目前,工业炼铝采用Hall-Heroult电解法,在其不断改进完善的同时,对其他炼铝方法的研究也从未停止过。氧化铝碳热还原法的研究持续了100多年,由于所需温度高、难以分离产品铝和残渣等问题,至今未能实现工业化。真空氯化亚铝歧化法以氧化铝、碳和三氯化铝的反应为基础,高温下反应产生氯化亚铝气体,氯化亚铝气体降低温度歧化生成金属铝和气体三氯化铝,解决了铝产品和残渣的分离问题,所需反应温度低于碳热法。但真空氯化亚铝歧化法在工业中的应用有待继续深入研究。真空氯化亚铝歧化法的基础是氧化铝、碳和三氯化铝之间的碳热还原-氯化-歧化反应,其反应机理可以为工业化应用研究提供理论依据。而固体氧化铝与碳之间的反应机理的认识仍然存在着固-固相反应机理和气相反应机理的分歧,碳化铝、碳氧化铝的形成规律也缺乏统一的认识。因此,本论文首先研究了氧化铝真空碳热还原反应,在此基础上研究了氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化反应,最后初步研究了影响真空氯化亚铝歧化法提取铝的条件。对反应体系进行了热力学研究,实验以氧化铝、石墨和三氯化铝为原料,以自制的三温区真空实验炉为主要设备,采用X射线衍射和扫描电镜技术作为主要分析手段。氧化铝真空碳热还原反应的研究表明：(1)在1643K-1843K下,氧化铝真空碳热还原反应符合气相反应机理。反应包括两个过程：氧化铝与碳在高温下通过气相反应生成A12O、Al和CO气体,该气体产物降低温度形成冷凝物；(2)氧化铝碳热还原生成A120的平衡温度低于生成Al气体的平衡温度,但是,生成A120的吉布斯自由能变化随温度的升高而降低的程度小于生成Al气体的反应,二者的吉布斯自由能变化与温度的关系曲线会出现交点,高于交点温度时,生成A1气体,低于交点温度时,生成A120。系统压力越低,交点温度越低；(3)氧化铝碳热还原生成A120和CO时,形成由Al4O4C、Al2O3、Al4C3和C组成的冷凝物；碳热还原氧化铝生成A1和CO时,形成由Al、Al4O4C、Al2O3、Al4C3和C组成的冷凝物。冷凝物的成分由气体组成和温度决定,可以通过反应平衡曲线图判断。氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化反应的研究表明：(1)在1643K-1843K下,氧化铝-碳-三氯化铝反应产生氯化亚铝的过程由两步组成：首先碳热还原氧化铝生成Al、Al2O和CO气体,然后Al、A120与三氯化铝气体发生氯化反应生成AlCl气体；(2)Al、Al2O与三氯化铝反应生成氯化亚铝的过程伴随A12O、A1与CO的副反应,生成Al4O4C、Al4C3、Al2O3和C；(3)氯化亚铝降低温度歧化生成金属铝和三氯化铝的过程伴随CO的歧化反应和金属铝与CO的副反应,导致金属铝产品中含C、Al4C3和A1203。氧化铝碳热还原反应形成的冷凝物的氯化-歧化反应研究表明：由Al4O4C、C、Al4C3和A1203组成的氧化铝碳热还原的冷凝物,可以与AlCl3反应生成AlCl, AlC1降低温度歧化得到金属铝。副反应的程度明显低于氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应,仅有CO的歧化反应明显存在,铝产物中只含有碳杂质。氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的条件研究表明：(1)氧化铝碳热还原-氯化形成氯化亚铝的反应温度越高,氧化铝反应越完全,但A120与CO的副反应越严重。反应温度为1743K时,铝的产率达到最高；(2)氯化亚铝的歧化反应温度越低,副反应程度越低,铝产品的C、Al4C3和A1203的含量越低；(3)金属铝与CO的接触表面越小,副反应程度越低,铝产品的C、Al4C3和Al203的含量越低；(4)反应温度为1793K时,对氧化铝预先进行碳热还原反应,再通入氯化铝进行氯化-歧化,副反应程度降低,铝的产率提高。在已有的氯化亚铝歧化法提取铝的真空炉的基础上,设计了三温区真空实验炉：(1)设计了独立的冷凝器,氯化亚铝在冷凝器内歧化为铝和三氯化铝气体,金属铝冷凝在各层冷凝盘,三氯化铝经过冷凝器盖上的开孔,集中冷凝在通冷却水的炉盖上。解决了冷凝物分散在炉壳上的问题；(2)三氯化铝升华区采用自动控温。解决了原来的炉子无法准确控制三氯化铝升华温度的问题：(3)采用两层石墨中间加装碳毡的隔热套隔热。使炉子的体积减小,操作方便,耗电降低。以三温区真空实验炉进行氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取金属铝的实验,由于未实现氯化铝的连续通入,铝的提取率低。金属铝与CO的副反应严重,导致铝产品中C、A14C3和A1203含量高。