利用低價鋁氟化物歧化反應分解可以得到金屬鋁的特性,用焦炭作還原劑,在真空條件下,從鋁土礦中提取鋁進行了實驗研究。實驗得到:殘余壓力300Pa 以下時可以得到金屬鋁,溫度在1300～1550℃范圍內都可以得到金屬鋁。氧化鋁的還原率隨反應溫度的升高而升高,當溫度達1400 ℃時還原率達80 %以上,當溫度達1450 ℃時還原率超過81%。冷凝溫度在700～830℃區間,金屬鋁顆粒直徑達3～4mm。此工藝也可以用于從低品位含氧化鋁原料中直接提取金屬鋁。

　　冰晶石—氧化鋁融鹽電解法自發明以來,一直應用于鋁生產中,已有一百多年的歷史。在此期間,鋁電解的生產技術有了重大的發展,增大了電解槽的電流強度,提高電解槽的單位產能,強化電解生產,降低電解溫度;實現電解槽操作維護的機械化;革新集氣系統。正是這些技術的改進,使鋁產量有很大提高,中國年產超過1500 萬噸電解鋁^[1] 。我國已成為世界第一原鋁生產國,在世界鋁工業中具有舉足輕重的地位。雖然電解法有很大的改進,但仍然存在許多未能解決的問題^{[2-4 ]} : 工藝復雜、流程長,而且需大量的原料;電解所用的原料和材料等都很貴;投資大,年產量為10 萬噸的鋁廠需700kW的電解槽數百個;生產能耗大,在直接生產費用中,能耗費用高達50 %,使生產成本居高不下;并且我國鋁土礦含量豐富但質量不高,98 %以上為硬鋁礦,鋁硅比低,有高鋁、高硅、低鐵的特點造成鋁的成本高^[4-5] 。污染嚴重,環保差,電解鋁車間大氣中平均含氟量濃度超過國家衛生標準3～4 倍,同時氧化鋁生產中廢棄物赤泥每年數百萬噸,占用土地,還污染環境。人們從來沒有放棄研究新的方法來代替電解法的努力。研究低價化合物直接提取鋁的方法取得了一定的認識和進展^[6-11] 。本文對真空下用冰晶石從鋁土礦直接提取金屬鋁的新工藝進行了實驗研究。

1、實驗原料

　　鋁土礦:中州鋁廠鋁土礦,其主要成分見表1

表1 　鋁土礦主要成分

　　氟化物:工業冰晶石(Na3AlF6) (云南鋁廠提供) 。

　　還原劑: 焦炭,主要成分見表2。

4、結論

　　(1) 真空下利用低價氟化物從鋁土礦中直接提取金屬鋁在理論和工藝的角度是可行的,工藝簡單。

　　(2) 殘余壓力300Pa 以下時可以得到金屬鋁,溫度在1300～1550 ℃范圍內都可以得到金屬鋁,金屬鋁顆粒出現在從下而上的1 ,2 ,3 ,4 層冷凝器上,而且金屬鋁顆粒的大小從下而上變小。

　　(3) 氧化鋁的還原率隨著反應溫度的升高而升高,當溫度達1400 ℃時還原率達80 %以上,當溫度達1450 ℃時還原率超過81 %。

　　(4) 冷凝溫度在700～830 ℃區間,金屬鋁顆粒直徑達3～4mm。

　　(5) 在下一步的研究中可以探索冰晶石分解產物的循環使用,降低冰晶石的消耗。

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