三层液法和偏析法对比

1、、三层液电解精练法1、基本原理：是在三层液电解法的电解槽内有三层溶体，而溶体按密度的不同自下而上分 别为：阳极合金熔体层、电解质层和精铝层。其中最下层的阳极熔体层由待精炼的原铝和加重剂(一般为铜)组成，通常原铝在其中 占70%,铜占30%，该层的密度为3.2-3.7g/cm3,最重；中间层的电解质层一般为纯氟化物 体系或氟氯化物体系组成，其密度为2.7-2.8/cm3；最上层精铝层是精练出来的铝液，密度为 2.3g/cm3,最轻，其与石墨阴极或固体铝阴极相接触成为实际的阴极。因此，三层液电解精 炼法是因精炼体系中依密度的差别而分上中下三层熔体组成而得名。阳极极化是由两方面的原因引起，一是阳极表

2、面上的A3+浓度和电解液本体中A13+浓度 的存在差异，二是阳极合金表面的留浓度与合金本体中铝浓度存在差异，这两方面的原因引 起阳板极化电势的产生，阳根根化电势一般为0.135。2、三层液电解的电液效率很高，阴极电流效率一般在96%以上，阳板电流效率达100%提高电流效率的方法有以下几个途经：A、电解温度低，只有750800C.只高出铝的熔点100，铝的溶解量少；B、电解过程没有气体析出，没有阳极效应，电解质不“沸腾”对流循环很，电解过程 平稳，铝的损失量很小；C、极距高达80120mm；D、电解质与阴极铝液的密度差别较大，分层请除，的溶解失少。3、三层液电解精练的技术参数：电流/kA1810

3、0工作电压/5.06.0电解质温度/C760810电解质电流密度/A.cm-30.570.70 TOC o 1-5 h z 电解质高度/cm1015阴极铝高度(出铝后)/cm1216阳极合会高度(如原铝前)/cm2035阳极合金中Cu浓度/cm3040明极电流效率/%96电能消耗(交速)/kw.h.kgT (A1)1819精铝纯度/%99.99注：GL采用的净化原铝方法是：三层液电解法与偏析法相结合的提纯净化模式。其三层液电解法的各层厚度为：阳极铝制合金层200300m电解液80 150m精铝层150 200mm上层预留层100 150mmZH采用的净化原铝方法是三层液电解法和偏析法两种提纯净

4、化模式。QD采用的净化原铝方法是：三层液电解法的提纯净化模式。其三层液电解法的各层厚度为：阳极铝铜合金层180 200mm电解液100 120m精铝层150C200m上层预留层100mGL采用的净化原铝方法是：三层液电解法和偏析法两种提纯净化模式。其三层液电解法的各层厚度为：阳极铝铜合金层180 200mm电解液100 120mm精铝层150 200mm上层预留层100mmBL采用的净化原铝方法是：偏析法提纯净化模式。FS采用的净化原铝方法是：三层液电解法的提纯净化模式。4、三层液电解精练槽的原材料消耗量氯化钡/kg.t-1 (Al) 3540氟盐(按氟计算)/kg.t-1 (Al) 1621

5、石墨/kg.t-1 (Al) 12 13原铝/kg.t-1 (Al) 10201030铜/kg.t-1 (Al) 10 145、三层液电解精练铝的电能消耗很高，是原铝生产的130%(本方法的最大缺点)。这是由 于为了获得高纯度的铝而不得不提高极距，以免阴极产物与阳极合金相混滑。6、三层液电解精练法目前几乎在所有的铝精炼)都有应用。正常的操作程序包括：出铝量、 补充原铝、添加电解质、清理与跟换阳极、捞渣等。目前，世界上运转的铝精炼电解槽的电流一般为18100kA。二、偏析熔炼法基本原理就是利用各种元素在液相和固相中的分配差异，从而达到提纯的目的。也是将二元金属 组成的液体缓慢冷却至略高于其最低熔

6、点之上，使主体金属以较纯的固体晶体析出，而杂质 元素富集于液体中，然后将液体与固体分离。重复该过程就可得到一种较纯的金属。偏析净化分离原铝中杂质的机理类似于区熔法，都是利用原铝凝固过程中杂质在液两相 间的分配比的差异来实现熔体净化。杂质富集于液相之中，相为精铝。偏析培炼法根据采用的具体工艺不同，又分为1、分步结晶法其基体原理是把经过净化的原铝在石墨槽(石墨坩埚)中均匀熔化；然后往槽中石墨制 冷却管道内通入冷却气体，则纯度很高的铝便在石墨制冷管外壁上结晶出来，上下抽动冷却 管外面的石墨制活塞套管(又称石墨环)，可把冷却管壁上的结品铝粉刮下来，使之沉到槽 底：同时石墨环还对堆积于槽底的结晶铝粉进往

7、加工，挤出晶体之间富集了杂质元素的铝熔 体；石墨槽周围的加热器对铝粉层加热并使之部分再熔化。如此反复，原铝被分成精铝固体层和杂质元素富集的液体层，再把铝液层抽上来，排出 槽外，然后再注入新的原铝液，使纯度很高的结晶出来，反复操作，从而进行铝的提纯精炼2、定向凝固提纯法主要通过使冷却面轨连续凝固来制取高纯铝。接不同的冷却、凝固方式分：冷却管凝固 法、底部凝固法、侧壁凝固法、上部凝固拉晶法、横向拉晶法等。定向凝固提纯法的最大特点是可以连续生产，而且可以通过增加重复次数来提高铝的纯 度。定向凝固提纯法的操作过程是：在凝固过程中，在逐渐凝固的界面上(23cm )将铝液进行搅拌使杂质元素不断地扩 散转移

8、到液相，凝固结晶的铝即为高纯铝，然后将杂质元素(K1)富集的液铝层同本体分 离。重复上述操作，凝固下来的铝可进一步提纯精炼，进一步分离杂质元素，并且重复的次 数越多，铝的纯度就越高。偏析法精炼技术具有建设项目的投资低，量消耗低的特点。因此，近几年来我国一些铝 企业也在这方面开展了大量的研究工作。例：新疆众和股份公司自主研制的定向结晶炉其操作过程是：一级精铝液（普铝液）在出铝包中进行除渣，倒入定向结晶炉后静置，使铝液冷却降温 进行偏析，得到第一次偏析产物，把第一次偏析尾部的铝液（杂质）从炉眼放出，将偏析产 物加热熔化，再进行第二次偏析，把第一次偏析产物作为第二次偏析原料进行提纯，第二次 偏析尾部的铝液（杂质）从炉