浅析电解铝与高纯铝

纯铝、精铝、高纯铝的区别
纯铝：铝含量最少为99.0%，并且其他任何元素的含量不超过下列规定界限值的金属铝：
Fe+Si含量不大于1.0%；
其他元素（包括Cr 、Cu 、Mg 、Mn 、Ni 、Zn 。

如果铬和锰含量都不超过0.05%，铜含量允许＞0.10%~≤0.20%。

），每种含量不大于0.10%。

精铝：将铝含量为99.0%以上的纯铝，用特殊的冶炼方法制成的纯度不小于99.95%的金属铝。

例如，我国国家标准GB/T 8611－2000中列有4种精铝锭。

高纯铝：以优质精铝为原料，采用特殊冶炼方法（例如采用定向凝固提纯法）生产的纯度不小于99.999%的金属铝。

例如，我国有色金属行业标准YS/T 275－1994中列有两种高纯铝。

浅谈电解原铝偏析法生产高纯铝用硼除钛、钒张虎【摘要】电解原铝偏析法提纯高纯铝过程中,Ti、V杂质平衡分配系数大于1,通过偏析法提纯不能除去,反而在固溶体中含量增加,影响了高纯铝的使用性能.本文从工业偏析法提纯高纯铝的角度,大致的分析了Ti、V杂质元素的来源,提出了控制Ti、V杂质元素在偏析法生产高纯铝中的去除方法.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2017(000)017【总页数】2页(P6,8)【关键词】偏析法;高纯铝;硼;钛;钒【作者】张虎【作者单位】中国铝业贵州分公司电解铝厂,贵州贵阳550001【正文语种】中文【中图分类】TF821高纯铝由于具有很好的导电性、可塑性、光反射性、延展性和耐腐蚀性以及极低的导磁性，使其在以高科技为主导的当今社会里具有广泛的应用。

其中在半导体应用中，用制造液晶（LC）、无机和有机薄膜电致发光（EL和OEL）平板显示器等的基础材料，在电子方面5N以上的高纯铝/铝合金用于制造超大规模IC和TFT-LCD靶材的原材料，能源方面用于铝/空气电池的材料，还用在光电子储存媒体及其他领域。

高纯铝又属于弱磁性材料，而磁化率与铝的纯度有关，其铝纯度一般要求在99.999%以上。

然而，Ti、V杂质元素的平衡分配系数大于1，偏析法提纯会反而增加固熔态中的含量，所以，提纯前对电解原铝进行了预处理非常重要[1]。

偏析法又称凝固提纯法，是当今世界上提取精铝成熟的先进工艺，其原理是利用互溶的固溶体在冷凝时，固相和液相的组成是不同的，即各种组分在固相和液相中的浓度是不同的。

偏析法主要根据各元素平衡分配系数的不同，在金属凝固时产生的偏析现象来提高固相金属的纯度。

根据各元素的平衡分配系数，铝液中的杂质元素可分为两类：a）平衡分配系数小于1，通过偏析法可除去的杂质元素，这些元素占据了杂质元素的大多数；b）平衡分配系数大于1，通过偏析法不能除去的杂质元素，如Ti和V就是其中的两种，在电解原铝中含量较高，严重影响高纯铝品质，需要采取方式进行除去。

