Hliník s vysokou čistotou

Unce

Hliník je k dispozici jako kov a sloučeniny s čistotou v rozmezí od 99% do 99,9999% (stupeň ACS po ultrahigh vysokou čistotu) ve formě filmů, rozprašovacích elektrod a nanoprášků.

Elementární nebo kovové formy zahrnují pelety, tyče, dráty a granule pro účely odpařování. Prášek o vysoké čistotě (99,999%) alumina (Al2O3) je k dispozici ve formě prášků a hustých pelet pro aplikace, jako jsou optické povlaky a tenké filmy.

Cíle rozprašování hliníku (Al) s vysokou čistotou (99,9999%) jsou k dispozici v rozpustných formách, včetně chloridů, dusičnanů a acetátů. Tyto sloučeniny se také připravují jako roztoky při určitých stechiometriích.

Hliník lze syntetizovat v ultravysoké čistotě (99,999 +%) pro laboratorní standardy, pokročilé elektronické nanášení tenkých vrstev pomocí rozprašovacích elektrod a odpařovacích materiálů, metalurgických a optických materiálů a dalších špičkových technologických aplikací.

Organokovové sloučeniny hliníku jsou rozpustné v organických nebo nevodných rozpouštědlech.

Hliníkový ingot

Nejčistší hliník s čistotou> 99,999% se vyrábí pomocí třívrstvé elektrolýzy. Za účelem objasnění technického úsilí jsme níže uvedli původní popis patentu DE4329732C1. Tento proces se používá jak pro ingoty, tak pro výrobky z jemného drátu.

[0001] Vynález se týká způsobu a zařízení pro rafinaci hliníku ve třívrstvé elektrolytické elektrolytické komoře, kde se přidávání kovu, který má být rafinován, provádí přes čelo obsahující kapalnou anodovou slitinu.

Obvykle se při třívrstvé elektrolýze používá pec s čelo. To slouží k nabíjení elektrolytického článku, přičemž dodávka čistého hliníku k rafinaci probíhá v kapalné formě přes předlisek vytvořený jako sifon do spodní vrstvy elektrolytického kovu, takzvaného anodového kovu. Přibližně 30% mědi se přidává do anodového kovu, aby se zvýšila hustota, a kvůli stálému přísunu čerstvého hliníkového materiálu je pozorováno nerovnoměrné rozdělení slitiny v elektrolytické peci.

Kromě anodového kovu sestává třívrstvá elektrolýza ze střední vrstvy roztaveného elektrolytu a z produktu „čistého hliníku“, který je vrchní vrstvou v kontaktu s grafitovými katodami.

Elektrolýza se provádí stejnosměrným proudem, s anodickým napájením na dně pece a katodickým napájením pomocí grafitových elektrod. V důsledku elektrochemického potenciálu je v anodicky rozpuštěném nebo katodicky deponovaném hliníku v podstatě pouze hliník. V důsledku nízké rychlosti difúze nedochází k automatickému míchání přiváděného kapalného čistého hliníku s anodovou slitinou, takže bylo mechanicky čerpáno pro dosažení rovnovážné koncentrace mezi různými složkami anodového kovu.

Při ručním nebo mechanickém čerpání existuje riziko, že na rozhraní tří vrstev vznikají vlny, což v krajních případech vede ke kontaminaci katody kovovým anodou v lokálních zkratech. Dále je nevýhodné, že doposud se za účelem zlepšení mísitelnosti roztavil čistý hliník, který se má rafinovat, v oddělené peci a poté se smíchal s anodovým kovem přes čelo. Známý postup lze také provádět jen přerušovaně, protože vždy musel čekat, až se přidaný čistý hliník rozdělí mechanickým čerpáním do čela.

[0009] Cílem předkládaného vynálezu je vyhnout se uvedeným nevýhodám a poskytnout způsob a zařízení, které umožňují kontinuální dodávku čistého hliníku ve formě částic v Elektrolysemetall, nedochází k šortkám a kontinuálně se odstraňují nečistoty.

Tohoto cíle je dosaženo znaky uvedenými v hlavním nároku. Další výhodná provedení vynálezu mohou být převzata ze znaků nároků 2 až 15.

Základní myšlenka vynálezu je, že část elektrolýzy je vedena přes čelo v anodovém kovu. To má za následek kombinaci proudu proudu s magnetickým polem pece, což je síla, která vede k pohybu kovu v čele. Tento pohyb je dostatečný s odpovídajícím proudem, který způsobí roztavení a smíchání zavedeného do čela čistého hliníku.

Proud přiváděný do čela přes elektrodu 9 je přibližně 1 až 20%; s výhodou 10 až 15% z celkového toku elektrolytického článku. Z četných experimentů bylo zjištěno, že proud z 1,5 do 7,5 kA může být zaveden do čela pomocí elektrody 9, výhodně 3 na 6 kA je dostatečný k tomu, aby umožnil dobré rozpuštění i hrudkovitého hliníku v čele.

Nastavení proudu protékajícího elektrodou 9 lze provést například následujícími parametry:

• 1. Změna vodivosti materiálu bradavky, pěchovací hmoty nebo uhlíkové elektrody
• 2. Změna průřezu elektrody 9 nebo povrchu aktivního v anodovém kovu
• 3. Zapíná nebo vypíná individuální napájení katody nebo anody
• 4. Změna kombinace materiálů grafit / měď / syntetická pryskyřice.
• 5. Změna tloušťky pěchovací hmoty 19.

