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鋁學(xué)院
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  • 鋁中雜質(zhì)元素的平衡

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    2013-03-28 09:42:00
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        用拜耳法從鋁土礦生產(chǎn)出的工業(yè)氧化鋁中,雜質(zhì)的含量相對于原料鋁土礦來說大為減少。除了從堿液中帶來的堿以外,雜質(zhì)元素的分析值總量通常少于1%。其中主要雜質(zhì)是SiO2和Fe2O3。除了氧化鋁給電解槽帶來雜質(zhì)外,炭陽極和熔劑冰晶石也帶來不少雜質(zhì)。炭陽極帶來的雜質(zhì)主要是鐵和硅,冰晶石也是這樣。

      如果原料的雜質(zhì)元素全部析出在原鋁里,則所得鋁的品位只有99.7%Al。然而,實(shí)際生產(chǎn)出來的鋁卻具有較高的品位99.8%Al。這種差別主要是由于雜質(zhì)元素的蒸發(fā)造成的。鐵、鈦、磷、鋅和鎵從氧化鋁來的占多數(shù),而硅和釩則從炭陽極來的占多數(shù)。從熔劑來的雜質(zhì)元素,以磷為多,約占磷總量的20%,其余硅、鐵,鈦和釩都很少。

      平衡表的支出,硅和鐵都超過了從原料帶來的數(shù)量,其中硅超過60%左右,鐵超過37%左右。電解槽的內(nèi)襯材料,例如高灰分的槽底炭塊和炭糊以及耐火材料,是這些雜質(zhì)元素的另一個(gè)重要來源。此外,由于操作工具和陰極鋼棒遭受侵蝕,使鐵也進(jìn)入了平衡。其余幾種元素,收支接近平衡。

      支出分配在原鋁和廢氣中的雜質(zhì)元素量是不一樣的。蒸發(fā)量最大的是磷,占收入總量的72%,釩占64.4%,鐵占62.4%,鈦占57.7%,鎵占49.6%,鋅占19.7%。最小的是硅,僅占收入總量的13.3%。之所以如此,原因是:

        ①硅和鋅在電解質(zhì)里以比較難蒸發(fā)甚至不蒸發(fā)的化合物形態(tài)存在,倒如SiO2,ZnO或ZnF2。硅和鋅明顯地積累在鋁液里。鋁液被硅和鋅污染的程度,主要是由物料平衡中供入的硅化合物和鋅化合物總量來決定的。在這種情形下,槽罩的收集效率無關(guān)緊要。

        ②鐵、鎵、鈦和鎳至少部分地以揮發(fā)性化合物的形態(tài)存在于體系中。這些化合物大概是在進(jìn)入電解質(zhì)之后才生成的。可能的化合物是Fe(CO)5,Ni(CO)4,TiF3,TiF4和GaF3等。如果槽罩的收集效率提高,則會在一定程度上影響鋁的質(zhì)量。

        ③釩和磷只以揮發(fā)性化合物形態(tài)存在。可能的化合物,首先是氟化物(VF3和PF3)和五氧化二磷(P2O5)。由于電解質(zhì)中磷含量升高會影響電流效率,而鋁中釩量增多則會減小鋁的導(dǎo)電性能,所以可以預(yù)料到提高槽罩的收集效率會對原鋁質(zhì)量以及最佳生產(chǎn)效果方面帶來損害。

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