[發(fā)明專利]一種離子液體電解質體系低溫恒流多級電解制取鋁的方法

有效

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• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111074300B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 吳君石;弭永利
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: C25C1/02
• 分類號: C25C1/02;C25C7/06
• 代理公司: 廣東創(chuàng)合知識產權代理有限公司 44690
• 代理人: 趙瑾

本發(fā)明屬于電解鋁技術領域，一種離子液體電解質體系低溫恒流多級電解制取鋁的方法，包括以下步驟：在低氧低水條件下，將無水氯化鋁混合于咪唑氯鹽型離子液體中，制得氯鋁酸型離子液體電解質；在惰性氣體保護下，將電解電極插入液封后的所述氯鋁酸型離子液體電解質中，進行五級電解精煉：以純度95%的鋁片作為所述電解電極的陰極，以鉑片或鋁合金材料作為一級電解的陽極，將n級電解后的陰極作為n+1級電解的陽極，每級施加恒定電流電解，經五級電解后的陰極產物即為純度高于99.8%的高純鋁。本發(fā)明能耗低，綠色環(huán)保，電解效率高，所得產物鋁質量純度高。

技術領域

本發(fā)明屬于電解鋁技術領域，涉及一種離子液體電解質體系低溫恒流多級電解制取鋁的方法。

背景技術

高純鋁是一種銀白色，表面光潔，具有清晰結晶紋且夾雜含量極低的超精鋁。在工業(yè)中，通常把純度（質量純度）大于99.8%的純鋁稱為高純鋁（Highpurity Aluminium)。其具有低的變形抗力、高的電導率及良好的塑性等特性，正是由于其優(yōu)異的性能使得高純鋁在制備超級合金、集成電路配線、光電子存儲媒體等方面起著不可估量的作用。已被廣泛應用于航空航天、精密儀器以及電子信息等高新技術和科學研究領域。

關于高純鋁的制備，在工業(yè)中一般通過三層液電解法和偏析法對原鋁進行精煉，進而得到純度大于99.8%的高純鋁。其中三層液電解法制取高純鋁的原理是利用低純度原鋁中的雜質元素與鋁元素的電極電位差異而實現(xiàn)鋁的提純。該方法起步早，工藝成熟，是目前高純鋁制備的主流工藝，但這種方法要求的反應溫度在700℃以上，且電解能耗高達12-18×10³ kW·h/t-Al，此外還伴隨有大量氟化物的產生。如今由于三層液電解法存在高能耗、高污染等問題，其發(fā)展極為受限。偏析法又稱為凝固提純法，該方法是利用雜質元素和鋁元素在熔融狀態(tài)下平衡分配系數(shù)的不同即鋁熔體冷卻凝固過程中產生的偏析現(xiàn)象而使原鋁得到精煉提純進而得到高純鋁，偏析法具有投資少，能耗低（3.0-5.0×10³ kW·h/t-Al）等優(yōu)點，但與三層液電解法相比，其在生產過程中存在有二次污染現(xiàn)象且生產效率低，通常需要進行幾次甚至幾十次的重復操作，才能獲得合格的產品。

針對以上我國高純鋁制備工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，本發(fā)明提出了一種利用離子液體多級制備高純鋁的方法，與傳統(tǒng)工藝不同，利用離子液體多級電解制備高純鋁的方法對于降低高純鋁制備過程中的能耗，提高生產效率，消除環(huán)境污染等方面具有積極的意義。

結合發(fā)明人的研究結果，提出了以鋁合金材料作為電解電極，多級制備高純鋁的方法。目前隨著我國建筑行業(yè)的高速發(fā)展，鋁合金材料的使用量也逐年遞增，與此同時也產生了大量的廢棄鋁合金產品，從這些廢棄鋁產品中回收鋁不僅可以大大降低鋁的生產成本，還可以使得鋁土礦這種不可再生資源得到良好的循環(huán)利用，而利用離子液體多級電解法從廢舊鋁合金材料中回收制備高純鋁，不僅可以保護環(huán)境，節(jié)約能源，降低能耗，還可以得到具有高附加值的高純鋁產品，具有廣闊的發(fā)展空間。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種離子液體電解質體系低溫恒流多級電解制取鋁的方法，該方法能耗低，綠色環(huán)保，電解效率高，所得產物鋁質量純度高。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種離子液體電解質體系低溫恒流多級電解制取鋁的方法，包括以下步驟：

a.在水氧含量＜1ppm的低氧低水條件下，將無水氯化鋁混合于咪唑氯鹽型離子液體中，制得氯鋁酸型離子液體電解質；

b.在惰性氣體保護下，將電解電極插入液封后的所述氯鋁酸型離子液體電解質中，進行五級電解精煉：以純度95%的鋁片作為所述電解電極的陰極，以鉑片或鋁合金材料作為一級電解的陽極，將n級電解后的陰極作為n+1級電解的陽極（n=1、2、3、4），每級施加恒定電流電解，經五級電解后的陰極產物即為純度高于99.8%的高純鋁。