[发明专利]一种真空碳热还原从氧化铝提取金属铝的方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种真空碳热还原从氧化铝提取金属铝的方法，属于真空冶金技术领域。

二、背景技术：

铝的工业化生产主要是采用冰晶石、氧化铝熔盐电解法。尽管在过去的100年里，人们已经在氧化铝的生产及电解铝的生产等方面取得了很多的成果，但电解炼铝生产过程仍存在着很多的问题，如：需要氧化铝、氟化盐、碳素材料等昂贵原料，设备投资大，单槽产量低，吨铝成本高，温室气体排放量大等。因此一直以来都有很多科研工作者都在从事非电解的炼铝新方法的研究，其中之一为低价化合物歧解法炼铝。

公知的低价氯化物歧解法从含氧化铝及含氧化铝的矿物中直接提取金属铝的原理是将氧化铝或含铝的矿物与还原剂混合后，在一定的真空度与高温下与三价铝化合物发生反应得到低价铝化合物与一氧化碳，在较低的温度下低价铝化合物发生分解得到金属铝和三价铝的化合物，而其它的成分则留在反应残渣中。由此将金属铝从氧化铝中还原出来，或从矿石中将金属铝提炼出来，具体可以用下列反应方程式来表示：

Al₂O₃(s)+AlCl₃(g)+3C(s)→3CO(g)+3AlCl(g)

3AlCl(g)→AlCl₃(g)+2Al(l，s)

总反应方程式：Al₂O₃(s)+3C(s)→2Al(l)+3CO(g)

在专利文献ZL200510011067.6中公开了一种真空下从含氧化铝原料中用低价氯化铝分解法炼铝，他所选用的原料为工业氧化铝(含Al₂O₃92.99％)及铝土矿(含Al₂O₃75.0％)，木炭及煤作碳质还原剂，三氯化铝作氯化剂，在真空压力为5-40Pa与50-100Pa的条件下，分别在1300℃与1500℃反应100-120分钟得到纯度为98.46％(回收率70％)与95.82％(回收率68％)的金属铝。另外，专利ZL200910094094公布了一种低价氟化物歧化分解从工业氧化铝及铝土矿中提取金属铝的方法，该法采用工业氧化铝、铝土矿为原料，辅以煤或焦炭为还原剂，使用冰晶石或工业氟化铝为氟化剂，在体系压力为10-500Pa的真空炉内进行，温度在1300-1700℃，反应时间60-120min的条件下得到低价氟化铝气体(AlF)，低价氟化铝气体(AlF)在600-900℃的低温区歧化分解得到金属铝与三氟化铝，获得的金属铝纯度为92.5％，三氟化铝的回收率达到78％以上。上述低价氯化铝与低价氟化铝歧化分解法提取金属铝，由于氧化铝的碳热过程未恒温一定时间而进行氯化、氟化反应使得金属铝的直收率不高。