电解铝研究报告随着现代工业的发展，铝及其合金已成为重要的结构材料和工业原料。

而电解铝则是铝工业中最主要的生产方式之一。

本文将对电解铝进行研究，探讨其工艺流程、技术特点、应用领域以及未来发展趋势。

一、工艺流程电解铝的生产过程主要分为三个步骤：制取氧化铝、电解氧化铝和铝的精炼。

1. 制取氧化铝氧化铝是电解铝生产的原料，其制取过程主要包括矿石选矿、破碎、烧结和氢氧化铝水解等步骤。

其中，烧结过程是氧化铝制备的关键环节，其目的是将铝矾土中的氧化铝烧结成为高纯度的氧化铝。

2. 电解氧化铝在电解槽中，将制备好的氧化铝加入氟化铝熔盐中，通过电流的作用将氧化铝还原成为铝金属。

电解槽一般采用石墨材料，其内部涂有碳质涂层，以提高电解效率。

电解过程中还需要加入一定的电解剂和添加剂，以调节电解液的性质和改善铝的质量。

3. 铝的精炼铝的精炼是将电解出来的铝进行脱氧、熔炼、过滤、浇铸等步骤，以得到高纯度的铝。

其中，脱氧是将铝中的氧化物还原成氧气和氢气，并通过真空处理将气体除去。

熔炼则是将铝加热至液态，以便进行过滤和浇铸。

过滤是将熔体中的杂质去除，浇铸则是将铝液注入模具中进行成型。

二、技术特点电解铝技术具有以下特点：1. 生产效率高电解铝生产效率高，生产成本低，能够满足工业生产的需求。

同时，电解铝技术还具有较高的自动化程度，能够降低人工操作所带来的不确定性和风险。

2. 生产质量优良电解铝生产的铝具有高纯度、均匀性好、机械性能优良等特点，能够满足高端工业领域的需求。

3. 能源消耗低相比其他生产方式，电解铝技术能够节约大量的能源消耗，同时还能够减少对环境的污染和资源的浪费。

三、应用领域电解铝生产的铝及其合金在工业领域中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 航空航天领域电解铝生产的铝及其合金具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，是航空航天领域中不可或缺的材料。

2. 汽车工业电解铝生产的铝及其合金能够大幅度降低汽车的重量，提高燃油效率，同时还能够提高汽车的安全性能和耐腐蚀性能。

目录一、按纯度分类 (1)二、市场需求 (2)1、新西兰铝 (2)2、迪拜铝业 (3)3、世纪铝业 (4)二、市场价格 (5)三、主要下游客户 (6)1、偏析法用原料 (6)2、用于铝加工材 (7)一、按纯度分类根据2007年欧盟反垄断委员会对力拓和加铝合并的反垄断调查，我们将原铝分为三类：铝纯度低于99.5%的，称为低纯铝；铝纯度介于99.5%和99.9%之间的，称为标准铝；铝纯度高于99.9%的，称为高纯铝。

对于高纯铝，如果按照生产方式的不同，可以称为一次性电解高纯铝、偏析法高纯铝、三层法高纯铝，偏析法高纯铝和三层法高纯铝的纯度高于一次性电解铝，偏析法高纯铝必须以一次性电解铝为原料进行生产，而三层法电解铝使用标准铝生产即可。

我们对偏析法、三层法高纯铝的市场的了解相对充分，本文主要对一次电解高纯铝市场发展情况进行简要分析。

二、市场需求因为没有准确的数据统计市场需求，我们主要从国外一次电解高纯铝生产企业的产量来了解市场。

1、新西兰铝新西兰铝位于新西兰南岛的Tiwai，是新西兰唯一的铝冶炼厂，主要业务是生产原铝，90%的产品出口，氧化铝从澳大利亚昆士兰州的昆士兰和Yarwun 氧化铝厂购进，其79.36%的股份由力拓加铝（新西兰公司）持有，剩余20.64%的股份由日本住友化学持有。

新西兰铝拥有783名员工，年产原铝30万吨，原先只是生产标准铝，后来为提高产品的附加值，开始通过一次电解（称为“top end”）生产高纯铝。

铝的纯度可达99.98%（新西兰铝将铝成份高于99.97%的铝称为高纯铝）。

2005年生产原铝35.14万吨，其中一次电解高纯铝11.8万吨；2006年生产原铝33.73万吨，其中一次电解高纯铝13.16万吨；2007年生产原铝35.3万吨，其中一次电解高纯铝13.46万吨；2008年生产原铝31.69万吨，其中一次电解高纯铝13.52万吨。