Na základě experimentů se ukázalo jako zvláště účinné použití materiálu elektrody 9 vyrobené z dvojitě impregnovaného elektrografitu. Je však také možné pomocí grafitu nebo uhlíku zavést dostatečný výkon do anodového kovu.

Meze proudu dodávaného přes elektrodu 9 jsou definovány následujícími okrajovými podmínkami:

Při méně než 1% není účinná síla anodového kovu dostatečná pro dosažení dostatečného promíchání. K více než 20% současné proudové hustoty proudu, která musí být omezena z hlediska dostatečné životnosti nahoru.

Ve výhodném provedení má elektroda 9 ochranný kryt určený k zabránění spálení. Sestává z keramického materiálu, který je plynotěsný a odolný vůči slitině anod hliník-měď-měď; Například lze použít karbid křemíku vázaného nitridem. Jako zvláště výhodná se ukázala směs karbidu křemíku a práškového křemíku, která byla žíhána pod dusíkem.

Z času na čas je důležité, aby se spodní strana elektrody 9 očistila od nečistot ze spáleného hliníku. Elektroda 9 by proto měla vyčnívat ze spodní části ochranného krytu, přičemž vertikální nastavení vzhledem k ochrannému krytu umožňuje stripování nebo čištění. Kromě toho musí být vodivost elektrody 9 nastavitelná, aby se dosáhlo požadovaného míchání nebo míchání v anodovém kovu.

Díky konstrukci třívrstvé elektrolýzy podle vynálezu je možné, že k automatickému přidávání čistého hliníku dochází ve formě hrudek, operace může probíhat plně automaticky jednoduchými regulačními opatřeními.

Na dříve požadovaném mechanickém míchadle lze vynechat; Díky použitým materiálům a konstrukčnímu provedení elektrody 9 je zaručena dlouhá životnost. V důsledku toho byly provozní doby elektrody podle vynálezu podstatně prodlouženy.

V elektrolytickém článku 10 lze vidět výstelku magnezitu 1 a anodové dno uhlíku 2. Napájení je anodické přes anodovou kolejnici 3 a katodovou grafitovou katodu 7, které jsou zavěšeny na odpovídající katodové kolejnici. Uvnitř elektrolytického článku je rafinovaný anodový kov hliníku nebo 4, který je nahoře pokryt roztaveným elektrolytem 5.

Anodový kov 4 se rozprostírá do čela 8, které je připojeno ke zlepšení podmínek proudění šikmo k elektrolytické peci.

Anoda 3 je připojena k anodám 11 a elektrodě 9. Boční hliník ve směru 9 lze přidat na stranu elektrody 12.

Čištěný hliník se usazuje jako ultračistý hliník na rozhraní elektrolyt / katoda. Z katodového prostoru může být známým způsobem vyjmut.

Způsobem podle vynálezu lze výhodně udržovat konstantní hladinu lázně v třívrstvé elektrolytické komoře s tak velkou přesností, že lze vyrovnat i malé fluktuace plynulým přidáváním čistého hliníku, s výhodou ve formě částic. To má překvapivou výhodu v tom, že stupeň čistoty ve způsobu podle vynálezu může být podstatně zlepšen, protože výstelkou elektrolytického článku nejsou absorbovány žádné nečistoty. V případě třívrstvé elektrolýzy je to zvláště důležité, protože nečistoty příslušné vrstvy se ukládají na stěnách článku, takže při kolísání hladiny lázně existuje riziko, že nečistota bude znovu absorbována do již vyčištěných hliníkových vrstev.

Na obr. 2 je podrobněji znázorněna struktura elektrody 9 podle vynálezu. Jeden rozeznává elektrodový materiál 13 a plášť 14, který je oddělen od elektrodového materiálu 17 mezerou 13, což přispívá k izolaci pláště.

Elektroda 9 také sestává z elektrodové vsuvky 18 a tenké pěchovací vrstvy 19, která obklopuje elektrodovou vsuvku 18 uvnitř elektrody ve tvaru rukávu.

Na elektrodové vsuvce 18 je připojena horní část dalšího pláště 14, která je přitlačena přes šroub 20 a kryt 21 proti prstencovému disku 22. Mezi obálkou 14 a vsuvkou 18 je těsnicí materiál 23, takže plynotěsné zakončení elektrody je zajištěno k okolnímu vzduchu ven. Podložka 22 přitlačuje na dorazové bloky 24 vsuvky 18.

Pro zlepšení nosné plochy na čele 8 je k dispozici podpěra stěny 25. Současně plní také těsnicí funkce a slouží jako upevňovací prvek pro překrytí krytu 21.

Aby se minimalizoval odpor v elektrodě 9, musí být vzdálenost mezi dolním bodem 15 elektrody 9 a spodní hranou 16 pláště 14 udržována v určitých mezích. Možnost nastavení je zajištěna mechanickým spojením vsuvky 18 přes šrouby 26, 27, 28 s elektrodovou tyčí 29. Výhodně je vzdálenost mezi spodním okrajem 16 a dolním bodem 15 mezi 20 a 30 cm.