lényege, hogy az igen magas olvadáspontú (kb. 2000 °C) és olvadékként is szigetelő tulajdonságú timföldet (Al2O3) 15-20%-nyi mennyiségben olvadt kriolitban (Na3AlF6) oldják fel, és így már 1000 °C körül lehet elektrolizálni. A kriolit a természetben ásványként is előfordul (Grönlandon), de zömében szintetikus terméket használnak, amit a szuperfoszfát gyártása során képződő hidrogén-fluorid felhasználásával állítanak elő. Az elektrolízis folyamán végbemenő kémiai folyamatokat a következő egyenletekkel lehet jellemezni:

anód:

3NaAlOF3 + 1,5C + 6F- = 3NaAlF4 + 1,5CO2 + 6e-

katód:

2NaAlF4 + 6Na+ + 6e- = 8NaF + 2Al

így a bruttó reakció:

3NaAlOF2 + 1,5C = Na3AlF6 + 2Al + 1,5CO2

Egyszerűbben felírva a végbemenő elektrokémiai folyamatok:

2Al2O3

Katódhoz vándorol


Anódhoz vándorol

4Al3+


6O2-

katódreakció


anódreakció

4Al3+ + 12e- = 4 Al


6O2- = 6O + 12e-


6O + 3C = 3CO2 és


6O + 6C = 6CO

Az elektrolízist kádakban végzik, a kád alja a katód, itt gyűlik össze a 99,5 %-os tisztaságú fém alumínium (ezt általában újabb elektrolízissel tisztítják, és ezzel elérhető a "négykilences" azaz 99,99 %-os tisztaság). A szén anód a kád fölött helyezkedik el, s mivel az elektrolízis folyamán szén-dioxiddá ég el, felülről állandóan pótolják kokszból és kátrányból készített masszával. Az áram hozzávezetése tüskéken keresztül történik. A cellák zártak (a timföld záróréteget, "kérget" képez), ami azért hasznos, mert a szénelektród részben csak szén-monoxiddá ég és különféle, az egészségre ártalmas, illékony fluoridok is keletkeznek az elektrolízis során.