碳热还原及低价氯化铝分解法炼铝设备研究.pdf

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1、第卷第期矿冶工程年月碳热还原及低价氯化铝分解法炼铝设备研究!王平艳，杨部正，戴永年，刘永成（昆明理工大学生物与化学工程学院，云南昆明；昆明理工大学真空冶金及材料研究所，云南昆明）摘要：设计出在真空下用碳热还原及低价氯化物分解法从含铝原料炼铝的试验设备，并已将此设备成功地应用于用碳热还原及低价氯化物分解法从中炼铝的试验中，取得较好实验效果。关键词：真空；试验设备；碳热还原；低价氯化物中图分类号：文献标识码：文章编号：（），，，（，，，，；，，，，）：，：；；；铝是地壳中分布最广的元素之一，其平均含量为克托夫分别用钠和镁还原冰

2、晶石炼铝成功，并建厂炼（如以计，则为），仅次于氧和硅，而铝。由于各还原剂昂贵，因此产量不大，直到年居第位，按金属元素而言，铝则占第一位，但是含量电解法炼铝的出现，铝的生产才获得了转机。此法一如此丰富的铝的价格却一直居高不下，约为铁的十几直延续至今。倍，储量与价格的反差太大。而且目前又没有找到一经过数代人的不断研究，电解铝工业得到了不断种更为廉价的产铝方法。完善，电解槽容量、电解槽结构、碳阳极生产工艺、冰晶铝的生产经历了从电热法到电解法的过程［］。石及氟化盐的生产工艺等得到了不断改进和提高。但铝最早是用电热法来提取。早在世纪

3、戴维（）尽管如此，电解炼铝的工艺还是存在如下问题［］：!用电热电化学法分离出少量的合金；后来丹麦需要大量很纯的原料———氧化铝（每吨金属需的奥尔斯德用钾汞齐还原无水氯化铝，然后把汞从产）、氟化盐（每吨金属铝需）与阳极糊物中蒸馏出来，得到金属粉末；继奥尔斯德之后，德国（每吨金属铝需），而且这此原料都是在极的韦勒（）加热钾和无水氯化铝的混合物，制得其复杂的生产过程中制得。"电能消耗十分巨大粉末铝，后来他重新进行研究，把蒸气通过熔融———现时用电解法生产金属铝的电能消耗，不包括制的钾表面得到金属铝珠；世纪中期，法国戴维尔取氧化铝

4、所消耗的电能有时达到·（）用钠还原混合盐得到金属铝，同时铝。#基建投资及材料消耗惊人，建厂时各种附在巴黎附近建立了第一座小型炼铝厂；后来，罗西和别属设备及厂房的基建投资十分巨大。$铝电解生产!收稿日期：作者简介：王平艳（），女，云南大理人，讲师，博士研究生，主要从事有色金属冶金。矿冶工程第卷过程中产生大量的污染物，尽管实际生产采取了湿式、炉，针对此反应系统对设备提出的以上几点要求，作者干式多种净化方法，但污染物对人及环境的危害依然通过研究并设计出适合于真空状态下进行碳热还原及严重。低价氯化物分解法从含铝原料炼铝的试验设备，

5、此设因此，在不断改进电解炼铝方法的同时，许多科研备解决了的快速冷却分解得到和，实现工作者还开展了非电解的炼铝方法的研究，其中碳热了的冷凝回收及的单独升华等。具体的试还原及低价氯化物分解法从含铝原料中直接炼铝就是验装置分个部分：!真空炉；"抽真空及测控装置；其中的一种。#测温控温系统。其中真空炉的结构如图。碳热还原及低价氯化物分解法炼铝原理碳热还原及低价氯化物分解法从含铝原料中直接炼铝的原理在于：三价铝的化合物与合金中的铝（或者与氧化铝或其它的含铝原料在碳的存在下）在高温下反应，生成具有挥发性的低价铝化合物，低价铝化合物在低

6、温下分解为金属铝和三价铝化合物，从而，金属铝就跟合金中的其它成份分开，或从含铝原料中提炼出来。其机理（以三氯化铝为例）可用如下的方程式来表示：高温）从合金中提纯铝：（）（）!高温（）!（）（））从含氧化铝中炼铝："""图!真空炉的结构示意"""该法自从年威尔穆（）发现低价氟化真空炉的工作原理如下：当真空炉内的真空达到物［］以来的近年的时间，人们就不停的进行研究，左右时，给水冷电极通电，石墨发热体加热使坩但直到今天也未实现工业化。埚的温度上升，氧化铝和碳的混合物团块就放在坩埚碳热还原及低价氯化物分解法炼铝中，当坩埚的温度升到

7、一定时，采用外加热的方式使氯的试验设备化铝升华装置的升温到以上，此时成为气态进入坩埚的底部，并通过气体喷头进入装有碳及含用碳热还原及低价氯化物分解法从含铝原料炼铝铝原料混合物的坩埚中发生反应，反应得到的气至今未工业化的原因之一就是设备的问题，关于这一体往上走进入冷凝盘，并在冷凝盘中发生冷凝分解方法所使用的设备必须解决以下的问题：（左右）得到固体铝和气体，气体继续）此反应要在以上的温度下进行，因此往上走，并在顶冷凝盘和真空炉盖上得到冷凝。整个设备的供热问题必须解决。工作过程中用真空泵给真空炉系统抽真空，真空炉的）必须快速冷却

8、到左右使其发生分炉盖、炉底、炉壳及水冷电极中通冷却水。解反应，得到铝，否则如果有存在，会发生逆反应抽真空用台型旋片式真空泵，真空度使反应失败。的测定用麦氏真空计。）常压下的升华温度为，因此它的真空炉的控温主要靠调节通入设备的电流电压进行冷凝回收就比较困难。控制，整个系统的测温点有个：坩埚的反应区、底蒸发