Очистка алюминия от примесей

Для очистки от неметаллических и газообразных примесей, а также от соединений натрия, магния и кальция расплавленный алюминий продувают хлором и отстаивают в электропечах. При этом идет реакция:

2Al + 3Cl₂ à 2AlCl₃

процесс идет при температуре 700 ⁰С. В этих условиях AlCl₃ находится в газообразном состоянии. При прохождении через расплавленный алюминий пузырьков AlCl₃ они адсорбируются на частицах глинозема, фторидах металлов и угле. Пузырьки вместе с твердой фазой поднимаются наверх и образуют на поверхности рыхлый серый слой, который удаляют. Кроме того, пропускание хлора способствует удалению газов из металла. После очистки содержание Al составляет 99,5 – 99,8 %. Для большинства потребителей он пригоден, но иногда требуется более чистый алюминий, и тогда его подвергают более глубокой очистке зонной плавкой, либо дистилляцией через субсоединения.

Зонная плавка

Зонная плавка основана на том, что растворимость примесей в твердом металле ниже, чем в расплавленном. Для зонной плавки из алюминя отливают прутки диаметром 15-20 мм и длиной 250-300 мм. Один пруток кладут в лодочку из очень чистого графита. Лодочку помещают в кварцевую трубку, в которой создают вакуум (остаточное давление 10^{-4 мм.рт.ст.) – для предотвращения окисления алюминия.}

Вокруг кварцевой трубки помещают кольцевой индуктор, соединенный с источником электрического тока высокой частоты. Под индуктором пруток расславляется, и возникает зона жидкого алюминия.

Индуктор передвигают вдоль прутка со скоростью 1мм/мин. После 10-15 прогонов пруток извлекают и 80-100 мм отрезают. Остальная часть содержит 99,9999% Алюминия.

Дистилляция через субсоединения

Очистка через субсоединения протекает при пропускании парообразного хлорида или фторида алюминия над расплавленным алюминием при температуре более 1000⁰С. В этих условиях алюминий взаимодействует с хлоридом алюминия по реакции:

AlCl₃ + 2Al ↔ 3AlCl

При понижении температуры до 700-800⁰С идет обратная реакция, то есть AlCl разлагается на металлический Al и AlCl₃. Примеси не перегоняются. Содержание алюминия после очистки этим методом составляет 99,99999 %.

Источники пылегазообразования и очистка