Получение алюминия особой чистоты (АОЧ)

Примеси, у которых К < 1, концентрируется в расплаве, меньшая часть их переходит при кристаллизации в твердую фазу. И часть слитка, затвердевающая в последнюю очередь (зона II на рис. 1), будет обогащена примесью, а остальная часть (зона I) будет очищена от данной примеси.

Наоборот, при К > 1 примесь сосредоточится в части слитка I, и ее количество в части слитка II будет непрерывно уменьшаться, пока не станет исчезающе малым.

Значит, в первом случае чистым будет конец слитка I, а во втором случае - конец слитка II. Если же в металле присутствуют примеси того и другого типа, то наиболее чистой будет его средняя часть.

1 — кварцевая труба; 2 — графитовая лодочка; 3 - нагреватель; 4 — загрязненный алюминий;

5 - расплавленная зона; 6 - очищенный алюминий

Рисунок 15.3- Схема очистки алюминия зонной плавкой

К примесям с величиной К < 1 принадлежат Be, Са, Со, Сu, Fe, Li, Mg, Ni, Sb, К, Si, Sn, Zn, Cd, Bi, Pb. К примесям, имеющим К > 1, относятся Nb, Та, Cr, Mo, Ti, V, W, Zr. Примеси Мn и Sc имеют К = 1, поэтому при зонной кристаллизации от этих металлов алюминий почти не очищается.

Технология зонной перекристаллизации заключается в следующем. Слиток алюминия марок А95-А995, протравленный смесью чистых соляной и азотной кислот, помещают в предварительно обожженную в вакууме графитовую лодочку. Лодочку со слитком загружают в кварцевую трубу, в которой создают вакуум. Снаружи вдоль кварцевой трубы движется нагреватель, создающий узкую расплавленную зону на слитке, перемещающуюся вместе с нагревателем. Длина слитка около 1 м, поперечное сечение - трапеция. Длина расплавленной зоны 25-30 мм, скорость перемещения 1 мм/мин. Число повторных перемещений (проходов) вдоль слитка 12-15. Температура расплавленной зоны 750 °С. Средняя часть слитка алюминия имеет чистоту, приближающуюся к 99,9999 % Аl.

Контрольные вопросы

1) Методы рафинирования металла

2) Сущность трёхслойного способа рафинирования алюминия

3) Технология электролитического рафинирования алюминия

4) Конструкция электролизёра для получения АВЧ

5) Обслуживание электролизёра АВЧ

6) Параметры работы электролизёра АВЧ