高纯铝的精炼工艺研究及生产现状

高纯铝的精炼工艺研究及生产现状

李永奇

新疆众和股份有限公司，新疆 乌鲁木齐 830013

摘要：高纯铝比原铝具有更好的导电性、韧性、反光性和耐腐蚀性，在电子、航空、交通能源、光学、化工等领域有着广泛的应用前景，本文主要对国内外高纯铝进行了几种精炼操作，包括直接清洗法、电化学精炼法。总结和分析了我国高纯铝的研究和生产现状。

关键词：高纯铝；精炼工艺；研究；生产现状

前言：

精铝和高纯铝具有良好的塑性、导电性、反光性、耐腐蚀性和极低的渗透性，它们在电子、能输、计算机、节拍、天文等领域都有，化工及其他工业，目前，电子薄膜中高纯铝的使用率约为78%，其他方面约为20%。国内外研究人员开展了多种研究工作，发展迅速。目前，德国、美国、日本、法国、俄罗斯等国都有较高的铝纯度生产能力，主要用于先进工业技术。但是，中国的高纯铝生产商很少，高纯度产品的生产处于盲目状态。因此，我国迫切需要加强对高纯铝生产技术的研究与开发，这对我国轻金属工业的发展具有重要意义，对于拓展产业链、提升产品附加值、拓展梦想具有重要意义。

一、我国目前高纯铝企业的生产现状

中国、日本、德国和俄罗斯是世界上高纯铝的主要生产国。其中日本在高纯铝生产、偏析熔炼工艺和相对先进的生产技术方面处于世界领先地位。将用于高纯度的生产铝。近年来，我国社会经济发展迅速，高新技术产业已成为世界铝生产、消费和出口的大国。我国是世界第二大高纯铝生产国，生产技术比较先进，特别是采用了三层电解精炼和偏析熔炼工艺。目前生产高纯铝的企业很多，特别是新疆中和股份有限公司、包头铝业股份有限公司、贵州铝业有限公司、山西冠鲁铝业有限公司、霍梅鸿俊高精度铝业有限公司、宜都东阳光铝业有限公司。

（一）新疆众和股份有限公司

生产的高纯铝是国内市场80多年来生产加工最早、规模最大的高纯铝生产加工企业，生产4N~6N高纯铝罐。2003年在2005年研制的80kA电解槽基础上，采用三层电解处理方法成功地研制出高纯度65ka铝电解槽。各项指标均达到国际水平。年产35万吨高纯铝生产线，拥有多项自主知识产权。在生产、成本和控制方面，我们处于世界领先水平，这是中国最大的三层电解精炼生产线。在近年来，公司充分利用高纯铝生产工艺，参与了偏析熔炼和三层电解液精炼的融合，取得了显著进展，具有工业化生产的能力。公司优化了煤、电、铝、高纯铝、电子铝箔、电极箔完整的产业链，生产技术水平很高，经济效益和社会效益是非常可观的，但节能环保工作必须提高。

（二） 包头铝业有限责任公司

采用法国分公司普吉铝业有限公司的冶炼工艺，生产出纯度超过99.996%的优质铝约93种，产品质量优于日本住友化学企业和挪海德鲁铝业有限公司。包头铝业集团目前的高纯铝生产能力为2万吨/年，由于原料和生产条件的限制，最大年产量为18万吨/年，是目前世界上最大的高纯铝生产厂家，包头铝业集团产品符合当前环保生产的要求，广泛应用于电子铝箔、集成电路、高纯粉体加工、激光材料、航空材料、铸造等行业，其中铝箔行业的电子产品销售额达80%以上。

（三）贵州铝业股份有限公司

目前拥有40多个产品，主要由氧化铝、电解铝、铝制品和碳素制品组成，并首次开发出砂铝，高纯铝产品纯度为4N~5N。2003年，日本引进三层电解精炼工艺，虽然现代三层液电精炼的能耗大幅增加，但生产成本甚至高于偏析熔炼法。

（四）山西冠铝有限公司

年产电解铝约11万吨。采用三层电解精炼工艺生产高纯铝，生产能力1万t/a，从日本住友公司引进关键技术设备，开发出66台铝精炼罐，于2004年建成投产。

（五）霍煤鸿骏高精密铝业有限公司

公司由七家公司共同出资，主要生产高纯度铝箔及其电子产品。是中国唯一一家生产各种电子铝膜的公司。生产规模只次于到新疆中河。高纯铝的生产也用于电解，有高纯度铝箔生产能力，分别为12000吨/年和300000吨/年.

