有色金属冶金学第一篇轻金属冶金—铝精炼
有色金属冶金学 第一篇 轻金属冶金 ——铝精炼 1
一、原铝、精铝与高纯铝原铝（Primaryaluminum)：又称一次铝，是通过融盐电解法生产的铝熔体，即从电解槽内吸出的铝液，纯度为99.5～99.85%。纯铝（aluminum)：铝含量最少为99.90%，并且其它任何元素的含量不超过规定的界限值的金属铝，实质上也就是原铝。中国有些铝厂如包头铝业有限公司可以生产99.90%的原铝精铝（Refinedaluminum)：用特殊治炼方法获得的纯度不小于99.95%的金属铝，主要方法有三层液铝电解法、偏析法和化学法高纯铝（Highpurealuminum)：选用精铝做原料，得到杂质质量分数不超过1X10-6的高纯铝。主要用区域熔炼法，也可用有机铝化合物电解和区域熔炼相结合的方法制取
一、原铝、精铝与高纯铝 原铝（Primary aluminum)：又称一次铝，是通过融盐电解法 生产的铝熔体，即从电解槽内吸出的铝液，纯度为99.5~99.85%。 纯铝（ aluminum)：铝含量最少为99.90%，并且其它任何元素 的含量不超过规定的界限值的金属铝，实质上也就是原铝。中国有些 铝厂如包头铝业有限公司可以生产99.90%的原铝。 精铝（Refined aluminum)：用特殊冶炼方法获得的纯度不小于 99.95%的金属铝，主要方法有三层液铝电解法、偏析法和化学法。 高纯铝（High pure aluminum)：选用精铝做原料，得到杂质质 量分数不超过1X10-6的高纯铝。主要用区域熔炼法，也可用有机铝化 合物电解和区域熔炼相结合的方法制取。 2
1. 1原铝的质量来源：杂质T1.原料带入；硅、铁、铜操作工具和阳极棒溶入；2钠、钙、磷、硼内衬破损和炉帮熔化；3非金属槽前扫入物。4措施：2经常保持低温操作，减少杂物熔化中2.严格操作，避免铁质工具和其它杂物熔入槽内；控制原料品质。3
杂质 1. 硅、铁、铜 2. 钠、钙、磷、硼 3. 非金属 1. 来源： 1. 原料带入； 2. 操作工具和阳极棒溶入； 3. 内衬破损和炉帮熔化； 4. 槽前扫入物。 2. 措施： 1. 经常保持低温操作，减少杂物熔化； 2. 严格操作，避免铁质工具和其它杂 物熔入槽内； 3. 控制原料品质。 3 1.1 原铝的质量
杂质Na+主要由共同放电所致。一部分进入炭素内衬，引起其破损，另一部分进入阳极区硅、铁、铜再氧化，降低电流效率；钠、钙、磷、硼2Ca主要由CaF所致；3.非金属P主要来自氧化铝。一部分P,O.被铝还原为低价氧化物，而后又在阳极上氧化为高价氧化物，因此循环积累并影响电流效率。另一部分被还原为元素P，其中大部分进入气体，少量入铝；B使铝发脆并降低电导率，且在原子反应堆时影响中子束速度
1. Na+主要由共同放电所致。一部分进入炭素 内衬，引起其破损，另一部分进入阳极区 再氧化，降低电流效率； 2. Ca主要由CaF2所致； 3. P主要来自氧化铝。一部分P2O5被铝还原为 低价氧化物，而后又在阳极上氧化为高价 氧化物，因此循环积累并影响电流效率。 另一部分被还原为元素P，其中大部分进入 气体，少量入铝； 4. B使铝发脆并降低电导率，且在原子反应堆 时影响中子束速度。 杂质 1. 硅、铁、铜 2. 钠、钙、磷、硼 3. 非金属 4
杂质氢：1）主要来自原料氧化铝中的水份；2）阳极炭氢化合物热分解而生硅、铁、铜成的氢，一部分在阳极氧化，而后钠、钙、磷、硼2在阴极还原：3）部分氢气溶解于铝3.3非金属中，余者返回阳极生成H,O，造成F损失。氧化铝：主要来自槽底沉淀：炭化铝：主要是炭扩散到铝液中而在电解温度下生成Al,C3。搅动铝液加入溶剂、过滤铝液有利于将此从铝液中分离。5