受世界金融危机的影响，2008年11月工厂暂停运营一条铝电解生产线，导致2009年产量出现下降，生产原铝27.19万吨，其中一次电解高纯铝9.23万吨。

高纯铝分类高纯铝是指纯度超过99.5%的铝材料。

由于高纯铝具有优异的物理和化学性质，因此在许多领域中都有广泛的应用。

本文将从高纯铝的制备、特性以及应用等方面进行介绍。

一、高纯铝的制备高纯铝的制备方法主要有两种：电解法和化学纯化法。

1. 电解法：电解法是通过电解铝矿石来制备高纯铝的一种常用方法。

首先，将铝矿石破碎成较小的颗粒，并与氢氧化钠、氨水等混合物一起加热，形成铝酸盐溶液。

然后，将铝酸盐溶液放入电解槽中，并加入适量的氟硅酸钠等电解质。

通过电解的过程，铝离子会被还原成铝金属，并在阴极上析出。

最后，将析出的铝金属经过熔炼、精炼等步骤，即可得到高纯铝。

2. 化学纯化法：化学纯化法是通过化学反应将普通铝材料中的杂质去除，从而得到高纯铝的方法。

常用的化学纯化方法有溶剂萃取法、晶体生长法等。

其中，溶剂萃取法是将普通铝材料与一定浓度的溶剂接触，通过溶剂中杂质的选择性溶解，将杂质分离出去。

晶体生长法则是通过将普通铝材料溶解在溶剂中，并通过晶体生长的方式，将杂质排斥到晶体的边界处，从而得到高纯铝。

二、高纯铝的特性1. 高纯铝具有良好的导电性和导热性，是优质的导电材料。

因此，高纯铝广泛应用于电子电器、航空航天等领域中。

2. 高纯铝具有良好的耐腐蚀性，可以在氧化性和还原性环境中稳定工作。

因此，高纯铝常被用作化学容器、化工设备等。

3. 高纯铝具有良好的可塑性和可加工性，可以通过挤压、拉伸等加工工艺制成各种形状的材料。

因此，高纯铝广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

4. 高纯铝具有较高的强度和硬度，可以用于制作结构件和机械零件。

三、高纯铝的应用1. 电子电器领域：高纯铝是电子电器领域中常用的导电材料，用于制作电线、电缆、电极等。

此外，高纯铝还常用于半导体材料的制备，如硅片制备等。

2. 航空航天领域：高纯铝具有良好的导热性和耐腐蚀性，常被用作航空航天设备中的散热材料、燃料箱等。

3. 汽车制造领域：高纯铝的轻质、高强度特性使其成为汽车制造领域的理想材料。

精铝、高纯铝技术特点与用途一、铝的纯度与分类1、工业原铝：纯度一般为 99.00 ~ 99.85％这类是铝电解工业的初级产品，只是在电解过程中经过简单的气体直接精炼而来。

2、精铝：纯度一般为 99.95 ~ 99.995％ (3N~4N)这类是由工业原铝经过一步电解精炼或者一到两步的火法精炼（通常采用三层电解法、偏析法生产)得到的产品。

3、高纯铝：纯度一般为 99.999 ~ 99.9999％ (5N~6N)这类是由工业原铝经过电解精炼、偏析联合工艺所获得的产品。

4、超纯铝：纯度一般在 99.99999％（6N) 以上这类是由精铝或高纯铝经过多次区域熔炼得到的产品。

二、精铝的性能与应用1、精铝的性能（1）有抗外界反应物的特征：高纯铝具有很强的抗外界反应物的特征，即表现出来的是具有很强的抗腐蚀能力，约为普通原铝的9倍以上。

因铝的纯度越高，表面的氧化膜越致密，与内部铝原子的结合越牢靠，对某些酸、碱、海水、污水以及含硫空气等具有更好的抗腐蚀能力。

（2）熔点、沸点： 99.996％纯度金属铝的熔点，最精确测定值为933.4K。

而99.99％以下纯度的铝，熔点一般低1~2K。

铝的纯度越高，熔点相应升高。

但是纯度越高，其沸点越低。

（3）导热系数：金属铝随纯度的增加将会使其热导率的恢复迅速增加。

而大多数铝合金的热导率只有纯铝的40 ~ 50％。

另外，金属铝的线膨胀系数随铝纯度的增加而减少，纯度越高，线膨胀系数越小。

99.5％纯度铝的线膨胀系数 24.0×10－6/k-1 (20℃)99.99％纯度铝的线膨胀系数 23.86×10－6/k-1 (20℃)注：2008.11.5在关铝精铝铸造实心精铝园棒，从铸造实物测得99.996％的收缩率为：1.088 ~ 1.289。

