Alumínio de alta pureza

Uma onça

O alumínio está disponível como metal e compostos com purezas que variam de 99% a 99,9999% (grau ACS a pureza ultra alta) na forma de filmes, alvos de pulverização e nanopós.

Formas elementares ou metálicas incluem pellets, bastões, fios e grânulos para fins de evaporação. O pó de alumina de alta pureza (99,999%) (Al2O3) está disponível na forma de pós e pelotas densas para aplicações tais como revestimentos ópticos e filmes finos.

Alvos de pulverização de alumínio de alta pureza (99,9999%) (Al) estão disponíveis em formas solúveis, incluindo cloretos, nitratos e acetatos. Estes compostos são também preparados como soluções em certas estequiometrias.

O alumínio pode ser sintetizado em pureza ultra-alta (99,999 +%) para padrões laboratoriais, avançado depósito eletrônico de película fina usando alvos de pulverização e materiais de evaporação, materiais metalúrgicos e ópticos e outras aplicações de alta tecnologia.

Compostos de alumínio organometálicos são solúveis em solventes orgânicos ou não aquosos.

Lingote de alumínio

O alumínio mais puro com pureza> 99,999% é produzido com a ajuda da eletrólise de três camadas. Para esclarecer o esforço técnico, incluímos a descrição original da patente DE4329732C1 abaixo. Este processo deve ser usado tanto para lingotes quanto para produtos de arame fino.

A inveno refere-se a um modo e aparelho para refinar alumio numa cula de electrise de fluxo por fus de tr camadas, em que a adio do metal a ser refinado ocorre por meio de uma presen contida de uma liga de anodo luido.

Normalmente, na eletrólise de três camadas, um forno com um forehearth é usado. Isto serve para carregar a célula de eletrólise, em que o fornecimento do alumínio puro a ser refinado ocorre em forma líquida sobre a pré-forma formada como um sifão na camada inferior do metal eletrolítico, o chamado metal ânodo. Cerca de 30% de cobre é adicionado ao ânodo de metal para aumentar a densidade, e devido ao fornecimento constante de material de alumínio fresco, uma distribuição de liga desigual no forno eletrolítico é observada.

Além do metal anódico, a eletrólise de três camadas consiste em uma camada intermediária de um eletrólito fundido e o produto "alumínio puro" acima disso, que é a camada superior em contato com os cátodos de grafite.

A eletrólise é operada com corrente contínua, com a fonte de alimentação anódica na parte inferior do forno e o suprimento catódico via eletrodos de grafite. Devido ao eletroquímico Potentionalverhältnisse, essencialmente, apenas o alumínio é anodicamente dissolvido ou depositado catodicamente. Devido à baixa taxa de difusão, não há mistura automática do alumínio líquido puro fornecido com a liga anódica, de modo que foi mecanicamente bombeado para alcançar um equilíbrio de concentração entre os vários componentes do metal anódico.

Por um bombeamento manual ou mecânico, existe o risco de que as ondas ocorram nas interfaces das três camadas, levando, em casos extremos, a curto-circuitos locais à contaminação do cátodo com o anodo metálico. Além disso, é desvantajoso que, até agora, a fim de melhorar a miscibilidade, o alumínio puro a ser refinado tenha sido fundido num forno separado e depois misturado com o metal do ânodo através do contracorrente. O procedimento conhecido também poderia ser realizado apenas de forma intermitente, uma vez que sempre teve que esperar até que o alumínio puro adicionado fosse distribuído por bombeamento mecânico no pré-ensaio.

Objectivo da presente invenção é evitar as desvantagens mencionadas e proporcionar um método e aparelho que permita um fornecimento contínuo de alumínio puro em forma de partículas na caixa eléctrica, evitando-se curtos e as impurezas são removidas continuamente.

Esse objeto é alcançado pelos recursos especificados na reivindicação principal. Outras formas de realização preferidas da invenção podem ser retiradas das características das reivindicações 2 a 15.

A ideia essencial da invenção é que uma parte da electrólise é passada através da contracorrente no metal do ânodo. Isso resulta na combinação do fluxo de corrente com o campo magnético do forno, uma força que leva a um movimento de metal no forehearth. Este movimento é suficiente com um fluxo correspondente de corrente para causar fusão e mistura do introduzido no alumínio puro forehearth.

A corrente fornecida ao forehearth através do eletrodo 9 é de cerca de 1 para 20%; preferencialmente 10 a 15%, do fluxo total da célula eletrolítica. A partir de numerosas experiências verificou-se que uma corrente de 1,5 para 7,5 kA pode ser introduzida na frente através do eléctrodo 9, de preferência 3 para 6 kA sendo suficiente para permitir uma boa dissolução também de alumínio grosso na frente.

O ajuste da corrente que flui através do eletrodo 9 pode ser realizado, por exemplo, pelos seguintes parâmetros:

• 1. Mudança na condutividade do material do mamilo, a massa de colisão ou o eletrodo de carbono
• 2. Alteração da seção transversal do eletrodo 9 ou da superfície ativa no metal do ânodo
• 3. Ligue ou desligue a fonte de alimentação individual do cátodo ou ânodo
• 4. Mudança de material grafite combinação / cobre / resina sintética ligante.
• 5. Mudança na espessura do composto de compactação 19.

