采用離子液體1-乙基-3-甲基咪唑氯鋁酸鹽為電解質(zhì),對原鋁的低溫電解精煉反應進行研究。根據(jù)電化學測試結(jié)果,系統(tǒng)考察了原鋁中各主要元素的氧化過程,證明鋁與主要雜質(zhì)元素在離子液體中具有明顯不同的初始氧化電位,能夠通過恒電位電解法對原鋁進行精煉提純。在此基礎上,通過兩步電解法完成了雜質(zhì)的高效分離,獲得了最佳的反應條件。結(jié)果表明,經(jīng)過0.2～0.4V和40～80℃下的電解精煉反應,可以得到純度高于99.95%的精鋁。 

【文章來源】：有色金屬(冶煉部分). 2020,(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

40℃下由各種元素組成的不同工作電極在離子液體[Emim][Al2Cl7]中的線性掃描伏安曲線圖

另一方面，在相同的電位下，產(chǎn)物雜質(zhì)元素中鋅的含量最高，其次是銅、鐵、鎂和硅。該結(jié)果證明了在第一步電解中已充分將原鋁中的鎂氧化分離，其他元素在第二步電解中也得到了較高程度的分離，這些元素含量的高低順序與其氧化的先后順序基本一致。其中，在電位0.2～0.4V下精煉獲得的產(chǎn)物純度可達到99.95%以上，電解精煉獲得的鋁產(chǎn)物的能譜圖如圖2所示。如表2所示，溫度對鋁的電解精煉反應有著較大的影響。在相同的條件下，隨著溫度的升高，產(chǎn)物中主要雜質(zhì)元素的含量持續(xù)增長。根據(jù)研究，溫度的升高一般會降低元素的氧化電位，從而使離子液體中的物質(zhì)擴散和電荷傳遞增強[12-13]。在此情況下，雜質(zhì)元素更易于被溶劑化并伴隨著鋁共同還原沉積，因此降低了產(chǎn)物的純度。同時，當溫度大于80℃時，受到較高溫度下電化學副反應的不利影響，也往往導致了較低的純度和電流效率。結(jié)果表明，可在40～80℃獲得純度高于99.95%的精鋁。其中，在0.2V和40℃下得到的產(chǎn)物純度最高，可達到99.995%。根據(jù)掃描電子顯微鏡的表征（圖3），產(chǎn)物中的鋁晶體致密、均一，具有較好的表面形貌。

如表2所示，溫度對鋁的電解精煉反應有著較大的影響。在相同的條件下，隨著溫度的升高，產(chǎn)物中主要雜質(zhì)元素的含量持續(xù)增長。根據(jù)研究，溫度的升高一般會降低元素的氧化電位，從而使離子液體中的物質(zhì)擴散和電荷傳遞增強[12-13]。在此情況下，雜質(zhì)元素更易于被溶劑化并伴隨著鋁共同還原沉積，因此降低了產(chǎn)物的純度。同時，當溫度大于80℃時，受到較高溫度下電化學副反應的不利影響，也往往導致了較低的純度和電流效率。結(jié)果表明，可在40～80℃獲得純度高于99.95%的精鋁。其中，在0.2V和40℃下得到的產(chǎn)物純度最高，可達到99.995%。根據(jù)掃描電子顯微鏡的表征（圖3），產(chǎn)物中的鋁晶體致密、均一，具有較好的表面形貌。綜上所述，采用離子液體[Emim][Al2Cl7]為電解質(zhì)，通過兩步電解法可達到原鋁低溫精煉的目的，這主要歸功于不同元素在氧化電位上的顯著差異。其中，電位和溫度是影響精煉效果的重要因素，適宜的反應條件是實現(xiàn)雜質(zhì)元素高效分離的關鍵。在0.2～0.4V和40～80℃電解精煉可獲得純度高于99.95%的精鋁。有關研究進一步加深了對離子液體中原鋁低溫電解精煉反應的認識，有利于技術的發(fā)展和工業(yè)化應用。

【參考文獻】：
期刊論文
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