（4）导电性：高纯度的铝具有优良的导电性。

对高纯度的金属铝，当杂质含量为10 -6数量级时，每增加一种新的杂质可使电阻率增加10 ~ 11 Ω.m.包含杂质的金属铝和高纯铝之间的电阻率的差异，在室温以上时相对较小，但在零度以下温度时变的明显增大。

!"#$%"&’()%)*+%,(-./0%1#(2.3(2!"#$%&%#$’铝(这一名词是从古罗马语)"#* $+&!明矾"衍生而来的#铝在自然界分布极广$地壳中铝的含量约为,-$仅次于氧和硅$位居第三#在,.多种稳定的金属元素中铝的储量居首位#铝的化学性质十分活泼$所以只有在罕见的特殊条件下才可在自然界发现单质铝$否则$它总是以化合物的形式存在#自然界已发现的含铝矿物有/0.多种$主要有铝土矿%高岭土%明矾石等#铝自商业化生产以来$一直受到人们的高度重视$目前铝已成为第二大金属$/../年全球的原铝产量达/12..34$中国的产量达220.34$成为世界第一大产铝国#铝的诞生与电解法炼铝5621年$波特!7844"制得一种金属化合物$ 5,91年莫万!:8;<+)#"将此种氧化物称为氧化铝!英文为)"#$%&)$拉丁文为)"#$%&+"#初期生产的铝是用化学还原法制取的$56/0年$丹麦化学家奥斯忒!=>?>@+;A4+B"用钾汞齐还原无水氯化铝$获得一种灰色的金属粉末$在研磨时呈现银白色光泽$这就是第一次制得的铝#5,/9年$德国科学家沃勒!C>D8E"+;"用钾还原无水氯化铝$制得少量微细的金属铝粒&5,20年$他将气态氯化铝通过熔融金属钾表面$获得了金属铝珠&5,02年$法国化学家得维尔!F+<%""+"用钠代替钾还原络合盐G)H!"?"I$制得金属铝#5,00年$得维尔在巴黎世界博览会上首次展出了5/块小小的铝锭$其总质量还不到53J$使人们目睹了略呈灰色的铝的芳容$因为那些小铝块含有较多的杂质$且表面粗糙$不像现在的铝那样银光熠熠#那时铝的价格比黄金还贵#目前$只有9G!66>66666-!""的极纯铝的价格才与黄金价格相差无几#5,20年$在巴黎附近建成了世界上第一座化学还原法炼铝厂#电解法炼铝之初$用蓄电池作电源$不能获得大电流$无法进行大规模实验$5,,I年$美国科学家布莱德里!K;)B"+L"提出了电解冰晶石!G)I!"C1"H氧化铝熔融盐制取铝的设想$可惜没有付诸实施#I年之后的5,,1年$两位年轻的大学生’’’美国的霍尔!=)"""和法国的埃鲁!=+;* 8#"4"分别同时在大洋彼岸独立地在实验室用冰晶石H氧化铝熔盐电解法制得约60.M的铝熔体$铸成了小铝块#霍尔制得的小铝锭现仍保存在美国铝业公司大厦的陈列室#他们都在各自的国家取得了专利#后来把这种炼铝法称为霍尔(埃鲁法#一直到现在$此法仍是提取铝的唯一的工业化生产方法#5,,,年$霍尔在当时的美国冶金中心’’’匹兹堡市创建了世界首家铝电解厂$名为匹兹堡冶炼公司$即现在的世界铝业巨无霸’’’美国铝业公司!!"8N)"的前身$霍尔自任总经理$从此他也发了大财#匹兹堡冶炼公司当时的铝产量为/I3J O B$现在最大的铝厂’’’俄罗斯铝业公司!P#A)""的布拉茨克铝厂的日产量却高达/1I.4$为当年匹兹堡冶炼公司日产量的55万倍多#发电机和输变电技术的发展$为铝电解法提供了可靠的电源和廉价的电能$促进了铝工业的飞速发展#瑞士冶炼公司也于5,,,年利用莱茵河的水电建成了欧洲第一家铝电解厂#以后各国相继采用该法炼铝$法国始于5,,6年&英国始于5,6.年建铝厂&德国与奥地利分别始于5,66年&挪威始于56.1年&意大利始于56.9年&西班牙始于56/9年&前苏联始于56I5年#!下转第I6页"王祝堂!"#$%&’(!上接第!!页"新中国第一块原铝锭于"#$%年诞生于抚顺铝厂!该厂从此成为中国轻金属工业的摇篮"原铝!精铝与高纯铝在未谈及高纯铝的性能#提取方法与应用之前!