电解原铝中杂质元素镓的富集及净化机制研究

发布时间：2024-06-15 01:29

　　为了实现电解原铝中铝与杂质元素镓在高温状态下的去除净化,对电解原铝中镓的来源、赋存形式、分配系数等因素进行系统分析研究,找出原铝中镓含量的控制因素。试验结果表明:硼酸钠和NaCl+KCl系复合熔剂造渣除杂方法对杂质Ga的去除效率可达到40%左右;真空蒸发法可以降低杂质Ga的含量,但需要继续优化工艺参数,进一步提高去除效率。

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【部分图文】：

图1Al-Ga二元合金状态图

镓是一种稀贵金属，与铝位于同一主族。金属镓的熔点是29.8℃，固溶度为15%～20%，仅次于银和锌，易扩散到铝的晶界，从而降低铝的表面张力，产生与汞齐类似的LMF现象，降低原铝的抗拉强度和延伸率[2]。Al-Ga二元合金状态见图1。1.1铝电解生产过程中镓含量分析

图2不同杂质水平下的Ga的平衡分配系数

在高纯石墨坩埚中配制了电解质（分子比为2.3,Al2O3为3%），并配入20g原铝，分别测试在电解条件下和热还原条件下杂质镓的平衡分配系数。其测试结果见表2和图2。由表2和图2可知，在铝热还原条件下Ga的平衡分配系数K在0.1～0.3之间，即Ga在铝中的含量是其在电解质中含量的....

图3Al和Ga被不同气体氧化过程的△G与温度关系

通过热力学软件Factsage计算，Al和Ga被不同气体氧化过程的△G与温度关系如图3所示。由图3可知，Al和Ga与O2、Cl2、Br2、P、S等气体发生反应的△G均小于0，为可自发进行的反应。在同种氧化气氛下，Al反应的△G比其与Ga反应的△G更小，也就是说Al更优先被氧化。

图4镓元素反应原理示意图

熔剂处理效率与原始浓度的相关性见图5。图5熔剂处理效率与原始浓度的相关性

本文编号：3994717