话说高纯铝

作者:              发布时间:2008-07-31


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Aluminium铝这一名词是从古罗马语alumen(明矾)衍生而来的。铝在自然界分布极广,地壳中铝的含量约为8%,仅次于氧和硅,位居第三。在80多种稳定的金属元素中铝的储量居首位。铝的化学性质十分活泼,所以只有在罕见的特殊条件下才可在自然界发现单质铝,否则,它总是以化合物的形式存在。自然界已发现的含铝矿物有250多种,主要有铝土矿、高岭土、明矾石等。铝自商业化生产以来,一直受到人们的高度重视,目前铝已成为第二大金属,2002年全球的原铝产量达26400kt,中国的产量达4450kt,成为世界第一大产铝国。↑↑↑ ↑

铝的诞生与电解法炼铝↑↑↑ ↑

1946年,波特(Pott)制得一种金属化合物,1876年莫万(Morveau)将此种氧化物称为氧化铝(英文为alumina,拉丁文为alumine)。初期生产的铝是用化学还原法制取的,1925年,丹麦化学家奥斯忒(H.C.Oersted)用钾汞齐还原无水氯化铝,获得一种灰色的金属粉末,在研磨时呈现银白色光泽,这就是第一次制得的铝。1827年,德国科学家沃勒(F.Wohler)用钾还原无水氯化铝,制得少量微细的金属铝粒;1845年,他将气态氯化铝通过熔融金属钾表面,获得了金属铝珠;1854年,法国化学家得维尔(Deville)用钠代替钾还原络合盐Na-AlCl3,制得金属铝。1855年,得维尔在巴黎世界博览会上首次展出了12块小小的铝锭,其总质量还不到1kg,使人们目睹了略呈灰色的铝的芳容,因为那些小铝块含有较多的杂质,且表面粗糙,不像现在的铝那样银光熠熠。那时铝的价格比黄金还贵。目前,只有7N(99.99999%Al)的极纯铝的价格才与黄金价格相差无几。1845年,在巴黎附近建成了世界上第一座化学还原法炼铝厂。↑↑↑ ↑

电解法炼铝之初,用蓄电池作电源,不能获得大电流,无法进行大规模实验,1883年,美国科学家布莱德里(Bradley)提出了电解冰晶石(Na3AlF6)-氧化铝熔融盐制取铝的设想,可惜没有付诸实施。3年之后的1886年,两位年轻的大学生--美国的霍尔(Hall)和法国的埃鲁(Heroult)分别同时在大洋彼岸独立地在实验室用冰晶石-氧化铝熔盐电解法制得约950℃的铝熔体,铸成了小铝块。霍尔制得的小铝锭现仍保存在美国铝业公司大厦的陈列室。他们都在各自的国家取得了专利。后来把这种炼铝法称为霍尔·埃鲁法。一直到现在,此法仍是提取铝的唯一的工业化生产方法。↑↑↑ ↑

1888年,霍尔在当时的美国冶金中心--匹兹堡市创建了世界首家铝电解厂,名为匹兹堡冶炼公司,即现在的世界铝业巨无霸--美国铝业公司(Aloca)的前身,霍尔自任总经理,从此他也发了大财。匹兹堡冶炼公司当时的铝产量为23kg/d,现在最大的铝厂--俄罗斯铝业公司(Rusal)的布拉茨克铝厂的日产量却高达2630t,为当年匹兹堡冶炼公司日产量的11万倍多。↑↑↑ ↑

发电机和输变电技术的发展,为铝电解法提供了可靠的电源和廉价的电能,促进了铝工业的飞速发展。瑞士冶炼公司也于1888年利用莱茵河的水电建成了欧洲第一家铝电解厂。以后各国相继采用该法炼铝,法国始于1889年;英国始于1890年建铝厂;德国与奥地利分别始于1899年;挪威始于1906年;意大利始于1907年;西班牙始于1927年;前苏联始于1931年新中国第一块原铝锭于1954年诞生于抚顺铝厂,该厂从此成为中国轻金属工业的摇篮。↑↑↑ ↑

