[发明专利]一种氧化铝间接碳热还原制备金属铝的方法

说明书

本发明提供了一种氧化铝间接碳热还原制备金属铝的方法，属于真空冶炼领域。包括以下步骤：将氧化铝、碳粉、添加剂X以及酒精混合，得到混合物料，所述添加剂X包括铜、镍、钛或钒；在保护气氛中，将所述混合物料进行碳热还原，得到碳热产物；将所述碳热产物进行脱碳，得到Al‑X合金；将所述Al‑X合金进行真空蒸馏，得到金属铝。本发明在碳热还原的过程中添加了添加剂X，能够在较低的温度下得到Al‑X合金，产生的中间产物少，氧化铝的还原率得到显著提高，且直收率也明显增大，最终实现了铝的回收率和纯度的提高。同时，本发明提供的方法能耗显著减低，生产成本大大减少。

技术领域

本发明涉及真空冶炼技术领域，尤其涉及一种氧化铝间接碳热还原制备金属铝的方法。

背景技术

铝元素是地壳中含量最高的元素(约为8.8％)。铝是银白色金属，密度小(2.7g/cm³)，导热系数大约是铜的1.5倍，导电率是铜的62％～65％，且其延展性较好，金属铝的化学活性强，在室温条件下易于空气中的氧气发生反应形成致密的氧化膜，从而金属铝具有良好的耐腐蚀性。因此铝具有这些优点在电气工业、交通运输以及建筑工业等行业得到广泛应用。

自1886年冰晶石熔体中电解三氧化铝的方法实验成功后，此方法一直是生产金属铝的主要方法，但该方法仍存在一些显著的缺点，如电解过程能耗较高；会产生含氟碳化物及投资成本高等问题。近年来，制备金属铝的研究主要集中在新方法的研究上，主要有电热法、高炉炼铝法、离子液体电解法、碳热还原法等。碳热还原法因其流程短、节能而一直受到关注，而碳热还原法则要分为直接碳热还原法和间接碳热还原法。

采用氧化铝碳热还原法制备金属铝其反应为：

Al₂O₃+3C＝2Al+3CO(g)

该方法温度要求较高(均大于2000℃)，还原所需时间长，且容易生成中间AlC₃、Al₄O₄C、Al₂OC等，降低氧化铝的还原率。

中国专利CN 101358289A在2000～2500℃的条件下，采用工业纯氧化铝及煤炭为原料，以SiO₂为添加剂，将氧化铝进行还原熔炼，得到金属铝。但是存在还原温度高、铝回收率和纯度低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧化铝间接碳热还原制备金属铝的方法。本发明提供的制备方法还原温度低，铝回收率和纯度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种氧化铝间接碳热还原制备金属铝的方法，包括以下步骤：

将氧化铝、碳粉、添加剂X以及酒精混合，得到混合物料，所述添加剂X包括铜、镍、钛或钒；

在保护气氛中，将所述混合物料进行碳热还原，得到碳热产物；

将所述碳热产物进行脱碳，得到Al-X合金；

将所述Al-X合金进行真空蒸馏，得到金属铝。

优选地，所述氧化铝、碳粉的摩尔比为1:3～4。

优选地，所述添加剂X的质量为氧化铝和碳粉总质量的1～20％。

优选地，所述碳源包括焦煤、石油焦或碳。

优选地，所述碳热还原的温度为1300～1700℃，时间为30～240min。

优选地，所述碳热还原的真空度为1～500Pa。

优选地，所述脱碳的温度为600～800℃，时间为1～4h。

优选地，所述脱碳在空气中进行。