氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中冷凝区碳化铝的形成分析  

Analysis the Source of Al_4C_3 in Condensing Zone in Alumina Carbothermic Reduction-Chlorination Process in Vacuum

作　　者：朱富龙[1,2] 于文站[1] 郁青春[1] 杨斌[1] 刘永成[1] 徐宝强[1] 戴永年[1] 

机构地区：[1]真空冶金国家工程实验室云南省有色金属真空冶金重点实验室云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室,昆明650093 [2]昆明理工大学材料科学与工程学院,昆明650093

出　　处：《真空科学与技术学报》2011年第5期598-602,共5页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基　　金：国家自然科学基金-云南省联合基金项目(u0837604);高等学校博士点专项科研基金项目(20095314110003);云南应用基础研究项目(2008ZC011M);大学生创新性实验计划项目资助课题(101067401)

摘　　要：采用热力学分析及X射线衍射(XRD)等方法与手段,研究了真空条件下氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺中冷凝区碳化铝的形成原因。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于973 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al与CO生成Al4C3与Al2O3的反应满足反应发生的热力学条件。在Al与CO生成Al4C3与CO2的反应中,CO的浓度越小,初始反应温度就越低。实验研究表明,金属铝的碳化主要是由Al与CO反应生成Al4C3与CO2造成,并且CO的浓度分压越小、温度越低,产物中Al4C3越少,产物金属铝的纯度越高。通过改进实验工艺,得到纯度较高的金属铝珠。此研究为提高真空碳热-氯化法炼铝的产率及纯度提供了很好的理论与实验依据。We addressed the mechanisms of the Al4C3 condensation in alumina carbothermic reduction-chlorination in vacuum,and the thermodynamic calculation involved.The condensed Al4C3 was characterized with X-ray diffraction（XRD）.The calculated results show that the temperature,pressure,and CO partial pressure strongly affect the reactions of interest.For example,at a pressure in 10～100 Pa range,and a temperature below 973 K,Al reacts with C to form Al4C3;and Al reacts with CO to produce Al4C3 and Al2O3.Both reactions occur under the thermodynamic conditions.Moreover,in the reaction Al＋CO → Al4C3＋CO2,the reaction onset temperature decreases with a reduction of the CO partial pressure.This reaction is responsible for Al4C3 formation,as shown by the XRD spectra;and as the CO partial pressure and temperature decrease,the Al purity increases with a decrease of the Al4C3 content.

关 键 词：碳化铝 碳 一氧化碳 铝 

分 类 号：TF131[冶金工程—冶金物理化学] TF821