原铝、精铝与高纯铝↑↑↑ ↑

在未谈及高纯铝的性能、提取方法与应用之前,有必要介绍一下原铝、精铝、高纯铝与再生铝定义,对我们全面了解高纯铝大有帮助。↑↑↑ ↑

原铝(Primaryaluminum):又称一次铝,是通过霍尔-埃鲁电解法生产的铝熔体,即从电解槽内吸出的铝水。↑↑↑ ↑

纯铝(aluminum):铝含量最少为99%,并且其他任何元素的含量不超过规定的界限值的金属铝,实质上也就是原铝。↑↑↑ ↑

中国有些铝厂如包头铝业有限责任公司可以生产99.90%的原铝。↑↑↑ ↑

精铝(Refinedaluminum):用特殊冶炼方法获得的纯度不小于99.95%的金属铝。在中国,所谓特殊冶炼方法指的是三层电解法。根据GB/T8644-2000,中国用三层法生产的精铝有4种。↑↑↑ ↑

高纯铝(Highpurealuminum):所谓高纯铝一般没有明确的定义,不同的国家对高纯铝有不同的定义。↑↑↑ ↑

中国:中国将重熔用铝锭分为三级:↑↑↑ ↑

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纯铝↑        ↑99.00%≤铝含量≤99.85%↑↑↑ ↑

精铝↑        ↑99.95%≤铝含量≤99.996%↑↑↑ ↑

高纯铝↑            ↑铝含量>99.996%↑↑↑ ↑

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日本:根据日本工业标准(JIS),将高纯铝定义为铝含量大于99.95%的铝,也可以认为凡是经过精炼的原铝皆是高纯铝。日本JISH2111将精铝(高纯铝)分为3种:↑↑↑ ↑

日本精铝标准成分(JISH2111)(%)↑↑↑ ↑

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种类↑↑↑↑ ↑

Si↑↑↑↑↑ ↑

Fe↑↑↑↑↑ ↑

Cu↑↑↑↑↑ ↑

Al↑↑↑↑↑↑ ↑

特种↑↑↑↑ ↑

<0.002↑↑↑↑↑ ↑

<0.002↑↑↑↑↑ ↑

<0.002↑↑↑↑↑ ↑

>99.995↑↑↑↑↑↑ ↑

一级↑↑↑↑ ↑

<0.005↑↑↑↑↑ ↑

<0.005↑↑↑↑↑ ↑

<0.005↑↑↑↑↑ ↑

>99.990↑↑↑↑↑↑ ↑

二级↑↑↑↑ ↑

<0.020↑↑↑↑↑ ↑

<0.020↑↑↑↑↑ ↑

<0.010↑↑↑↑↑ ↑

>99.950↑↑↑↑↑↑↑↑ ↑

    ↑美国:美国有关标准没有对高纯铝下明确的定义,也没有通用的名称,但一般对各种纯度铝给予如下规定:↑↑↑ ↑

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Al%↑↑↑↑↑ ↑

名称↑↑↑↑↑ ↑

99.50↑↑↑~↑↑99.79↑↑↑↑↑ ↑

工业纯铝↑↑(commercial pure Al)↑↑↑↑↑↑ ↑

99.80↑↑↑~↑↑99.949↑↑↑↑↑ ↑

高纯铝↑↑(high pure Al)↑↑↑↑↑↑ ↑

99.950↑↑↑~↑↑99.9959↑↑↑↑↑ ↑

次超高纯铝↑↑(subsuper high pure Al)↑↑↑↑↑↑ ↑

99.9960↑↑↑~↑↑99.9990↑↑↑↑↑ ↑

超高纯铝↑↑(super high pure Al)↑↑↑↑↑↑ ↑

99.9990↑↑↑以上↑↑↑↑ ↑

极高纯铝↑↑(extreme high pure Al)↑↑↑↑↑↑ ↑

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实际上,在美国将纯度≥99.90%的铝皆称为高纯铝。↑↑↑ ↑

挪威及德国:挪威与德国将以99.7%原铝为原料经三层电解法(3-LayerElectrolyticRefiningProcess)或偏析法(SegregationProcess)精炼的铝称为高纯铝。通常欧洲各国都是这样定义的。↑↑↑ ↑

高纯铝的表示方有两种:直接写出成分,如99.95%、99.999%、99.996%等;用↑↑“↑↑↑数字与N↑↑”↑↑↑或↑↑“↑↑↑数字+N+数字↑↑”↑↑↑表示,如4N(99.99%)、5N、4N6(99.996%)等。若其成分位于4N与5N之间,也可写成↑↑“↑↑↑4N+↑↑”↑↑↑。↑↑↑ ↑

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