氢：1）主要来自原料氧化铝中的水 份；2）阳极炭氢化合物热分解而生 成的氢，一部分在阳极氧化，而后 在阴极还原；3）部分氢气溶解于铝 中，余者返回阳极生成H2O，造成F 损失。 氧化铝：主要来自槽底沉淀； 炭化铝：主要是炭扩散到铝液中而 在电解温度下生成Al4C3 。搅动铝液、 加入溶剂、过滤铝液有利于将此从 铝液中分离。 杂质 1. 硅、铁、铜 2. 钠、钙、磷、硼 3. 非金属 5
表14-1原铝的质量标准化学成分%号代品级A1杂质含量不大于FeSi不小于Fe+SiCu杂质总和Aoo特一号铝99.70.160.180.260.300.010Ao特二号铝99.60.250.180.360.0100.40A,一号铝99.50.300.220.450.0150.50A2二号铝99.00.500.450.900.0201.00As三号铝98.01.101.001.800.0502.006
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运输、建筑、电解原铝的质量基本上能满足国防、日用品的要求。但是，有些部门对铝的质量标准要求超过上述要求，某些无线电器件；制造照明用的反射镜及天文望远镜的反射镜；石油、化工机械及设备储装浓硝酸、双氧（如维尼纶生产用反应器、水的容器等）食品包装材料和容器等需要精铝（铝含量大于99.93~99.996%）或高纯铝（含铝99.999%以上），甚至超高纯铝（6个9以上）
电解原铝的质量基本上能满足国防、运输、建筑、日用品的要求。 但是，有些部门对铝的质量标准要求超过上述要求， 某些无线电器件； 制造照明用的反射镜及天文望远镜的反射镜； 石油、化工机械及设备（如维尼纶生产用反应器、储装浓硝酸、双氧 水的容器等） 食品包装材料和容器等需要精铝（铝含量大于99.93～99.996％）， 或高纯铝（含铝99.999％以上），甚至超高纯铝（6个9以上）。 7
精铝的特点：口比原铝更好的导电性、导热性、可塑性、反光性：口由于铝的纯度越高，表面氧化膜越致密，抗腐蚀性越好;口纯度越高，导磁性越小，低温导电性越好。口精铝一般需通过精炼获得。原铝精炼方法很多，主要有三层液精炼法、偏析法、凝固提纯法、区域熔炼以及有机溶液电解精炼法等
精铝的特点： 比原铝更好的导电性、导热性、可塑性、反光性； 由于铝的纯度越高，表面氧化膜越致密，抗腐蚀性 越好； 纯度越高，导磁性越小，低温导电性越好。 精铝一般需通过精炼获得。原铝精炼方法很多，主要 有 、 、 、 以 及 等。 8
1.2铝液净化。往铝液中通入惰性气体（例如氮气）或活性气体（例如氯气），可使铝液中的固态夹杂物吸附在气泡上，并随气泡上升至铝液表面，最后再过滤层中分离
1.2 铝液净化 往铝液中通入惰性气体（例如氮气）或活性气体（例如氯 气），可使铝液中的固态夹杂物吸附在气泡上，并随气泡 上升至铝液表面，最后再过滤层中分离。 9
铝液净化一一静置法。静置法就是在尽可能低的温度下长时间的静止放。，该法可减少铝液中的氢的含量，因为随着温度的降低，氢在铝液中的溶解度降低。·也可以往铝液中通入气体，加以搅拌，能够更有效的清除铝液中的氢。。所通气体为氯气不仅可除去氢，还可以除去部分金属杂质，并吸附固态夹杂物和气态夹杂物使之一并清除。10
铝液净化——静置法 静置法就是在 。 该法可减少铝液中的氢的含量，因为随着温度的降低，氢在铝 液中的溶解度降低。 也可以往铝液中通入气体，加以搅拌，能够更有效的清除铝液 中的氢。 所通气体为氯气不仅可除去氢，还可以除去部分金属杂质，并 吸附固态夹杂物和气态夹杂物使之一并清除。 10