氧化铝含有元素铝和氧。若将铝矾土原料经过化学处理,除去硅、铁、钛等的氧化物而制得的产物是纯度很高的氧化铝原料,Al2O3含量一般在99%以上。矿相是由40%~76%的γ- Al2O3和24%~60%的α- Al2O3组成。γ- Al2O3于950~1200℃可转变为α- Al2O3,同时发生显著的体积收缩。
Al2O3有多种变体,常见的是α,γ型都是白色晶体。
自然界中的刚玉是α型属于六方密堆积,熔点,硬度高,不溶于酸碱耐腐蚀,绝缘性好。
将氢氧化铝与偏氢氧化铝或铝铵矾在723K共热可得γ型,不溶于水,但吸水性很强,有强吸附能力与催化活性。
β形有离子传导能力,允许Na+通过。
工业化大规模生产电解铝的主要工艺过程是一个熔盐电化学过程,用简单的化学式可表示如下:
熔盐电解
主反应:Al2O3+2C → 2Al+CO₂↑+CO↑
阳极 960~990℃阴极
副反应:AlF3+C→Al+CF3
3NaFAlF3+C →Al+NaF+CF4+F2
NaF+C → Na+CF4