铝土矿真空碳热还原实验研究

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1、铝土矿真空碳热还原实验研究摘要：铝土矿真空碳热还原氯化歧化分解制备金属铝方法是一种新型的非电解制铝方法。本文针对铝土矿真空碳热还原氯化歧化分解制备金属铝的真空燄热还原过程进行了实验研究。研究发现，铝土矿的真空脱水过程较常压下提前。在1473K〜1573K温度范圉内，发牛二氧化硅与碳牛成碳化硅的反应以及莫来石与碳牛成碳化铝和碳化硅的反应，得到的碳化铝与碳化硅反应牛成AI4SiC4o渣相屮主要存在的物相为SiC、TiC、Fe3Si、A14O4C和A14SiC4«实验条件下A14SiC4与A14O4C不会发生反

2、应。关键词：有色金属冶金；铝土矿；碳热还原中图分类号：TF131ExperimentalstudyonthecarbothermalreductionofbauxiteinvacuumYUQingchun,YANGBin,CHENXiumin,LIYan(NationalEngineeringLaboratoryforVacuumMetallurgy,KunmingUniversityofScieneeandTechnology,Kunming650093)Abstract:Aluminumproduce

3、dbycarbothermalreductionchlorination-disproportionationdecompositionfrombauxiteisanewtypeofnonelectrolyticaluminum-productionmethod.Inthispaperthethennalreductionprocessofbauxitewasstudied・Experimentalresultsshowedthatbauxitedewateringprocessinvacuumisina

4、dvanceunderatmosphericpressure・Inthetemperaturerangeof1473K-1573K,aftersilicaandmullitereactedwithcarbon,aluminumcarbideandsiliconcarbidewouldbeproduced・A14SiC4wasgotbecauseofthereactionbetweenaluminumcarbideandsiliconcarbide・ThecompositioninslagphasewasS

5、iC,TiC,Fe3Si,A14O4CandA14SiC4.UndertheexperimentalconditionsthereactionbetweenA14SiC4andA14O4Cdidn'toccur.Keywords:NonferrousMetallurgy;Bauxite;CarbothermalReduction0引言近年來，由于经济发展，对铝的需求量持续攀升。现行电解铝工业的生产对高品位铝土矿开采力度不断加强，导致铝土矿的品位逐渐下降，因此研究和开发以屮、低品位铝土矿为原料的铝冶炼新技术

6、将成为我国铝冶炼工业的重要发展方向。早在二十世纪七十年代,DonaldF.Othmer研究了常压下,从含铝原料中利用低价氯化铝的分解冶炼金属铝的设备，还研究了不同氯化剂(主要有氯气、四氯化硅、三氯化铝)对反应的影响in；Weston研究了在1200至1600°C之间，用氯气、COCb、四氯化碳、三氯化铝为氯化剂，以木炭和焦炭为还原剂，利川氯化物氯化分解成金属铝和三氯化铝的原理，从含铝矿物屮提取金屈铝；Adams等人研究了常压下I6()()°C时，不同还原剂和氯化剂对制备金属铝的影响，研究中特别提到山于氯化

7、钠、氯化钾、氯化锂等物质化学性质稳定，高温挥发，所以不宜作为氯化剂，还原剂以碳和含硅化合物为宜⑶。针对我国铝土矿资源特点，近年來，人们对真空条件下，从含铝物料屮制备金属铝的新工艺做了大量的研究，主要涉及用铝土矿真空条件下碳热还原，用无水氯化铝氯化铝土矿还原产物，得到低价氯化铝，低价氯化铝歧化分解制备得到金属铝［2一?］。采用该方法可从铝土矿H接提取金属铝,具有流程短、工艺简单、环境污染易于控制的特点，理论上铝土矿中除氧化铝Z外的其它杂质成分会存在于渣屮，金加铝则冷凝在冷凝塔上，便于获得纯度较高的金属铝⑺，

8、该方法具有较好的发展应用前景。本文针对铝土矿真空氯化制备金属铝的真空碳热还原部分进行了实验研究。1实验1.1实验原料实验原料：铝土矿如表1所示，石墨为分析纯。表1铝土矿的化学成分Tab.ICompositionoflowgradebauxite成分A12O3SiO?TiO?FC2O3MgOCaOA/SH分含竝/%56.924.313.221.730」60.001542.341.2实验流程实验流程如图1所示。冷凝产物隆图1实验流