Рафиниране на алуминий
Средният слой е разтопен електролит (смес от флуориди и хлориди на барий, натрий, алуминий, калций, магнезий) с плътност 2,7·10 3 kg/m 3 . Един от възможните състави на електролита (тегл.%): 60BaCl2, 23AlF3, 12 – 17NaF, до 4%NaCl. Температурата на топене на такъв електролит е 720 - 730С.
Третият, горният слой е разтопен рафиниран алуминий (плътност 2,35·10 3 kg/m 3 ), който служи като катод.
По време на електролиза такива примеси в рафинирания метал катоCu,Fe,Si,Zn,Tiостават в анодната сплав,Na,Ca,Mgпреминават в електролита.
Текущият добив на алуминий по време на рафиниране при промишлени условия (плътност на тока 4,5 - 7,5 kA / m 2 (0,45 - 0,75 A / cm 2)) е 95 - 98%.
Срокът на експлоатация на електролитната клетка за рафиниране на алуминий е 4-5 години. Съвременните промишлени вани за получаване на рафиниран алуминий са проектирани за сила на тока от 25 - 70 kA. Специфичен разход на постоянен ток 17370 – 19830 kWh/t. Разходът на материали за получаване на 1 тон рафиниран алуминий е (в kg): суров алуминий 1020 - 1030, графит 12 - 17, мед 10 - 16, бариев хлорид 27 - 41, криолит 16 - 23, алуминиев флуорид 4 - 13.
Електролитното рафиниране на алуминий е един от най-енергоемките процеси в металургията на леките метали, като 93–95% от използваната енергия се изразходва за поддържане на топлинния режим на електролизера.
Важни задачи са да се намали специфичната консумация на енергия и да се намерят нови облицовъчни материали вместо магнезит, което ще увеличи експлоатационния живот на електролизерите и ще намали прехода на примеси към алуминий.
Алуминият е необходим за производството на полупроводникови материаличистота 99.9999 - 99.999990%Al, което не се постига чрез електролитно рафиниране. Дълбокото пречистване на алуминий се извършва чрез зоново топене или дестилация чрез субфлуорид. Пречистването чрез зоново топене се основава на различната разтворимост на примесите в твърд и течен алуминий. По време на втвърдяването алуминиевите кристали съдържат по-малко примеси от течната фаза.
Методът за дестилация на алуминий се основава на взаимодействието на алуминия сAlF3 при висока температура (1000 - 1050С) с образуването на летлив монофлуорид. Парообразният AlF, след което попада в "студената" зона (700 - 800С), се разлага.
За да се получи метал с чистота 99,999%, понякога се използва процесът на електролитно рафиниране в органични среди. За да се осигури чистота от 99,9999%, се извършва допълнителна зонова рекристализация. Първият процес протича в електролит, съдържащAlF3 2Al(C2H5)3 и толуен (1:1) при 100С. Катодната плътност на тока е 30 A/m 2 и напрежението на ваните е 1,0 - 1,5 V, междуелектродното разстояние е 3 cm, ефективността на тока е близо до 100%.