氧化铝在碳热还原-氯化法炼铝过程中的行为

采用XRD、气相色谱仪、EDS及质量损失等手段与方法,在不同反应温度、系统压力、添加剂及反应时间对氧化铝在碳热及氯化过程进行研究。结果表明:碳热与氯化过程生成的气体主要是CO,含量达98.4%(质量分数)以上;碳热过程在50～100Pa、高于1693K时,Al4O4C与Al4C3开始生成,且含量随着温度的升高与保温时间的延长而增加;在1Pa及1773K时,Al4O4C碳热转化为Al4C3;分别添加10%Fe2O3与10%SiO2(质量分数),在40～100Pa、1803K、保温120～150min时,可使物料质量损失率达到26.70%与30.13%,促进碳热过程向生成Al4O4C与Al4C3方向进行;温度高于1853K不利于该反应的进行;碳热-氯化过程是Al2O3与Al4O4C、Al4C3及AlCl3共同反应生成低价氯化铝AlCl,气态AlCl进入低温区歧解得到金属铝。     

氧化铝的真空碳热还原—氯化—歧化反应(英文)

通过XRD物相分析和热力学分析研究氧化铝的真空碳热还原—氯化—歧化反应。以氧化铝和石墨为原料,在真空下、1643-1843K的温度范围内进行实验。结果表明,AlCl3(g)与氧化铝碳热还原产生的Al2O(g)或Al(g)反应生成AlCl(g),该AlCl(g)在较低温度下歧化分解为金属铝和AlCl3(g);当压力为100Pa、温度为980K时,AlCl(g)的歧化反应率达到90%。生成的金属铝可以吸附催化CO歧化为C和CO2,并可以与CO二次反应形成Al4C3、Al2O3、C和CO2,导致铝产物中含有C、Al4C3和Al2O3。产物铝中所含的这些杂质随着AlCl(g)歧化反应温度的降低而减少。AlCl3(g)在接近室温的温度下冷凝下来。     

氯化亚铝真空歧化反应研究

通过热力学分析和氯化亚铝歧化过程提取铝的实验研究了氯化亚铝真空歧化反应。热力学分析表明,反应体系总压越低、歧化反应越完全,所需反应温度越低。在总压为5~200Pa、氯化亚铝的歧化反应率为10%~90%的范围内,反应平衡温度在875~1182K之间。实验结果证实,随着温度的逐渐降低,氯化亚铝歧化反应连续进行,反应逐渐趋于完全;歧化温度高于933K时,形成的铝产品中含有Al4C3、C及Al2O3杂质,低于933K时,形成较纯的铝粉。     

真空下碳热还原氧化铝的热力学

对真空条件下碳热还原氧化铝进行热力学研究.结果表明:在1 643～1 843 K的温度范围内,真空碳热还原氧化铝生成气体产物,该气体在温度降低时发生二次反应形成冷凝物,反应过程中体系压力保持在5～150 Pa.热力学分析表明:当体系压力为1～100 Pa时,在1 200～1 900 K的温度范围内,碳热还原氧化铝生成Al2O、Al和CO;生成Al2O的初始反应温度低于生成Al的初始反应温度,但反应温度高于一定值时,更易生成Al气体,该温度取决于体系的压力;当CO的分压分别为1、10和100 Pa时,Al2O稳定存在的温度分别高于1 462、1 560和1 674K,Al气体稳定存在的温度分别高于1 514、1635和1 777K.     

氧化铝真空碳热还原-氯化工艺中二氧化钛的行为分析

在不同温度下氧化铝真空碳热还原和氯化反应的过程中,利用XRD、SEM和EDS检测手段分析TiO2的行为。在制备材料时,Al2O3和C的摩尔比为1：4,并添加10%TiO2和过量的AlCl3。结果表明,TiO2从锐钛矿型转化为金红石型后与C反应生成TiC。在1763-1783K的温度区间,在残渣和冷凝物中没有发现Ti和Al的化合物。生成铝的纯度达到98.35%,且TiO2不参与氧化铝真空碳热还原和氯化过程。     

AlCl3在海绵钛生产中的危害及其解决措施

四氯化钛中AlCl3的来源主要有两种:①原料和炉内耐火材料中Al2O3与Cl2反应生成;②低价钛制备过程中Al粉与Cl2反应生成。总结分析了AlCl3对海绵钛生产的影响:①在氯化系统中,会腐蚀设备,堵塞套管;②在精制系统中,增加蒸馏系统负荷,腐蚀设备管道;③在还蒸系统中,会对四氯化钛管道、真空系统管道及真空泵产生腐蚀与堵塞。介绍了国外去除四氯化钛中AlCl3杂质的技术,并结合欣宇化工生产实际,提出采用在气态四氯化钛中加入NaCl的方法去除AlCl3。采用该方法,不仅能减少管道堵塞和降低对设备的腐蚀,还能为企业增加产值70万元/年。     

