鋁三層液電解精煉(electrvrefining of alu-minium in three layers)是指一種採用電解提純的鋁精煉方法。所用陰極、電解質、陽極皆為液體，因彼此密度不同而分成上中下三層並由此而得名。該法由貝茨(A. G. Betts)於1905年提出，可使純度約99.8%的原鋁提純到99. 996%的精鋁，1922年第一次在工業上得到套用。精鋁的導電性和耐腐蝕性比原鋁好，多用作製造電工器件、耐腐蝕器皿及其他一些特殊用途。
基本介紹
- 中文名：鋁三層液電解精煉
- 外文名：electrvrefining of alu-minium in three layers
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 釋義：一種採用電解提純的鋁精煉方法
簡介,原理,電解槽,電解質,原料,技術經濟指標,
簡介
鋁三層液電解精煉(electrvrefining of alu-minium in three layers)是指一種採用電解提純的鋁精煉方法。所用陰極、電解質、陽極皆為液體，因彼此密度不同而分成上中下三層並由此而得名。
該法由貝茨(A. G. Betts)於1905年提出，可使純度約99.8%的原鋁提純到99. 996%的精鋁，1922年第一次在工業上得到套用。精鋁的導電性和耐腐蝕性比原鋁好，多用作製造電工器件、耐腐蝕器皿及其他一些特殊用途。
原理
電位比鋁更正的銅、鐵、矽、鋅、鈦、鉛、錳等雜質在電解精煉中不被電化學溶解，存留於陽極合金中。而電位比鋁更負的鈉、鈣、鎂等雜質則隨同鋁一起被電化學溶解，以離子形式進入電解質中。在電解精煉所控制的電壓條件下只有Al3+優先在陰極表面放電，Na+、Ca2+、Mg2+離於存留於電解質中。鋁因此被提純。
電解槽
鋁三層液電解精煉的主要設備，電解槽最外部為鋼殼，內襯石棉板，裡面是保溫磚和耐火磚，底部最裡面由鑲有鋼棒的碳塊砌成，側面內部由鎂磚砌成，在一側修有料室經側下部與陽極合金連通，其結構如圖，液體鋁陰極(精鋁)與陰極母線的連線有三種方式：用固體鋁陰極(精鋁鑄成)，用石墨電極，用液體鋁電極。電流從陽極母線經陽極鋁棒導入底部碳塊，經陽極合金、熔觸電解質，陰極鋁液、固體鋁陰極(或石墨電極或液體鋁電極)導入陰極母線再進入下一電解槽。陰極母線可上下移動調節電極位置。
電解質
有氟氯化物和純氟化物兩大體系。為了減少熱損失，降低電耗，減少電解質揮發損失，NaF與AlF3的摩爾比一般控制在1-1.5之間。加入鋇鹽主要是為了提高電解質的密度。使之介於精鋁密度(2300kg/m3)和陽極鋁銅合金密度(3200-3500kg/m3)之間(2700kg/m3)。NaCl可提高電解質的電導率，並防止在陰極上生成高熔點的BaF2。氟氯化物電解質因初晶溫度較低，電導率較高而多被採用。
原料
為由原鋁(待精煉的鋁)和銅組成的陽極合金，含銅33%-45%，熔點為823K。銅在理論上不消耗，它的作用是提高合金密度達到與電解質、高純鋁分層的目的。精煉過程中陽極合金的鋁不斷地消耗，銅含量不斷地提高，因此要定時往陽極合金中補充原鋁，使其保持所要求的含鋁量。精煉過程中矽、鐵等雜質在陽極合金中積累，到矽量達5%-7%、鐵量達3%-5%時，在加料室的低溫處呈固相殘渣析出。固相殘渣的主要成分是FeAl3、Fe2SiAl3和FeSi2Al4，要定期從料室中撈出。
技術經濟指標
槽電壓一般為6V左右，其大小由極間距控制。每天須補充電解質以調整極間距，進而達到調整電解溫度的目的。電解槽容量一般從8kA到30kA，還有高達75kA的。電流效率一般為95%-98%。