Com base em experimentos, provou ser particularmente eficaz para usar o material do eletrodo 9 feito de eletrograficamente impregnado duplo. No entanto, também é possível com grafite ou carbono introduzir potência suficiente no metal do ânodo.

Os limites para a corrente fornecida pelo eletrodo 9 são definidos pelas seguintes condições de contorno:

A menos de 1%, a força efetiva do metal do ânodo é insuficiente para obter uma mistura suficiente. A mais de 20% das densidades de corrente total ocorrem, o que deve ser limitado em termos de uma vida suficiente para cima.

Numa forma de realização preferida, o eléctrodo 9 tem uma cobertura protectora destinada a evitar queimaduras. Consiste em um material cerâmico que é estanque ao gás e resistente a uma liga de alumínio-cobre-ânodo; Por exemplo, o carboneto de silício ligado por nitreto pode ser usado. Uma mistura de carbeto de silício e pó de silício, que foi recozido sob nitrogênio, provou ser particularmente favorável.

De tempos em tempos, é importante que a parte de baixo do eletrodo 9 seja limpa de impurezas das peças de alumínio carbonizadas. O eletrodo 9 deve, portanto, sobressair da parte inferior da tampa protetora, pelo que um ajuste vertical em relação à cobertura de proteção permite a remoção ou a limpeza. Além disso, a condutividade do eletrodo 9 deve ser ajustável para efetuar a agitação ou mistura desejada no metal anódico.

Devido ao design inventivo da eletrólise de três camadas, é possível que uma adição automática de alumínio puro ocorra em forma irregular, a operação pode prosseguir de forma totalmente automática por medidas simples de engenharia de controle.

No agitador mecânico previamente necessário pode ser omitido; Devido aos materiais utilizados e ao projeto estrutural do eletrodo 9, uma longa vida útil é garantida. Como resultado, os tempos de operação do eletrodo de acordo com a invenção foram significativamente estendidos.

Na célula eletrolítica 10, pode ser visto um revestimento de magnésio 1 e um fundo anódico de carbono 2. A fonte de alimentação é anódica através do trilho anódico 3 e do catodo de grafite catódica 7, que são suspensos de um trilho catódico correspondente. Dentro da célula de eletrólise está o alumínio refino ou o metal anódico 4, que é coberto no topo por um eletrólito fundido 5.

O metal anódico 4 se estende para o 8, o qual está ligado para melhorar as condições de fluxo obliquamente ao forno eletrolítico.

O ânodo 3 é conectado aos ânodos 11 e ao eletrodo 9. Alumínio lateral na direção do 9 pode ser adicionado ao lado do eletrodo 12.

O alumínio purificado se instala como alumínio ultrapuro na interface eletrólito / cátodo. Do compartimento catódico pode ser retirado de uma maneira conhecida.

Com o método da invenção, vantajosamente, o nível do banho na célula electrolítica de três camadas pode ser mantida constante, com grande precisão, de modo que mesmo pequenas flutuações por adição contínua de alumínio puro, de preferência na forma de partículas pode ser compensada. Isto tem a vantagem surpreendente de que o grau de pureza no método de acordo com a invenção pode ser substancialmente melhorado, uma vez que nenhuma impureza é absorvida pelo revestimento da célula electrolítica. Na electrólise de três camadas, isto é particularmente importante, porque as impurezas depositar a respectiva camada sobre as paredes da célula, de modo que em caso de oscilações da banheira existe um risco de que a impureza a ser adicionado às camadas de alumínio já limpos de novo.

Na Fig. 2, a estrutura inventiva de um eletrodo 9 é mostrada em mais detalhes. Reconhece-se o material do eletrodo 13 e o revestimento 14, que é separado do material do eletrodo 17 por uma fenda 13, que contribui para o isolamento do revestimento.

O eletrodo 9 também consiste no bico do eletrodo 18 e uma fina camada de compactação 19, que envolve o mamilo do eletrodo 18 dentro do eletrodo em forma de luva.

No bocal do eletrodo, 18 na parte superior do revestimento adicional 14 é acoplado, o qual é pressionado sobre um parafuso 20 e uma tampa 21 contra um disco anular 22. Entre o envelope 14 e o mamilo, o 18 é um material de vedação 23, de modo que uma terminação estanque ao gás do eletrodo é fixada ao ar ambiente. A lavadora 22 pressiona os blocos de parada 24 do bico 18.

Para melhorar a superfície de apoio no 8, é fornecido um suporte de parede 25. Ao mesmo tempo, também cumpre as funções de vedação e serve como fixador para a sobreposição da cobertura 21.

Para minimizar a resistência no eléctrodo 9, a distância entre o ponto baixo 15 do eléctrodo 9 e a extremidade inferior 16 do revestimento 14 deve ser mantida dentro de certos limites. Uma possibilidade de ajuste é dada pela conexão mecânica do niple 18 sobre os parafusos 26, 27, 28 com a haste do eletrodo 29. De preferência, a distância entre a extremidade inferior 16 e o ponto baixo 15 é entre 20 e 30 cm.