真空氯化亚铝歧化法从氧化铝中提取铝

研究了以氧化铝和石墨为原料真空氯化亚铝歧化法提取铝的条件,包括反应温度、预反应和冷凝器的结构。结果表明：在1643~1843 K的温度范围内,氧化铝与碳的反应程度随着反应温度的升高而提高,但铝的提取率首先随着反应温度的升高而提高,在1743 K时达到最高,继续升高反应温度,铝的提取率反而降低;氧化铝与碳进行预反应可以提高金属铝的提取率;金属铝与CO的接触面积越小、冷凝温度越低,C、Al4C3和Al2O3杂质的含量越低,这取决于冷凝器的结构。     

固态氧化铝碳热还原反应研究进展

固态氧化铝碳热还原反应在陶瓷材料及铝冶金领域得到广泛的应用和研究,但其反应机理至今未能得到统一的认识。介绍氧化铝碳热还原过程形成的固态、气态产物,阐述3种主要反应机理。提出固-固相反应机理缺乏直接证据,气-固相反应机理与热力学分析及实验不符,而氧化铝分解反应机理较合理。可能的反应机理如下:氧化铝分解为含铝气体和氧气,碳与氧气反应以降低氧分压,含铝气体再次反应形成最终产物,在减压或氩气下形成碳化铝、碳氧化铝等,在氮气下形成氮化铝。并提出了系统解释固态氧化铝碳热还原反应需要继续研究的方向。     

真空下氯化亚铝歧化法提取铝的设备研究

设计了真空刚玉管式炉和真空石墨炉。真空刚玉管式炉不适于进行氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应。真空石墨炉成功用于利用该反应提取铝的实验研究,其高温反应区的温度可以控制在25℃~1570±2℃的范围内,其三氯化铝升华区的温度可以控制在25℃~200±2℃的范围内,且真空石墨炉操作方便。     

真空下从铝土矿提取铝的新工艺

利用低价铝的氟化物在高温下稳定,低温歧化分解可以得到金属铝的特性,用煤作还原剂,在真空条件下,从铝土矿中提取铝进行了初步实验研究.实验得到:在体系残余压力为300Pa～50Pa时,温度在1500K～1900K范围内都可以得到金属铝.此工艺也可以用于再生铝的回收、高纯铝的制备以及从低品位含铝原料中提取金属铝.     

铝在NaCl－AlCl_3熔盐体系中的电化学沉积

采用循环伏安法研究了铝在融熔氯化钠—氯化铝体系中的阴极电化学沉积过程。在碱性熔体中阴极还原质点为ＡｌＣｌ４在酸性熔体中还原质点为Ａｌ２Ｃｌ７，而ＡｌＣｌ４通过溶剂平衡反应来影响铝的沉积过程。Ａｌ２Ｃｌ７的还原反应是准可逆的，反应机理复杂，可能是前置化学步骤或自催化反应。     

A Safe and Brief Way for Preparing Anhydrous LnCl_3 (Ln=Sc, Y, La to Lu)

@李瑛 @王林山 @王育红     

电解废旧铝合金回收铝的电流效率(英文)

研究在AlC13-NaCl熔融盐体系中进行电精炼废旧铝合金回收金属铝。以铝合金为阳极,通过直流电沉积在铜阴极上得到铝涂层。在170°C、电流密度100 mA/cm2下电解4 h,得到的沉积物铝的纯度大约为99.7%,电流效率为44%~64%,每千克铝消耗电能3~9 kW·h。探讨阴极电流密度、电解质成分和电解时间及温度等对铝沉积电流效率的影响。结果表明:在AlCl3和NaCl摩尔比为1.3~1.9时,AlCl3和NaCl摩尔比对电流效率的影响很小,升高电解温度有利于提高电流效率;但是延长电解时间或增大电流密度会导致电流效率降低。电流效率的降低主要是由于沉积的铝呈现枝状晶或粉化而易从阴极上脱落到电解质中所致。     

气相传输涂层过程中金属的输运介质初探

自蔓延燃烧气相传输涂层是一种新型的表面涂层技术,对涂层过程中金属的输运介质进行了进一步的试验研究.试验表明:卤素单质或C6Cl6不是金属的输运介质,它们与活泼金属反应生成的低熔点、高蒸汽压的卤化物(如AlCl3)具有把金属元素从高温处输运到低温处的功能,可能是真正的输运介质.     