（六）宜都市东阳光铝业有限公司

2005年投产36套三层液电解精炼精炼铝电解槽，年生产能力5000吨/年，产品不对外销售，只自用。公司主要生产高纯铝、精炼箔、腐蚀箔、铝箔等产品，自主开发电容器设备，是国内最完整的铝深加工企业。自2007年以来，其控股子公司东阳光精细铝箔有限公司，包头铝业集团4n6高纯铝目前可生产高品质电子精细薄膜的产能为20000 t/a，中高档印刷薄膜产能达到2600万m²/A。

二、高纯铝的精炼工艺

优质铝具有优良的物理和化学特性。从20世纪开始，国内外研究人员开始研究高纯铝的精炼和清洗技术，将其分为直接净化、电化学精炼和偏析熔炼三种类型。

（一）直接净化法

这种方法通常用于高纯铝或非金属固体和气体杂质的精炼前，将铝中的一些金属单元在铸造前的时间分为溶剂清洗、气体清洗、磁场清洗和真空清洗。

（二）偏析法

目前只有美国、法国、挪威、俄罗斯、日本和中国拥有偏析法技术。从上世纪末开始，日本是偏析法技术发展最快的国家。为了降低铝含量，我们不得不在三段式流程的困境下消化吸收引进的偏析法技术。日本有五家公司可以使用不同级别的偏析法技术。可以说，日本公司是世界上改进偏析法技术的前沿。

偏析法原理：在熔融金属凝固过程中，首先要凝固的是在冶金中，纯度最低的部分成为偏析。偏析方法就是利用这一原理将杂质部分从杂质较少的部分分离出来，除去杂质较少的部分，以获得高纯度的铝。

（三）三层液电解法

一般来说，99.99%的铝是通过三层精炼电解而成。经过多年的技术进步，以及随着铝质量的不断提高，一些铝厂可以用三层液态铝电解槽来精炼铝，纯度高达99.99%以上。

该方法的原理是利用电解液中金属元素的不同电极电位来生产高纯铝。例如铁、硅、铜、锌等，金属不经历阳极溶解，而杂质如Na、CA、Mg比铝更负电性，不在阴极上而残留在电解液则保留下来。电解液也有一定的挥发性，随着电解液电池生产时间的延长，会吸收部分电解液，世界上铝电解槽三层精炼的趋势是：增加电解液厂的电能，降低精铝电解质装置的电密度，为了提高精铝生产过程的机械化和自动化程度，应采用高阳极炭块、新的进料和储存材料来增加热防护，降低阳极电压，减少热损失，降低电耗。

三、高纯铝的市场价值

高纯铝箔用于制造电子工业中的电解铝电容器，高纯铝的消耗量约占高纯铝产量的80%。它在其他行业，如硬盘基板、耐热合金添加剂、照明设备、超导稳定器、半导体线等，使用量约为20%。

随着我国电子工业的发展，对高纯铝的需求逐年增加。目前，我国高纯铝生产能力为81000吨/年，高纯铝箔加工能力超过5万吨/年。除此之外，电动汽车还广泛应用于通信、家电、电子、航空等传统产业，以及轨道交通、平板电视、太阳能、风电电池等环保节能领域。近年来，电子铝箔的供应日趋紧张，尤其是高质量的电子铝箔更是市场上产品的严重短缺。2008年，中国决定进口铝箔，占薄膜总收入的53.5%。进口铝箔主要用于生产电解铝电容器，占40.9%，进口铝箔主要来自日本。2007年，在国家政策和市场需求快速增长的推动下，我国公布了外商直接投资目录，将中、优质电容器和电容器铝箔项目列为外商投资项目的支持。2008年，在建电子铝箔产能约11.3万吨/年。电解铝深加工不仅给企业带来了经济效益，也为工业发展带来了更多的机遇和空间。产业链的构建将带动整个产业的全面发展。这就是为什么一些日本铝业公司认为，只有建设高纯度铝生产线才不会长期受益。只有将高纯度的铝直接加工成铝箔，然后再加工成电解电容器，他们才能拥有最大的竞争力。

四、结束语

在目前的市场上，竞争日益激烈，产能过剩。因此，铝工业必须寻求新的发展方向，规避风险。目前的生产现状是通过对858以上的高纯铝进行三层电解精炼，并进行密封精炼。随着科学技术和生产技术的发展，经过多次清洗和偏析，可以生产纯度大于5N的高纯铝。降低产品成本和应用速度将使高纯铝成为工业发展的新方向。

参考文献

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