CN109609779B - 一种利用真空蒸馏进行原铝除镓的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用真空蒸馏进行原铝除镓的方法，按以下步骤进行：(1)将原铝置于真空熔炼炉内，抽真空至气压为0.1～20Pa；(2)升温，保持压力在0.1～20Pa；900～1100℃时保温熔炼，原铝中的镓被蒸发进入冷凝器；(3)随炉冷却。本发明以含镓原铝为原料，可以简单有效地实现铝的冶炼提纯，得到含镓小于50ppm的净化铝；生产过程中没有废气产生，对环境无污染。

Description

一种利用真空蒸馏进行原铝除镓的方法
技术领域
本发明冶金材料技术领域，特别涉及一种利用真空蒸馏进行原铝除镓的方法。
背景技术
现代铝冶炼工业中由冰晶石-氧化铝熔盐电解法所生产的原铝，经过净化、澄清和除渣之后铸成铝锭；原铝的纯度一般在99.5～99.8％之间，其中含有的杂质包括铁、硅、铜、钒、镓、钙以及少量非金属杂质等；其中杂质镓是由原料氧化铝带入的。
镓和铝在化学参数方面有许多相似性，常以类质同象置换的形式进入含铝矿物中，在铝土矿中密切共生；在氧化铝生产过程中，镓主要是由铝土矿带入流程；拜耳法处理铝土矿过程中，镓主要以镓酸钠的形式富集与蒸发母液中，少部分进入氧化铝；烧结法处理铝土矿时，镓则富集在碳酸化分解返回母液中，少部分进入氢氧化铝；镓由氧化铝带入电解铝过程中，离子态的镓在阴极优先于铝析出，而镓在铝中有很高的固溶度，最高可达20％，所以析出的镓会固溶进入铝中；杂质镓的存在一方面降低了电解过程的电流效率，另外一方面降低了原铝的纯度，为后续铝加工和使用质量产生不利影响；微量的镓会降低铝的耐腐蚀性，提高铝对氯离子的敏感性，还会降低铝的导电性。
现有生产工艺中主要是在氧化铝生产的种分母液中将镓进行富集分离，避免镓进入氧化铝产品中；在实际生产过程中，如果铝土矿中镓的含量非常少，很多企业往往会省略镓的去除过程，或者镓的去除不彻底，都会造成下游流程电解生产的原铝含有杂质镓；由于镓和铝在化学性质相似，一般的铝净化方法如氯化法、氧化法、沉淀法、熔剂净化法等都难以将铝中杂质镓去除；而电解精炼、偏析熔炼等方法的成本又比较高，难以实现大规模工业应用；目前针对原铝中的镓的除杂方法还没有文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用真空蒸馏进行原铝除镓的方法，采用真空蒸馏处理含镓原铝，利用沸点差分离镓，在不产生污染的同时，通过简单的工艺对铝提纯。
本发明的方法按以下步骤进行：
1、将原铝置于真空熔炼炉内，对真空熔炼炉抽真空至气压为0.1～20Pa；真空熔炼炉外部连接有冷凝器；
2、开启真空熔炼炉升温，升温过程中保持压力在0.1～20Pa；温度升至900～1100℃时保温熔炼，时间1～5h；熔炼过程中，原铝中的镓被蒸发，然后进入真空熔炼炉外部的冷凝器；
3、熔炼结束后物料随炉冷却至常温，获得净化铝。
上述的净化铝中镓的含量小于50ppm。
上述的原铝中镓的含量在200～500ppm。
本发明的原理为：铝的沸点高于镓的沸点，在低压条件下二者的沸点均会降低；在一定的低压条件下，使温度保持在高于镓的沸点而低于铝的沸点时，镓会在气相中富集，然后可将气相冷凝回收；而在液相中镓的含量减少，到达液相除杂的效果；在真空炉内镓挥发，不挥发的铝留在刚玉坩埚内；挥发的气相在冷凝器中冷凝回收；由于在低压条件下，真空炉中没有氧及氧化气氛，金属均为单质，不会被氧化
本发明以含镓原铝为原料，可以简单有效地实现铝的冶炼提纯，得到含镓小于50ppm的净化铝；生产过程中没有废气产生，对环境无污染。
具体实施方式
采用的原铝中铝的质量含量为99.75％，镓的含量为200～500ppm。
本发明实施例中镓含量的测试方法为电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)。
实施例1
原铝中镓的含量为265ppm；
将原铝置于真空熔炼炉内，对真空熔炼炉抽真空至气压为0.1Pa；真空熔炼炉外部连接有冷凝器；
开启真空熔炼炉升温，升温过程中保持压力在0.1～20Pa；温度升至900℃时保温熔炼，时间5h；熔炼过程中，原铝中的镓被蒸发，然后进入真空熔炼炉外部的冷凝器；
熔炼结束后物料随炉冷却至常温，获得净化铝，净化铝中镓的含量21ppm。
实施例2
方法同实施例1，不同点在于：
(1)原铝中镓的含量为369ppm；
(2)对真空熔炼炉抽真空至气压为5Pa；
(3)温度升至1000℃时保温熔炼，时间3h；净化铝中镓的含量27ppm。
实施例3
方法同实施例1，不同点在于：
(1)原铝中镓的含量为482ppm；
(2)对真空熔炼炉抽真空至气压为20Pa；
(3)温度升至1100℃时保温熔炼，时间1h；净化铝中镓的含量47ppm。

Claims (1)

1.一种利用真空蒸馏进行原铝除镓的方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)将原铝置于真空熔炼炉内，对真空熔炼炉抽真空至气压为0.1Pa；真空熔炼炉外部连接有冷凝器；原铝中镓的含量在265ppm，铝的质量含量为99.75%；
(2)开启真空熔炼炉升温，升温过程中保持压力在0.1～20Pa；温度升至900℃时保温熔炼，时间5h；熔炼过程中，原铝中的镓被蒸发，然后进入真空熔炼炉外部的冷凝器；
(3)熔炼结束后物料随炉冷却至常温，获得净化铝；净化铝中镓的含量21ppm。
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