Ti1-xAlxN涂层LPCVD过程模拟中的热力学计算

本文通过Thermo-Calc相图热力学计算软件建立了包含亚稳Fcc—Ti1-xAlxN相的Ti-Al-N三元体系的热力学模型,并对Ti1-xAlxN涂层的LPCVD（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）过程进行了计算模拟。研究了AlCl3,NH3和H2等反应气体成分变化对涂层中的Al含量的影响,理论预测结果与文献报道的实验结果吻合良好。利用计算模拟手段探究了富A1—Ti1-xAlxN涂层的沉积过程,并预测了富Al—Ti1-xAlxN涂层中的Al含量随反应气体成分以及沉积温度改变的变化情况。发现适当增加AlCl3、NH3／H2值及沉积温度均可提高涂层中的Al含量。     

Influence of NH4Cl Powder Addition for Fabrication of Aluminum Nitride Coating in Reactive Atmospheric Plasma Spray Process

Reactive plasma spray is the key to fabricating aluminum nitride (AlN) thermally sprayed coatings. It was possible to fabricate AlN/Al composite coatings using atmospheric plasma spray process through plasma nitriding of Al powders (Al 30 ??m). The nitriding reaction and the AlN content could be improved by controlling the spray distance and the feedstock powder particle size. Increasing the spray distance and/or using smaller particle size of Al powders improved the in-flight nitriding reaction. However, it was difficult to fabricate thick and dense AlN coatings with an increase in the spray distance and/or when using fine particles. Thus, the coatings thickness was suppressed because of the complete nitriding of some particles (formation of AlN particles) during flight, which prevents the particle deposition. Furthermore, the excessive vaporization of Al fine particles (due to increased particle temperature) decreased the deposition efficiency. To fabricate thick AlN coatings in the reactive plasma spray process, improving the nitriding reaction of the large Al particles at short spray distance is required to decrease the vaporization of Al particles during flight. This study investigated the influence of adding ammonium chloride (NH₄Cl) powders on the nitriding process of large Al powders and on the microstructure of the fabricated coatings. It was possible to fabricate thick AlN coatings at 100 mm spray distance with small addition of NH₄Cl powders to the Al feedstock powders (30 ??m). Addition of NH₄Cl to the starting Al powders promoted the formation of AlN through changing the reaction path to vapor-phase nitridation chlorination-nitridation sequences as confirmed by the thermodynamic analysis of possible intermediate reactions. This changes the nitriding reaction to a mild way, so it is more controlled with no explosive mode and with relatively low heating rates. Thus, NH₄Cl acts as a catalyst, nitrogen source, and diluent agent. Furthermore, the evolved gases from the sublimation or decomposition of NH₄Cl can prevent the Al particles coalescing after melting.     

ELECTROPLATING OF AMORPHOUS Al－Mn ALLOYS （I） KINETIC FEATURES OF ELECTRODEPOSITION OF PURE Al

ＥＬＥＣＴＲＯＰＬＡＴＩＮＧＯＦＡＭＯＲＰＨＯＵＳＡｌ－ＭｎＡＬＬＯＹＳ（Ｉ）ＫＩＮＥＴＩＣＦＥＡＴＵＲＥＳＯＦＥＬＥＣＴＲＯＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＯＦＰＵＲＥＡｌ￥ＺｈａｏＧｕａｎｇｗｅｎ；ＺｈｕＴｅｎｇ；ＬｉｕＬｉａｎｙｕ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ...     

Fabrication of AlN-TiC/Al composites by gas injection processing

1. Introduction Al-based metal matrix composites (MMCs) with ceramics like SiC, Al2O3, TiC, AlN, TiN, and TiB2 as the reinforcement phase have been widely studied by some researchers. It has been reported that TiC and AlN are particularly attractive because of good wettability and high stability with molten aluminum, high hardness, and elastic modulus [1-4]. To fabricate MMCs, various techniques have been developed. Among these, the in situ technolo- gies are particularly attractive b…     

纳米铝粉的固相化学还原法制备、表征及对ADN热分解性能的影响

以山梨糖醇酐三油酸酯(Span-85)作为过程控制剂,通过氢化铝锂还原无水氯化铝,采用高能机械球磨法制备了纳米铝粉(n-Al)。利用扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪及X射线光电子能谱(XPS)仪对其形貌和结构进行了表征。用差示扫描量热仪(DSC)对ADN(二硝酰胺铵)、n-Al/ADN的热分解反应特性进行了研究。结果表明:纳米铝粉属立方晶系,表面包覆有无定型Al2O3氧化物及部分表面活性剂Span-85,同时制备的纳米铝粉试样中含少量Al Cl3·6H2O杂质;此方法制备的n-Al粒子对ADN液化温度几乎没有影响,但放热分解温度明显增大,且ADN分解由多重峰变为单一的尖峰。