有必要介绍一下原铝#精铝#高纯铝与再生铝定义!对我们全面了解高纯铝大有帮助"原铝$&’()*’+*,-)(.-)%&又称一次铝!是通过霍尔/埃鲁电解法生产的铝熔体!即从电解槽内吸出的铝水"纯铝$*,-)(.-)%&铝含量最少为##0!并且其他任何元素的含量不超过规定的界限值的金属铝!实质上也就是原铝"中国有些铝厂如包头铝业有限责任公司可以生产##1#20的原铝"精铝$345(.46*,-)(.-)%&用特殊冶炼方法获得的纯度不小于##1#$0的金属铝"在中国!所谓特殊冶炼方法指的是三层电解法"根据789: ;<%%’=222!中国用三层法生产的精铝有%种"高纯铝$>(?@A-’4*,-)(.-)%&所谓高纯铝一般没有明确的定义!不同的国家对高纯铝有不同的定义"中国&中国将重熔用铝锭分为三级&纯铝##1220!铝含量!##1;$0精铝##1#$0!铝含量!##1##<0高纯铝铝含量B##1##<0日本&根据日本工业标准$CDE%!将高纯铝定义为铝含量大于##1#$0的铝!也可以认为凡是经过精炼的原铝皆是高纯铝"日本CDE>="""将精铝$高纯铝%分为!种&日本精铝标准成分"CDE>="""#"0#美国&美国有关标准没有对高纯铝下明确的定义!也没有通用的名称!但一般对各种纯度铝给予如下规定&实际上!在美国将纯度"##1#20的铝皆称为高纯铝"挪威及德国&挪威与德国将以##1F0原铝为原料经三层电解法$!/G*+4’H,4IJ’K,+J(I345(.(.? &’KI4LL%或偏析法$E4?’4?*J(K.&’KI4LL%精炼的铝称为高纯铝"通常欧洲各国都是这样定义的"高纯铝的表示方有两种&直接写出成分!如##1#$0###1###0###1##<0等(用)数字与M*或)数字NMN数字*表示!如%M$##1##O%#$M# %M<$##1##<0%等"若其成分位于%M与$M之间!也可写成)%MP*"Si Fe Cu Al<0.002 <0.002 <0.002 >99.995<0.005 <0.005 <0.005 >99.990<0.020 <0.020 <0.010 >99.950Al%99.50 99.79 (commercial pure Al)99.80 99.949 (high pure Al)99.950 99.9959 (subsuper high pure Al) 99.9960 99.9990 (super high pure Al)99.9990 (extreme high pure Al)施可大致归纳为!改进零部件的设计$为此!美国铝业公司派一批工程师到空中客车公司#波音飞机公司等单位与设计师共同探索铝结构的最佳优化设计"采用新的零部件连接工艺$过去及当前锻接在飞机零部件连接中起着非常重要的作用!拟以先进的工艺诸如激光束焊接#摩擦搅拌焊$QER%法连接大部分零部件!开发防止零部件在机械加工过程中扭曲变形的工艺如时效与蠕变法等"开发新的高强度%高韧性!高抗疲劳性等有优化综合性能的铝合金&美国铝业公司已为航空工业研制了一批有优秀性能的合金!如F2$$#=!=%# F"$2#=%=%#F2$;等!他们将继续对这些合金的性能加以改进!并研发一批更为先进的新合金"减少零部件数量"首先通过设计减少零部件数!其次是以更大的挤压材制造锻件及铸件!例如用更宽更长的挤压材制造机身!采用锻造法或铸造法生产各种机仓门!可使过去需要几百个零件组装的门减少到只要几个零件组装就够了"加强与飞机制造厂的密切合作&铝材加工厂#飞机设计与制造厂的密切愉快合作是这个计划能否顺利成功的关键"该项计划在时间安排上作了周密的设计!分为%年#;年#"=年#=2年四个阶段!每个阶段都有特定的研究内容与必须完成的任务"#############################################。

