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高纯铝的精炼工艺研究及生产现状陈兴禄

发表时间：2021/4/21 来源：《基层建设》2020年第33期作者：陈兴禄

[导读] 摘要：与原铝相比，高纯铝具有优势更多，具体表现在抗腐蚀性、延展性和光反射性等方面。

        广西海亿贸易有限公司广西南宁 530000
        摘要：与原铝相比，高纯铝具有优势更多，具体表现在抗腐蚀性、延展性和光反射性等方面。本文主要对比较常见的工艺方法进行介绍，并结合当前我国高纯铝研究和生产现状进行分析，以此能够为铝企业发展提供相应的建议，不断提高铝工业发展能力，从而满足现阶段社会经济发展需求。
        关键词：高纯铝；精炼工艺；生产现状
        高纯铝在应用具有比较多的优势，如抗腐蚀性强、良好的可塑性、光反射性等，使得其在各个领域中越发受到重视。调查发现，目前我国生产高纯铝厂家数量比较少，但是对高纯铝需求量不断增加，在此环境下加快对高纯铝生产技术研发工作的开展。通过分析，对高纯铝的提炼方法常用的主要是偏析熔炼法、是三层液电解精炼法等，下文主要对常见的提炼工艺以及当前我国企业在这方面的应用情况进行分析。
        一、高纯铝的精炼工艺
        经过科技人员不断研究，高纯铝精炼工艺分为直接净化法、电化学精炼法、偏析熔炼法三种类型[1]。
        （一）直接净化法
        一般在进行高纯铝铸造前去除杂质中都会采用直接净化法方式进行，结合实际，直接净化法工艺技术涉及多个方法，具体包括溶剂净化法、磁场净化法、空气净化法和气体净化法。
        1.溶剂净化法。在具体使用过程中，需要在铝溶体中适当的添加符合要求的溶剂，这样做可保持互补混溶状态，针对各个物质所接触的多个触角，相关人员可在静置分离方法下，对非金属杂质和铝液进行有效分离。
        2.气体净化法。将这种方法应用在高纯铝生产过程中既能够有效降低铝熔体含义的氢含量，还针对相关制品中存在的问题进行有效预防和控制，特别是气孔、疏松问题。
        3.磁场净化法。通过了解可知，非金属杂质与金属的导电性是不同的，所以在实际磁场中会接收到不同的电磁力，进而发生金属与非金属杂质分离。所谓电磁净化法就是借助电磁磁场的作用对铝熔体含义的非金属杂质予以去除。此方法主要应用在对原铝精制的环节中，且在应用中取得较好的效果。
        4.真空净化法。有两种形式，分别是静态、动态。关于静态真空净化法，主要是在固定的环境中，也就是真空环境。将溶剂适量的融入在铝熔体表面中，利用表面所含有的氧化膜对铝熔体存在的氢气进行去除[2]。而动态真空法则是通过真空抽力方式将铝熔体固定于真空室内。
        （二）电化学精炼法
        比较常见的就是三层液电解精炼法、有机溶液电解精炼法，其中三层液电解精炼法应用最多。两种方法比较，具有不同的电解质体系[2]。
        1.三层液电解精炼法。将这种方法应用在制备高纯铝工艺中会涉及较多的环节，如添加电解质、更换阴极、补充粗铝等。
        2.有机溶液电解精炼法。众所周知，铝电位处于负状态，所以在铝制造过程中无法借助电解方式进行。一般选择熔盐电解方式精炼铝。根据标准，熔盐电解的温度必须要满足高于铝熔点的要求，只有这样才能够在最大程度上保证高纯铝的纯度，减少杂质的出现。
        （三）偏析熔炼法
        在高纯铝生产中如果仅依赖化学进行纯度提纯，是无法保证产品纯度，而利用物理与化学结合的方式开展产品提纯，能够更好的保证金属纯度。而对于偏析熔炼法，就是借助物理现象进行提纯。具体操作过程中，针对液体固体之间分配存在的差异所出现的杂质会通过凝固现象对铝进行净化。一些杂质系数比较小的成分，在经过重复析出过程中能够进一步提高精铝高纯度。应用效果显示，这种方法优势鲜明，成本投入少、节能环保，对去除粗铝溶体含有的杂质效果十分明显，因而成为国际采用高纯铝提取的重要工艺。

