利用低價(jià)鋁氟化物歧化反應(yīng)分解可以得到金屬鋁的特性,用焦炭作還原劑,在真空條件下,從鋁土礦中提取鋁進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)得到:殘余壓力300Pa 以下時(shí)可以得到金屬鋁,溫度在1300～1550℃范圍內(nèi)都可以得到金屬鋁。氧化鋁的還原率隨反應(yīng)溫度的升高而升高,當(dāng)溫度達(dá)1400 ℃時(shí)還原率達(dá)80 %以上,當(dāng)溫度達(dá)1450 ℃時(shí)還原率超過(guò)81%。冷凝溫度在700～830℃區(qū)間,金屬鋁顆粒直徑達(dá)3～4mm。此工藝也可以用于從低品位含氧化鋁原料中直接提取金屬鋁。

　　冰晶石—氧化鋁融鹽電解法自發(fā)明以來(lái),一直應(yīng)用于鋁生產(chǎn)中,已有一百多年的歷史。在此期間,鋁電解的生產(chǎn)技術(shù)有了重大的發(fā)展,增大了電解槽的電流強(qiáng)度,提高電解槽的單位產(chǎn)能,強(qiáng)化電解生產(chǎn),降低電解溫度;實(shí)現(xiàn)電解槽操作維護(hù)的機(jī)械化;革新集氣系統(tǒng)。正是這些技術(shù)的改進(jìn),使鋁產(chǎn)量有很大提高,中國(guó)年產(chǎn)超過(guò)1500 萬(wàn)噸電解鋁^[1] 。我國(guó)已成為世界第一原鋁生產(chǎn)國(guó),在世界鋁工業(yè)中具有舉足輕重的地位。雖然電解法有很大的改進(jìn),但仍然存在許多未能解決的問(wèn)題^{[2-4 ]} : 工藝復(fù)雜、流程長(zhǎng),而且需大量的原料;電解所用的原料和材料等都很貴;投資大,年產(chǎn)量為10 萬(wàn)噸的鋁廠需700kW的電解槽數(shù)百個(gè);生產(chǎn)能耗大,在直接生產(chǎn)費(fèi)用中,能耗費(fèi)用高達(dá)50 %,使生產(chǎn)成本居高不下;并且我國(guó)鋁土礦含量豐富但質(zhì)量不高,98 %以上為硬鋁礦,鋁硅比低,有高鋁、高硅、低鐵的特點(diǎn)造成鋁的成本高^[4-5] 。污染嚴(yán)重,環(huán)保差,電解鋁車(chē)間大氣中平均含氟量濃度超過(guò)國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)3～4 倍,同時(shí)氧化鋁生產(chǎn)中廢棄物赤泥每年數(shù)百萬(wàn)噸,占用土地,還污染環(huán)境。人們從來(lái)沒(méi)有放棄研究新的方法來(lái)代替電解法的努力。研究低價(jià)化合物直接提取鋁的方法取得了一定的認(rèn)識(shí)和進(jìn)展^[6-11] 。本文對(duì)真空下用冰晶石從鋁土礦直接提取金屬鋁的新工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1、實(shí)驗(yàn)原料

　　鋁土礦:中州鋁廠鋁土礦,其主要成分見(jiàn)表1

表1 　鋁土礦主要成分

　　氟化物:工業(yè)冰晶石(Na3AlF6) (云南鋁廠提供) 。

　　還原劑: 焦炭,主要成分見(jiàn)表2。

4、結(jié)論

　　(1) 真空下利用低價(jià)氟化物從鋁土礦中直接提取金屬鋁在理論和工藝的角度是可行的,工藝簡(jiǎn)單。

　　(2) 殘余壓力300Pa 以下時(shí)可以得到金屬鋁,溫度在1300～1550 ℃范圍內(nèi)都可以得到金屬鋁,金屬鋁顆粒出現(xiàn)在從下而上的1 ,2 ,3 ,4 層冷凝器上,而且金屬鋁顆粒的大小從下而上變小。

　　(3) 氧化鋁的還原率隨著反應(yīng)溫度的升高而升高,當(dāng)溫度達(dá)1400 ℃時(shí)還原率達(dá)80 %以上,當(dāng)溫度達(dá)1450 ℃時(shí)還原率超過(guò)81 %。

　　(4) 冷凝溫度在700～830 ℃區(qū)間,金屬鋁顆粒直徑達(dá)3～4mm。

　　(5) 在下一步的研究中可以探索冰晶石分解產(chǎn)物的循環(huán)使用,降低冰晶石的消耗。

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