三層液法和偏析法對(duì)比

1、、三層液電解精練法1、基本原理：是在三層液電解法的電解槽內(nèi)有三層溶體，而溶體按密度的不同自下而上分 別為：陽極合金熔體層、電解質(zhì)層和精鋁層。其中最下層的陽極熔體層由待精煉的原鋁和加重劑(一般為銅)組成，通常原鋁在其中 占70%,銅占30%，該層的密度為3.2-3.7g/cm3,最重；中間層的電解質(zhì)層一般為純氟化物 體系或氟氯化物體系組成，其密度為2.7-2.8/cm3；最上層精鋁層是精練出來的鋁液，密度為 2.3g/cm3,最輕，其與石墨陰極或固體鋁陰極相接觸成為實(shí)際的陰極。因此，三層液電解精 煉法是因精煉體系中依密度的差別而分上中下三層熔體組成而得名。陽極極化是由兩方面的原因引起，一是陽極表

2、面上的A3+濃度和電解液本體中A13+濃度 的存在差異，二是陽極合金表面的留濃度與合金本體中鋁濃度存在差異，這兩方面的原因引 起陽板極化電勢的產(chǎn)生，陽根根化電勢一般為0.135。2、三層液電解的電液效率很高，陰極電流效率一般在96%以上，陽板電流效率達(dá)100%提高電流效率的方法有以下幾個(gè)途經(jīng)：A、電解溫度低，只有750800C.只高出鋁的熔點(diǎn)100，鋁的溶解量少；B、電解過程沒有氣體析出，沒有陽極效應(yīng)，電解質(zhì)不“沸騰”對(duì)流循環(huán)很，電解過程 平穩(wěn)，鋁的損失量很??；C、極距高達(dá)80120mm；D、電解質(zhì)與陰極鋁液的密度差別較大，分層請(qǐng)除，的溶解失少。3、三層液電解精練的技術(shù)參數(shù)：電流/kA1810

3、0工作電壓/5.06.0電解質(zhì)溫度/C760810電解質(zhì)電流密度/A.cm-30.570.70 TOC o 1-5 h z 電解質(zhì)高度/cm1015陰極鋁高度(出鋁后)/cm1216陽極合會(huì)高度(如原鋁前)/cm2035陽極合金中Cu濃度/cm3040明極電流效率/%96電能消耗(交速)/kw.h.kgT (A1)1819精鋁純度/%99.99注：GL采用的凈化原鋁方法是：三層液電解法與偏析法相結(jié)合的提純凈化模式。其三層液電解法的各層厚度為：陽極鋁制合金層200300m電解液80 150m精鋁層150 200mm上層預(yù)留層100 150mmZH采用的凈化原鋁方法是三層液電解法和偏析法兩種提純凈

4、化模式。QD采用的凈化原鋁方法是：三層液電解法的提純凈化模式。其三層液電解法的各層厚度為：陽極鋁銅合金層180 200mm電解液100 120m精鋁層150C200m上層預(yù)留層100mGL采用的凈化原鋁方法是：三層液電解法和偏析法兩種提純凈化模式。其三層液電解法的各層厚度為：陽極鋁銅合金層180 200mm電解液100 120mm精鋁層150 200mm上層預(yù)留層100mmBL采用的凈化原鋁方法是：偏析法提純凈化模式。FS采用的凈化原鋁方法是：三層液電解法的提純凈化模式。4、三層液電解精練槽的原材料消耗量氯化鋇/kg.t-1 (Al) 3540氟鹽(按氟計(jì)算)/kg.t-1 (Al) 1621

5、石墨/kg.t-1 (Al) 12 13原鋁/kg.t-1 (Al) 10201030銅/kg.t-1 (Al) 10 145、三層液電解精練鋁的電能消耗很高，是原鋁生產(chǎn)的130%(本方法的最大缺點(diǎn))。這是由 于為了獲得高純度的鋁而不得不提高極距，以免陰極產(chǎn)物與陽極合金相混滑。6、三層液電解精練法目前幾乎在所有的鋁精煉)都有應(yīng)用。正常的操作程序包括：出鋁量、 補(bǔ)充原鋁、添加電解質(zhì)、清理與跟換陽極、撈渣等。目前，世界上運(yùn)轉(zhuǎn)的鋁精煉電解槽的電流一般為18100kA。二、偏析熔煉法基本原理就是利用各種元素在液相和固相中的分配差異，從而達(dá)到提純的目的。也是將二元金屬 組成的液體緩慢冷卻至略高于其最低熔