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下文结合当前我国高纯铝生产企业对偏析熔炼法的应用从三个方面进行分析：
        1.分步结晶法
        国外企业中都研发出具有符合自身需求的分步结晶提纯装置。我国企业也加快开发进度，将所研发出的多级结晶装置应用在具体实践上，取得较好的效果[3]。在应用技术中需要做好三个方面的工作：一是，按照标准，在冷却面基础上产生初晶；二是，对晶体以固液形式进行分离，同时对初晶进行二次溶解；三是，在受加热温度的影响过程中进行再次结晶。偏析熔炼法在日本应用最早，且技术也最高。
        2.定向凝固提纯法
        通过对冷却面进行降温、凝固等方式对高纯铝进行提前的方法，在具体操作中，就是根据对进行的次数，不断提高铝纯度确保其达到要求。结合凝固方式形式，一般有侧壁凝固法、上部凝固拉晶法、底部凝固法等。相关人员在利用此技术进行凝固环节上，必须要做好铝液搅拌，之后通过凝固分析，这样所产生的铝结晶更符合要求。
        3.区域熔炼法
        这种方法需要在加热的条件下进行，确保铝的高纯度性。在具体进行精炼提纯中，所产生的杂质会受熔融区不断移动的特点而进行运动，最后处于聚集状态。分配系数大于等于1的杂质主要集中在端头和端尾，高纯铝则处于中间部分。通过对分配系数低的杂质重复进行提纯，则能够切实保证所获得的铝达到高纯度要求，满足当前铝工业发展需求，为推动社会发展奠定良好基础。
        二、我国目前高纯铝企业面临的生产现状
        相关数据显示，当前全球高纯铝主要生产国在中国、日本、德国和俄罗斯这几个国家中[4]。产量第一为日本，在具体生产中应用最多的就是偏析熔炼法。对于我国来说，随着近几年我国社会经济的不断发展，科技水平显著提升，逐渐成为高纯铝主要生产国之一。在具体生产上采用三层液电解精炼法与偏析熔炼法。下文主要结合高纯铝生产能力较高的企业就发展现状进行分析。
        （一）新疆众和股份有限公司
        通过调查了解，现企业所经营的高纯铝产量在市场占有极大的比重，且能够为发展需要生产出4-6N高纯铝。经过几年的不断发展，企业在高纯铝生产上不仅拥有更多的自主知识产权，且在对产量和成本方面也达到国际水平。企业在实际发展过程中，通过对生产技术的加强，将现有的偏析熔炼法与三层液电解精炼法跟进实际进行适当结合，极大的提高高纯铝生产量。这也进一步加强该企业产业化生产能力[5]。但是在发展过程中还需要特别关注
        节能、环保等问题，确保企业自身发展满足可持续发展要求。
        （二）包头铝业有限责任公司
        高纯铝生产主要以偏析熔炼法生产技术为主们，数据表明该企业实际生产出的高纯铝纯度极高，与国外企业相比具有明显质量优势。将偏析熔炼法与电解精炼法进行比较，不难发现前者方法在生产中节能性更高，同时还避免有毒有害物质的产生，进而更加符合当前我国绿色发展要求。
        结语：
        在现阶段社会经济快速发展趋势下，市场竞争也越发激烈，而作为铝工业，也必须改变发展方向模式，减少产品生产过程中出现的风险。其中高纯铝是企业生产高技术产品重要的基础性原料，具有较大的利润空间，所以企业可从这方面加强相关工艺发展。
        参考文献
        [1]戴飞,邹凯,马帅兴, 等.4N高纯铝偏析法提纯关键技术开发及产业化[Z].河南中孚实业股份有限公司, 河南中孚技术中心有限公司.2019.
        [2]甄跃军,张建斌,张厚敏, 等.轮毂专用高性能6082铝合金铸棒生产工艺[Z].秦皇岛开发区美铝合金有限公司.2016.
        [3]张秀领,王西科,潘军朋, 等.电解铝液直接铸轧高档双零铝箔毛料的技术开发及应用[Z].商丘阳光铝材有限公司.2017.
        [4]唐鹏,李文芳,李逸泰, 等.再生铝的深度除杂及复合变质处理的高质化技术研究[Z].广西大学, 华南理工大学, 广西机电职业技术学院.2017.
        [5]孙宝德,高海燕,尤伟任, 等.高性能铝合金架空导线制造关键技术与应用[Z].上海交通大学, 上海中天铝线有限公司.2016.