碳热还原及低价氯化物分解法制备铝的研究.pdf

碳热还原及低价氯化物分解法制备铝的研究 王平艳， 戴永年“， 蒋世新， 钟洪权 （ 昆明理工大学生物与化学工程学院， 云南昆明 8 ， 8 9 8 7 8 “， 2 5 6A . 7 B 7 8 ， C D E 5 6D 8 9 F G 8 （ H I J J K 9 K LM 7 J 9 7 N J 8 OI . K P 7 N J Q 8 9 7 8 K K R 7 8 9S G 8 P 7 8 9T 8 7 U K R V 7 W ; L A N 7 H 8 O/ K N . H，S G 8 P 7 8 9， G 8 8 8 8 OP W K R 7 JS G 8 P 7 8 9T 8 7 U K R V 7 W ; L A N 7 H 8 O/ K N . H，S G 8 P 7 8 9， N R Y W . K R P 7 N R K O G N W 7 8 L J G P 7 8 G P Y K R 7 8 9P W K R 7 J VZ 7 W . W . K 7 O L J G P 7 8 G PP 8 N . J R 7 O KO K N P X V 7 W 7 8G 8 O K RU N G G P7 V V W G O 7 K O， 8 OW . KK L L K N W V L R K N W 7 8 9W K P X K R W G R K，W 7 P K 8 O W . K P G 8 W LN J R KV W G O 7 K OK P X . W 7 N J J ;H / . KR K V G J WV . Z V W . W W . K X W 7 P J W K P X K R W G R K 8 OW 7 P K 7 V , ，W . K X W 7 P J N J P G 8 W 7 V H ’ W 7 P K V L W . K W . K R K W 7 N J G 8 O K R W . K U N G G P L 作者简介王平艳 （ , 3） ， 女， 云南大理人， 博士研究生 国内外炼铝简介 铝的 生 产 经 历 了 从 电 热 法 到 电 解 法 的 过 程 ［ 3 “］ 。铝最早是用电热法来提取， 但由于还原剂 昂贵， 产量都不大。目前用的最多的是电解法， 但电 解炼铝的工艺还是存在很多问题 ［］ ， 如 需大量很 纯的氧化铝， 能耗巨大， 基建投资及材料消耗大， 生 产过程中产生大量的污染物等等。 因此， 在不断改进电解炼铝方法的同时， 许多科 研工作者还开展了非电解炼铝方法的研究， 其中碳 热还原及低价氯化物分解法从含铝原料中直接炼铝 就是一种。 “ 碳热还原及低价氯化物分解法 的机理 三价铝的化合物与合金中的铝 （或者与氧化铝 或其它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， 低价铝化合物在低温 下分解为金属铝和三价铝化合物， 从而将金属铝与 含铝原料中的其它成份分开。其机理 （以三氯化铝 为例） 可用如下的方程式来表示 （） 从合金中提纯铝 “ 2 J （J）\2 J I J （9） 高温 2 J I J， 2 J I J （9） 低温 “ 2 J （J） \2 J I J （9） （“） 从含氧化铝原料中炼铝 2 J “E\ I\2 J I J 高温 2 J I J \ I E， 2 J I J 低温 “ 2 J \2 J I J 有色金属 （冶炼部分）“ 。 ） 将烧结好的物料经称量后放入坩锅中， 称取 适量的氯化铝经引入管放入氯化铝升华装置中， 然 后将装有物料的坩锅放入真空炉。 ） 将蒸发皿按顺序排好， 依次放入真空炉中。 *） 密封真空炉， 开真空泵抽真空， 待真空度低于 “ （与氧化铝的理论比为’ ’） ， 放入 氯化 铝 升 华 装 置 中。反 应 时 间, “ 9 ;， 真 空 度 ’ “ “ 冷凝 ’’ ’ “ “ “ “ 无铝珠有 ’’ “ “ , 无铝珠有 ’ “ “ “’ ’ 直径“ A 9左右有 ’ “ “’ ’ 直径 “ A 9左右有 ’* “ “ “’ 直径“ A 9左右有 “ 煤的用量的影响 称取 “ 0氧化铝， 煤分别为 、 * 、 *和, 0 （煤中固定碳的量分别为理论量的’ “、 ’ *、和 倍） ， 放入适量的水将两者混匀后压团并烧结； 称取 ’ ’ “ 0 4 （与氧化铝的理论比为’ ’） ， 放入氯化铝 升华装置中。反应时间, “ 9 ;， 温度’ “ 6， 真空 度’ “ “ 冷凝 ’ 喷料严重非常少无铝珠有 * 好少量有铝珠， 直径 A 9有 好较多有铝珠有 , 好大量无铝珠有 由表可知 最佳煤的用量为煤中碳的量为理 论量的’ *倍， 如果煤的用量过少， 由于真空下反应 物料块的喷料严重， 而影响反应效果， 使铝无法生 成； 另一方面， 由于此反应是一个典型的三相反应 （固相和4 B、 气相4 ） ， 如果煤的用量过多， 4 B周围被多余的碳包围， 使4 气体无法同时 接近固相和4 B， 从而使这个三相反应不能发 生， 因此无铝生成。所得的 A 9铝珠见下图。 ’ 有色金属 （冶炼部分） “ “ 年期 万方数据 “ 反应时间的影响 称取 “ 氧化铝、 煤 （固定碳的量为理论量 的北京 冶金工业出版社， ［］陈丽霓;轻金属冶炼与环境保护 ［］;北京 冶金工业 出版社， ［,］东北工学院有色系轻金属冶炼教研室;专业轻金属冶金 学 （电冶铝部分）［］;北京 冶金工业出版社， 石油化 工环境保护， ［］赵建荣;湿法吸收法处理氮氧化合物废气 ［］;江苏环 境科技， ［,］孙德荣、 吴星五;我国氮氧化物烟气治理技术现状及发 展趋势 ［］;云南科学， “ “ ,， （,） 2 “ ; ［］安国立;氮肥中硝酸尾气的综合治理 ［］;环境保护科 学， ［］田乃秋， 孟菊英， 徐宁， 等;利用工业废炭制成脱硝剂治 理氮氧化物的试验研究 ［］;环境保护科学， , 有色金属 （冶炼部分） “ “ 年期 万方数据