真空碳热还原法炼铝的研究进展

综述了目前氧化铝碳热还原法及碳热还原-卤化法炼铝的研究进展,重点总结了上述炼铝法的机理及研究现状,讨论了金属铝的制备方法及其影响因素,并指出了制约上述各炼铝法金属铝直收率提高的影响因素。结果表明:常压及真空直接碳热还原法炼铝过程,由于氧化铝碳热还原过程生成的碳化铝,导致碳化铝、氧化铝和金属铝三元系在高温下相互熔解,以致气相不能分离,致使铝的提取率较低,且难以与渣相分离。真空碳热还原-硫化法炼铝存在低价硫化铝歧解得到的产物金属铝与硫化铝(Al2S3)的分离困难,且硫化铝易吸水潮解,生成剧毒物质H2S,造成环境污染;真空碳热还原-氯化法炼铝,虽产物金属铝与冷凝物氯化铝易于分离,但该法存在氯化铝对设备的腐蚀及含六个结晶水的氯化铝脱水处理问题,若能克服上述问题,则该过程就存在连续化作业的可能;而真空碳热还原-氟化法炼铝过程存在机理研究不清及炉型结构设计不合理,从而导致产物金属铝的直收率不高。     

Fe2O3在氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中的行为分析

在中真空(15~100 Pa)、993~1723 K下,采用X射线衍射、扫描电镜及能谱仪等分析手段对Fe2O3在氧化铝碳热还原及氯化过程的行为以及Fe2O3的添加量对产物金属铝的直收率的影响进行了研究。结果表明:在碳热还原过程中、不通入氯化铝气体时:当温度低于1273 K,Fe2O3逐渐与C反应生成Fe;当温度处于1273~1473 K之间,Al2O3发生晶型转变;当温度处于1473~1623 K之间,有Fe3C生成;当温度处于1723 K,由于生成的Fe3C与剩余的Fe形成熔体,包裹Al2O3与C,使Al2O3与C反应生成大量的Al3C4及Al4O4C。通入氯化铝发生氯化反应后,此时有金属铝生成,并且在冷凝物中未发现含Fe物质。在1723 K下,物料中添加适量的Fe2O3可以降低氧化铝真空碳热还原反应的温度,提高反应的速率从而提高铝的产率。     

氧化镁真空碳热还原法炼镁的工艺研究

采用物料失重率、金属Mg还原率、X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)等手段与方法,研究了真空条件下氧化镁碳热还原温度、物料造球成型压力、物料配比、碳热还原保温时间以及催化剂对氧化镁碳热还原法炼镁工艺的影响。研究结果表明,在30~100 Pa时,碳热还原温度高于1553 K,控制物料压块压力为8 MPa,此时物料失重率最大,最有利于氧化镁的还原。随着焦煤还原剂与氧化镁摩尔比以及碳热还原时间的增加,碳热还原反应速率加大,还原率提高,但是变化效果不明显,加入氟盐CaF2后,物料失重率明显提高,添加CaF2的质量超过物料总质量的3%时,物料失重率超过95%,还原率也相应大幅提高。因此,选择适当的焦煤还原剂与氧化镁摩尔比值以及碳热还原时间,添加超过3%CaF2,将有利于该法炼镁过程的顺利进行与金属Mg还原率的提高。此研究为真空碳热法从氧化镁中提取金属Mg工艺提供了很好的实验依据。     