6、點(diǎn)之上，使主體金屬以較純的固體晶體析出，而雜質(zhì) 元素富集于液體中，然后將液體與固體分離。重復(fù)該過程就可得到一種較純的金屬。偏析凈化分離原鋁中雜質(zhì)的機(jī)理類似于區(qū)熔法，都是利用原鋁凝固過程中雜質(zhì)在液兩相 間的分配比的差異來實(shí)現(xiàn)熔體凈化。雜質(zhì)富集于液相之中，相為精鋁。偏析培煉法根據(jù)采用的具體工藝不同，又分為1、分步結(jié)晶法其基體原理是把經(jīng)過凈化的原鋁在石墨槽(石墨坩堝)中均勻熔化；然后往槽中石墨制 冷卻管道內(nèi)通入冷卻氣體，則純度很高的鋁便在石墨制冷管外壁上結(jié)晶出來，上下抽動(dòng)冷卻 管外面的石墨制活塞套管(又稱石墨環(huán))，可把冷卻管壁上的結(jié)品鋁粉刮下來，使之沉到槽 底：同時(shí)石墨環(huán)還對(duì)堆積于槽底的結(jié)晶鋁粉進(jìn)往

7、加工，擠出晶體之間富集了雜質(zhì)元素的鋁熔 體；石墨槽周圍的加熱器對(duì)鋁粉層加熱并使之部分再熔化。如此反復(fù)，原鋁被分成精鋁固體層和雜質(zhì)元素富集的液體層，再把鋁液層抽上來，排出 槽外，然后再注入新的原鋁液，使純度很高的結(jié)晶出來，反復(fù)操作，從而進(jìn)行鋁的提純精煉2、定向凝固提純法主要通過使冷卻面軌連續(xù)凝固來制取高純鋁。接不同的冷卻、凝固方式分：冷卻管凝固 法、底部凝固法、側(cè)壁凝固法、上部凝固拉晶法、橫向拉晶法等。定向凝固提純法的最大特點(diǎn)是可以連續(xù)生產(chǎn)，而且可以通過增加重復(fù)次數(shù)來提高鋁的純 度。定向凝固提純法的操作過程是：在凝固過程中，在逐漸凝固的界面上(23cm )將鋁液進(jìn)行攪拌使雜質(zhì)元素不斷地?cái)U(kuò) 散轉(zhuǎn)移

8、到液相，凝固結(jié)晶的鋁即為高純鋁，然后將雜質(zhì)元素(K1)富集的液鋁層同本體分 離。重復(fù)上述操作，凝固下來的鋁可進(jìn)一步提純精煉，進(jìn)一步分離雜質(zhì)元素，并且重復(fù)的次 數(shù)越多，鋁的純度就越高。偏析法精煉技術(shù)具有建設(shè)項(xiàng)目的投資低，量消耗低的特點(diǎn)。因此，近幾年來我國一些鋁 企業(yè)也在這方面開展了大量的研究工作。例：新疆眾和股份公司自主研制的定向結(jié)晶爐其操作過程是：一級(jí)精鋁液（普鋁液）在出鋁包中進(jìn)行除渣，倒入定向結(jié)晶爐后靜置，使鋁液冷卻降溫 進(jìn)行偏析，得到第一次偏析產(chǎn)物，把第一次偏析尾部的鋁液（雜質(zhì)）從爐眼放出，將偏析產(chǎn) 物加熱熔化，再進(jìn)行第二次偏析，把第一次偏析產(chǎn)物作為第二次偏析原料進(jìn)行提純，第二次 偏析尾部的鋁液（雜質(zhì)）從爐