專家告訴你高純鋁的制取方法
進(jìn)一步脫除精鋁中的雜質(zhì)，產(chǎn)出高純鋁的一種鋁精煉方法。用作制取高純鋁原料的精鋁純度一般在99.99%左右，高純鋁通常指純度在99.999%以上的金屬鋁。高純鋁需控制的雜質(zhì)元素因用途而異，一般有硅、鐵、銅、鉛、鋅、鎵、鈦、鎘、銀和銦等。高純鋁經(jīng)區(qū)域熔煉，或有機(jī)溶液電解與區(qū)域熔煉相結(jié)合的方法精煉所得的純度高于99.9995%的鋁，被稱為超純鋁。
高純鋁大部分制成鋁箔后，用于制造電解電容器。其他用途中有用作電解電容器引線、集成電路用導(dǎo)線、真空蒸發(fā)材料、噴涂材料等。還可用作超導(dǎo)體的穩(wěn)定導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)外部記憶裝置材料及磁盤合金的基體金屬等。
通常主要采用電化學(xué)提純方法和物理提純方法。前者有有機(jī)溶液電解法，后者有定向凝固法、單晶法和區(qū)域熔煉法。
有機(jī)溶液電解法 鋁的電位比氫更負(fù)，不能采用電解含鋁水溶液的方法制取或精煉鋁，而只能用熔鹽電解的方法。熔鹽電解過程一般在高于鋁熔點(diǎn)的條件下進(jìn)行，在高溫電解條件下，一些雜質(zhì)也會(huì)進(jìn)入陰極鋁中，難以獲得純度在99.999%或更高的高純鋁。有機(jī)溶液電解法則可以在低的電解溫度下進(jìn)行，可避免雜質(zhì)進(jìn)入陰極鋁中，而能獲得高純鋁。
齊格勒(Ziegler)等人電解氟化鈉與三乙基鋁的配合物 [NaF?2Al (C2H5)3]，在鉛陽(yáng)極上得到Pb(C2H5)4：
12(C2H-5：)+3Pb=12e+3Pb(C2H5)4
在鋁陰極上得到純度為99.999%的高純鋁：
4Al(C2H5)4+12e=4Al+12(C2H-5：)
電解的電流效率為98%～99%，電壓在1V以下，每公斤鋁的電能消耗率僅為2～3kW·h。副產(chǎn)物Pb (C2H5)4可用作防爆劑。
漢尼巴爾(Hannibal)等人研究了三乙基鋁有機(jī)溶液電解過程。他們把NaF?2Al(C2H5)3配合物溶解在甲苯 (CH3C6H5) 中，配合物含量為50%，電解溫度373K，槽電壓1.0～1.5V，電流密度0.3～0.5A/dm2，極間距2～3cm，采用鋁陰極，鋁從陽(yáng)極上溶解，在陰極上析出高純鋁，陰極電流效率接近100%。用99.99%純度的精鋁作陽(yáng)極進(jìn)行有機(jī)溶液電解時(shí)，可得到純度在99.9995%以上的超純鋁。
物理提純法
主要有定向凝固法、單晶法和區(qū)域熔煉法，它們是利用雜質(zhì)在主成分固液兩相中的分凝效應(yīng)進(jìn)行提純的方法。若將含雜質(zhì)金屬熔化后再凝固，當(dāng)固液兩相處于平衡狀態(tài)時(shí)，其所含雜質(zhì)量是不同的。繼續(xù)使金屬液慢慢凝固，則在金屬固體中先后凝固的各部分中雜質(zhì)含量也不同。這種現(xiàn)象稱為分凝效應(yīng)。雜質(zhì)元素在處于平衡狀態(tài)下的固液兩相中濃度之比稱為平衡分配系數(shù)，或平衡分凝系數(shù)，通常以K0表示。
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