原铝在离子液体中低温电解精炼的研究

发布时间：2021-12-09 07:58

　　采用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑氯铝酸盐为电解质,对原铝的低温电解精炼反应进行研究。根据电化学测试结果,系统考察了原铝中各主要元素的氧化过程,证明铝与主要杂质元素在离子液体中具有明显不同的初始氧化电位,能够通过恒电位电解法对原铝进行精炼提纯。在此基础上,通过两步电解法完成了杂质的高效分离,获得了最佳的反应条件。结果表明,经过0.2～0.4V和40～80℃下的电解精炼反应,可以得到纯度高于99.95%的精铝。 

【文章来源】：有色金属(冶炼部分). 2020,(05)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

40℃下由各种元素组成的不同工作电极在离子液体[Emim][Al2Cl7]中的线性扫描伏安曲线图

另一方面，在相同的电位下，产物杂质元素中锌的含量最高，其次是铜、铁、镁和硅。该结果证明了在第一步电解中已充分将原铝中的镁氧化分离，其他元素在第二步电解中也得到了较高程度的分离，这些元素含量的高低顺序与其氧化的先后顺序基本一致。其中，在电位0.2～0.4V下精炼获得的产物纯度可达到99.95%以上，电解精炼获得的铝产物的能谱图如图2所示。如表2所示，温度对铝的电解精炼反应有着较大的影响。在相同的条件下，随着温度的升高，产物中主要杂质元素的含量持续增长。根据研究，温度的升高一般会降低元素的氧化电位，从而使离子液体中的物质扩散和电荷传递增强[12-13]。在此情况下，杂质元素更易于被溶剂化并伴随着铝共同还原沉积，因此降低了产物的纯度。同时，当温度大于80℃时，受到较高温度下电化学副反应的不利影响，也往往导致了较低的纯度和电流效率。结果表明，可在40～80℃获得纯度高于99.95%的精铝。其中，在0.2V和40℃下得到的产物纯度最高，可达到99.995%。根据扫描电子显微镜的表征（图3），产物中的铝晶体致密、均一，具有较好的表面形貌。

如表2所示，温度对铝的电解精炼反应有着较大的影响。在相同的条件下，随着温度的升高，产物中主要杂质元素的含量持续增长。根据研究，温度的升高一般会降低元素的氧化电位，从而使离子液体中的物质扩散和电荷传递增强[12-13]。在此情况下，杂质元素更易于被溶剂化并伴随着铝共同还原沉积，因此降低了产物的纯度。同时，当温度大于80℃时，受到较高温度下电化学副反应的不利影响，也往往导致了较低的纯度和电流效率。结果表明，可在40～80℃获得纯度高于99.95%的精铝。其中，在0.2V和40℃下得到的产物纯度最高，可达到99.995%。根据扫描电子显微镜的表征（图3），产物中的铝晶体致密、均一，具有较好的表面形貌。综上所述，采用离子液体[Emim][Al2Cl7]为电解质，通过两步电解法可达到原铝低温精炼的目的，这主要归功于不同元素在氧化电位上的显著差异。其中，电位和温度是影响精炼效果的重要因素，适宜的反应条件是实现杂质元素高效分离的关键。在0.2～0.4V和40～80℃电解精炼可获得纯度高于99.95%的精铝。有关研究进一步加深了对离子液体中原铝低温电解精炼反应的认识，有利于技术的发展和工业化应用。

【参考文献】：
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本文编号：3530256