我国三层液铝电解精炼技术的现状及发展趋势

薛银喜

摘要：随着国民经济的发展，市场对精铝的需求因其特点而增加，精炼铝的电导率、导热系数、塑性、反射率和耐腐蚀性均优于普通铝。此外，铝是一种很小的磁性导电物质，纯度越高，磁性导电率越低。因此，原铝和高纯铝在低温电气技术、低温电磁元件和电子工业等领域有着特殊的应用。其中，电子工业消耗了约70%至80 %的初级铝生产用于电解电容器。

关键词：高纯度铝;三层液电解精炼法;现状;工艺发展

一、三层液电解精炼法概述

精炼铝、电解质和阳极合金之间的密度差形成液体分层。在连续电流作用下，熔解材料中发生电化学反应，即阳极合金中的铝通过电化学溶解产生离子A13+。Cu、Si、Fe等元素。合金不会在阳极合金中溶解和积累到一定浓度，因为它们的电势相对于铝是正数，合金中含有足够的铝。

二、我国三层液电解精炼技术的现状

1.容量太小。目前，国内铝提炼电池的最大电流仅为30kA，而国外铝提炼电池一般为30-60 ka。据报道，前苏联生产了75kA和100kA三层液铝电解槽。由于三层铝液电解槽容量小，绝缘性能差，需要采用高电流密度（0.60-0.75A/cm）来保持热平衡，造成显着的热量损失和其他一些指标的恶化。一般而言，随着电池容量的增加，电流密度会降低，电池电压也会相应降低，散热量也会减少，从而降低功耗。

2.无烟收集和净化系统。我们的精炼铝电解槽没有收集和净化烟气的系统，不仅工作环境恶化，而且电解槽消耗仍然很高。此外，这些电解槽面临越来越多的环境要求。

3.将固体铝用作阴极。由于我们的铝基电解槽使用固体铝而不是石墨作为阴极，为了减少固体铝阴极的燃烧现象，精炼铝基电解槽表面不使用隔热板，导致电解槽表面大量热量损失。

三、三层液铝电解精炼技术改进措施

1.三层液铝精炼电解槽设计及操作方式亟待改进

液态铝三层电解槽按照发达国家在对应于电源输入的电解槽顶部留下渗漏，对车间的设计作了修改，以反映正常生产过程中精炼铝的定期排放。在正常生产过程中，阴极精炼铝（如高纯度石墨）被用不污染阴极的材料制成的框架堵塞，并在铝出口过程中打开。这有助于阴极细铝液面的稳定性，大大减少石墨外壳底部放射性多孔真空表引起的阴极细铝波动，并保证了细铝面的稳定性。此外，向阳极合金添加铝改变了该国一次性添加铝锭的传统做法，缓慢地将铝注入真空钢包，并用专门设计的铝液搅拌器取代阳极合金，以便合金 由此污染了精炼的阴极铝，从而简要减少了熔炼所需的能量，改变了三层液铝精炼电解槽的设计和运行，有助于提高电流效率。

2.改进计算机控制系统

国家研究和设计机构对初级铝计算机控制系统进行了许多研究，但对三层液铝计算机控制系统的研究很少。在国外，已将先进的计算机控制系统应用于三层液铝精炼的生产。该系统可以直观地看到铝精的日常吸收量、电解液的添加量和原铝的添加量，间接检测电解液温度，并给出取代阴极和阳极合金的最佳时间。这一制度的实施不仅大大降低了劳动密集程度，而且提高了生产率。

3.原辅材料

关于生产三层液铝所需要的辅助原料的具体标准，在国内有关的科学和设计机构中提到了纯原料的使用，但一致认为所使用的电解原料不得转让另一方面，外国人对三层液铝精炼所需的电解液的纯度提出了具体要求，无需对电解液进行净化。相反，纯电解槽原料直接按比例混合，然后添加到需要调整电解槽液面的三层液铝电解单元中，形成容量相等的精炼铝生产线，国内投资吨铝一方面，很少就生产液体电解三层发电所需原材料的具體标准和要求进行国家研究，这是精炼铝生产企业和相关研究人员面临的一个全新问题，表明国内化工企业的生产技术与外国之间仍然存在差距。有必要加强科学研究，不断改进生产工艺设备，改进生产技术，确保高纯度原材料的生产达到三层液铝电解精炼的具体标准。

四、我国三层液铝精炼电解技术的发展趋势

1.增加铝电容器的电流。电流越大越好。流经大会的电流产生了一系列负面影响，导致了一个价值更高的问题。国外三层铝水槽60-65kA和75kA的制造技术现已装备精良。30kA三层铝制品系列在生产中制造10年，因此插槽添加剂可以放置在60kA中。

2.降低铝电容器的电流密度。电流密度也是铝槽焊的重要技术参数.关于一般生产输出，电流密度随电放电电流的增加而下降。电流密度越低，电池续航时间和功耗也就越低，精密铝的质量也越来越好。同时，降低电力密度会导致更大规模的精减、更高的投资、更高的折旧费用和更高的成本。因此，在一定条件下应该有最佳的电流密度。高外部电流密度的高容量铝放电0.4 ～ 0.5a/cm，是我国铝放电站发展的指导。

3.优化总线配置。由于铝电容器的研制是大容量的，因此必须考虑磁场对生产的负面影响，而总线配置优化是减少电磁影响的重要手段。各国的一些设计部门在优化客户车辆配置方面有着广泛的经验。

4.使用石墨阴极和盖板-绝缘板。用石墨阴极取代固体铝阴极是形成初级铝电解槽的一种趋势。所用石墨电极应具有低电阻率、高实际密度和低灰分等特性。为了防止高温氧化石墨，一层铝可以复盖石墨电极。直径在30-50厘米之间的石墨电极可用作人造石墨电极，因为石墨电极越多，电极间距越窄，电池电流分布越均匀，电解质和铝流体的挥发性越大，效率越高.

结束语

综上所述，随着国际社会对高纯度铝的需求增加，特别是随着三层液电解精炼的发展、色谱方法的技术变革和铝的发展，国外高纯度铝的制备取得了重大进展高纯铝具有重量轻、电导率高的特点，特别是超导电材料作为稳定导体产生的残馀强度特性高于较大导体。我们相信，随着技术的发展，今后将有越来越多的新的高纯度铝技术。

参考文献

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