мас.%): 60 BaCl 2 , 23AlF 3 , +12 - 17 NaF, до 4% NaCl. Температура плавлення такого електроліту 720 - 730 В° С.
Третій, верхній, шар являє собою розплавлений рафінований алюміній (щільність 2,35 В· 10 3 кг/м 3 ), який служить катодом.
У процесі електролізу такі домішки в рафініруемого металі, як Cu, Fe, Si, Zn, Ti, залишаються в анодному сплаві, Na, Ca, Mg переходять в електроліт.
Вихід алюмінію по струму при рафинировании в промислових умовах (щільність струму 4,5 - 7,5 кА/м 2 (0,45 - 0,75 А/см 2 )) становить 95 - 98%. p> Термін роботи електролізера для рафінування алюмінію 4 - 5 років. Сучасні промислові ванни для отримання рафінованої алюмінію розраховані на силу струму 25 - 70 кА. Питома витрата електроенергії постійного струму 17370 - 19830 кВт В· год/т. Витрата матеріалів на одержання 1 т рафінованої алюмінію становить (у кг): алюміній сирець 1020 - 1030, графіт 12 - 17, мідь 10 - 16, хлорид барію 27 - 41, кріоліт 16 - 23, фторид алюмінію 4 - 13. p> Електролітичне рафінування алюмінію є одним з найбільш енергоємних процесів у металургії легких металів, причому 93 - 95% використовуваної енергії витрачається на підтримку теплового режиму електролізера.
Важливими завданнями є зниження питомої витрати електроенергії і вишукування нових футерувальних матеріалів взамін магнезиту, які забезпечують підвищення терміну служби електролізерів і зменшення переходу домішок в алюміній.
Для виробництва напівпровідникових матеріалів потрібно алюміній чистотою 99,9999 - 99, 999 990% Al, що ні досягається при електролітичному рафінуванні. Глибоке очищення алюмінію здійснюють за допомогою зонної плавки та дистиляції через субфторид. Очищення шляхом зонної плавки заснована на різній розчинності домішок у твердому і рідкому алюмінії. При затвердінні кристали алюмінію містять менше домішок, ніж рідка фаза.
Метод дистиляції алюмінію заснований на взаємодії алюмінію з AlF 3 при високій температурі (1000 - 1050 В° С) з утворенням летючого Монофторид. Пароподібний AlF, потрапляючи потім в "холодну" зону (700 - 800 В° С), розпадається. p> Для отримання металу чистотою 99,999% іноді використовують процес електролітичного рафінування в органічних середовищах. Для забезпечення чистоти 99,9999% проводять додаткову зонний перекристаллизацию. Перший процес протікає в електроліті, що містить AlF 3 В· 2Al (C 2 H 5 ) 3 і толуол (1:1), при 100 В° С. Катодна щільність струму 30 А/м 2 і напруга на ваннах 1,0 - 1,5 В, межелектродное відстань 3 см, вихід за струмом близький до 100%.
Електроліз хлориду алюмінію
Класичний спосіб отримання алюмінію електролізом кріоліт-глиноземних розплавів має ряд недоліків, головними з яких є високий витрата електроенергії і вуглецевих матеріалів і шкідливі виділення фторидів. Найбільш перспективним процесом, конкуруюч...