电解铝阳极材料电解铝阳极材料是铝电解生产中的重要原材料，主要用于生产铝金属和铝合金。

随着现代工业的快速发展，对电解铝阳极材料的需求也越来越大。

本文将介绍电解铝阳极材料的特点、生产工艺以及未来发展方向。

一、电解铝阳极材料的特点电解铝阳极材料是一种高纯度的铝材料，主要由铝、铁、硅、铜等元素组成。

它具有以下几个特点：1.高纯度：电解铝阳极材料的纯度一般要求在99.7%以上，甚至达到99.9%以上。

这种高纯度的铝材料可以保证铝电解过程的稳定性和产品的质量。

2.耐腐蚀性：电解铝阳极材料具有良好的耐腐蚀性，能够抵抗酸、碱、盐等多种化学物质的腐蚀，保证了铝电解槽的长期稳定运行。

3.良好的导电性：电解铝阳极材料的电导率较高，能够有效地传递电流，保证了铝电解过程的高效率。

4.低热膨胀系数：电解铝阳极材料的热膨胀系数较低，能够在高温下保持稳定性，避免因温度变化而引起的变形和损坏。

二、电解铝阳极材料的生产工艺电解铝阳极材料的生产工艺一般包括以下几个步骤：1.原料准备：选择高纯度的铝、铁、硅、铜等元素作为原料，经过粉碎、筛分等处理后，按照一定的比例混合均匀。

2.熔炼：将混合好的原料放入熔炉中进行熔炼，加入一定量的氧化铝作为熔剂，控制好熔炉的温度、气氛和熔化时间，使原料中的杂质和氧化物得以分离。

3.铸造：将熔融的电解铝阳极材料倒入铸模中，冷却成型，制成铝阳极块。

4.加工：对铝阳极块进行加工，如切割、磨削、抛光等，制成符合要求的电解铝阳极材料。

三、电解铝阳极材料的未来发展方向随着科技的不断进步和工业的快速发展，对电解铝阳极材料的质量和性能要求也越来越高。

未来，电解铝阳极材料的发展方向主要包括以下几个方面：1.提高纯度：随着工业的发展，对电解铝阳极材料的纯度要求越来越高，未来的发展方向是进一步提高纯度，使其达到99.99%以上。

2.改善性能：目前的电解铝阳极材料主要是由铝、铁、硅、铜等元素组成，未来可以探索更多的合金元素，以改善其性能，如提高强度、延展性和耐腐蚀性等。

高纯铝生产技术研究报告
高纯铝是指纯度较高的铝材料，其纯度通常要求大于99.99%。

高纯铝具有良好的导电性、热导性、耐腐蚀性等优良性能，广泛应用于电子、航空航天、光电子、医疗器械等领域。

高纯铝的生产技术主要包括以下几个方面：
1. 原材料选择：高纯铝生产的首要步骤是选择纯度较高的铝原料。

常用的铝原料有金刚石切削液、电解铝、废铝等。

其中，电解铝是主要的原材料，其纯度一般在99.7%以上。

2. 高纯电解铝的制备：高纯铝的制备主要通过电解的方式进行。

首先，将电解槽中的电解剂加热至700-800摄氏度，使其熔化；然后，将电解槽中的铝质飞溅液抽取出来，通过进一步的过滤、沉淀、离心等工艺步骤，去除杂质，得到高纯电解铝。

3. 纯化处理：得到高纯电解铝后，需要进行纯化处理，以进一步提高纯度。

常用的纯化处理方法有熔炼纯化、静态精炼、卧式液氧析出等。

其中，熔炼纯化是常用的方法，通过加入其他金属的合金逐渐降低杂质含量，提高铝的纯度。

4. 精炼处理：高纯铝的生产过程中，还需要进行精炼处理，以提高铝材的纯度和工艺性能。

通常采用真空、氩气保护等方法进行精炼处理，去除气体和杂质，提高铝材的纯度和质量。

总结而言，高纯铝的生产技术主要包括原材料选择、高纯电解铝的制备、纯化处理和精炼处理等步骤。

通过以上步骤的综合
应用，可以生产出高纯度的铝材料，满足各种领域对纯铝的高要求。