為了實(shí)現(xiàn)電解原鋁中鋁與雜質(zhì)元素鎵在高溫狀態(tài)下的去除凈化,對(duì)電解原鋁中鎵的來源、賦存形式、分配系數(shù)等因素進(jìn)行系統(tǒng)分析研究,找出原鋁中鎵含量的控制因素。試驗(yàn)結(jié)果表明:硼酸鈉和NaCl+KCl系復(fù)合熔劑造渣除雜方法對(duì)雜質(zhì)Ga的去除效率可達(dá)到40%左右;真空蒸發(fā)法可以降低雜質(zhì)Ga的含量,但需要繼續(xù)優(yōu)化工藝參數(shù),進(jìn)一步提高去除效率。

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【部分圖文】：

圖1Al-Ga二元合金狀態(tài)圖

鎵是一種稀貴金屬，與鋁位于同一主族。金屬鎵的熔點(diǎn)是29.8℃，固溶度為15%～20%，僅次于銀和鋅，易擴(kuò)散到鋁的晶界，從而降低鋁的表面張力，產(chǎn)生與汞齊類似的LMF現(xiàn)象，降低原鋁的抗拉強(qiáng)度和延伸率[2]。Al-Ga二元合金狀態(tài)見圖1。1.1鋁電解生產(chǎn)過程中鎵含量分析

圖2不同雜質(zhì)水平下的Ga的平衡分配系數(shù)

在高純石墨坩堝中配制了電解質(zhì)（分子比為2.3,Al2O3為3%），并配入20g原鋁，分別測(cè)試在電解條件下和熱還原條件下雜質(zhì)鎵的平衡分配系數(shù)。其測(cè)試結(jié)果見表2和圖2。由表2和圖2可知，在鋁熱還原條件下Ga的平衡分配系數(shù)K在0.1～0.3之間，即Ga在鋁中的含量是其在電解質(zhì)中含量的....

圖3Al和Ga被不同氣體氧化過程的△G與溫度關(guān)系

通過熱力學(xué)軟件Factsage計(jì)算，Al和Ga被不同氣體氧化過程的△G與溫度關(guān)系如圖3所示。由圖3可知，Al和Ga與O2、Cl2、Br2、P、S等氣體發(fā)生反應(yīng)的△G均小于0，為可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。在同種氧化氣氛下，Al反應(yīng)的△G比其與Ga反應(yīng)的△G更小，也就是說Al更優(yōu)先被氧化。

圖4鎵元素反應(yīng)原理示意圖

熔劑處理效率與原始濃度的相關(guān)性見圖5。圖5熔劑處理效率與原始濃度的相關(guān)性

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