低价氯化铝法从氧化铝直接碳还原炼铝的机理分析

碳热过程的热力学分析表明,系统压力为100 Pa时,生成Al4O4C与Al4C3以及Al4O4C与C结合生成Al4C3的初始温度分别为1690,1711,1472 K;碳热-氯化过程的热力学分析表明,在101 Pa,1500 K时,氧化铝直接碳热-氯化的吉布斯自由能为-20.041 kJ;系统压力为100 Pa时,Al4O4C,Al4C3以及Al2O3联合Al4O4C,Al4C3参与氯化反应的初始温度分别为1459,1378,1416 K。实验结果显示:碳热过程在50~100 Pa、高于1693 K时,Al4O4C与Al4C3开始生成且含量随着温度的升高而增加;随着温度的继续升高或系统压力的减小,Al2O3及Al4O4C碳热转化为Al4C3。在50~100 Pa,1693 K时进行了实验,证明了该过程没有发生碳热-氯化反应。在70~150 Pa,1753~1853 K的范围时进行实验,均得到金属铝,说明要发生碳热-氯化反应必须先发生氧化铝与碳的碳热反应,即生成Al4O4C与Al4C3。     

真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝

采用真空碳热还原氯化法从铝土矿炼铝，实验结果表明：用这种方法可以从铝土矿一步得到纯度为93．82％的金属铝，而铝土矿中的其他杂质与碳会发生反应，但因为这些杂质及其反应产物没有挥发性而留在反应残渣中，因此它们的存在对用该炼铝法所得到的铝的纯度不会有太大的影响。     

对氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中碳化铝的氯化反应研究

采用热力学分析及X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪等方法与手段,系统研究了中真空条件下碳化铝与氯化铝的反应。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于1773 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al4C3与AlCl3的反应满足反应发生的热力学条件。实验研究表明,Al4C3可以通过Al与C反应制得;在1773 K、10～100 Pa下,Al4C3与AlCl3可以发生反应,并在冷凝区得到金属铝,热力学研究与实验研究完全一致。在真空碳热-氯化法炼铝过程中存在着Al4C3与AlCl3发生的反应,其是氯化过程中的重要反应之一。     

氧化铝碳热还原—氯化法炼铝过程中冷凝区碳化铝的形成分析

采用热力学分析及X射线衍射(XRD)等方法与手段,研究了真空条件下氧化铝碳热还原—氯化法炼铝工艺中冷凝区碳化铝的形成原因.通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于973 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al与CO生成Al4C3与Al2O3的反应满足反应发生的热力学条件.在Al与CO生成Al4与CO2的反应中,...     

氧化铝碳热还原氯化法制低价氯化铝反应的热力学研究

对氧化铝碳热还原氯化法制低价氯化铝的反应进行了热力学研究。经过热力学计算得到：在常压下，该反应发生的起点温度为2121．21K。而当系统压力下降时。该反应的起点温度也会下降；经过计算得到了该反应起点温度与系统压力间的关系，也得到了不同系统压力下反应吉布斯自由能与系统温度间的关系。     

低价氟化物法从氧化铝提取铝的研究

利用低价氟化铝歧化反应,用碳作还原剂,在真空条件下,从氧化铝中提取铝进行了实验研究.实验结果表明不同粘接指数的煤混合物作为还原剂可以防止喷料;同时得到较优的实验参数冰晶石与氧化铝的质量比为51,氧化铝的还原率达到80%以上;固定碳过量3.02倍时,还原率将近80%;温度在1400℃时金属铝纯度达92.54%.为下一步从低品位含氧化铝原料中直接提取金属铝提供依据.     

真空碳热还原处理铅锌烟尘实验研究

以铅冶炼厂烟化段生产的铅锌烟尘为原料利用真空碳热还原法综合回收铅锌。采用X射线衍射、扫描电镜和化学分析等手段研究了铅锌烟尘原料性质、还原产物的物相和显微结构的变化规律。通过热力学计算得出当系统压力从105Pa依次降为104,103,102,10 Pa时,ZnO用碳还原的临界温度从1179.35 K依次降为990.97,854.48,751.03,669.93 K,而PbO用碳还原的临界温度则从554.92 K依次降为499.75,454.56,416.86,384.94 K。通过实验研究不同配碳比,还原温度,保温时间,得出当系统压力为20 Pa,配碳比为2.5,还原温度为1173 K时,真空碳热还原处理铅锌烟尘60 min能获得较高纯度的铅锌混合物,锌和铅的回收率分别74.99%和42.28%。