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CN1387588A - 用惰性阳极电解生产高纯度铝 - Google Patents

用惰性阳极电解生产高纯度铝 Download PDF

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CN1387588A
CN1387588A CN00815035A CN00815035A CN1387588A CN 1387588 A CN1387588 A CN 1387588A CN 00815035 A CN00815035 A CN 00815035A CN 00815035 A CN00815035 A CN 00815035A CN 1387588 A CN1387588 A CN 1387588A
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CN00815035A
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S·P·雷
刘兴华
D·A·小韦劳克
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Alcoa Corp
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Alcoa Corp
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Abstract

公开了一种在包含惰性阳极的电解还原槽中生产工业纯铝的方法。本方法生产的铝具有可接受程度的铁、铜和镍杂质。用于该方法中的惰性阳极优选地含有包括氧化陶瓷相部分和金属相部分的金属陶瓷材料。

Description

用惰性阳极电解生产高纯度铝
本发明涉及电解生产铝。更详细地说，本发明涉及用含惰性阳极的电解还原槽生产工业纯铝。
使用惰性、非消耗且尺寸稳定性阳极可以显著降低熔炼铝的能量和成本效率。用惰性阳极代替惯用的碳阳极可以利用高产槽设计，从而降低投资费用。也能实现显著的环保效益，因为惰性阳极不产生CO2或CF4排放。在美国专利4,374,050；4,374,761；4,399,008；4,455,211；4,582,585；4,584,172；4,620,905；5,794,112和5,865,980中提供了惰性阳极组合物的一些例子，这些专利授权予本申请的受让人。此处引用这些专利作为参考。
对惰性阳极技术商业化的一个明显的挑战是阳极材料。自从霍尔-赫鲁尔特(Hall-Heroult)法的早年起，研究者们就已经在寻找合适的惰性阳极材料。阳极材料必须满足许多非常苛刻的条件。例如，材料在冰晶石电解质中不能明显反应或溶解。其不能与氧气反应，或在含氧的气氛中受到腐蚀。其在约1,000℃的温度应该是热稳定的。其必须是相对廉价的，并应该具有良好的机械强度。其在熔炼槽操作温度下，例如约900-1,000℃下必须具有高的电导率，以降低阳极处的压降。
除上面所述的标准之外，用惰性阳极生产的铝不应该明显受到阳极材料组分的污染。过去，尽管已经有人建议在铝电解还原槽中使用惰性阳极，但是使用这样的惰性阳极还没有付诸商业实践。没有实现的一个理由是已经长期存在的、不能用惰性阳极生产商品级纯度的铝。例如，在用已知的惰性阳极材料生产的铝中发现了铁、铜和/或镍的杂质含量太高，不可接受。
考虑到上述原因，研究了本发明并克服了现有技术的其它不足。
本发明的一个方面是提供一种用惰性阳极生产高纯度铝的方法。该方法包括以下步骤：使惰性阳极和阴极之间的电流通过包含电解质和氧化铝的电解液，回收的铝最多含0.15重量％铁、0.1重量％铜和0.03重量％镍。
从下列对本发明的详细描述，所属技术领域人员将会想到本发明的其它方面和优点。
图1是根据本发明用于生产工业纯铝的带有惰性阳极的电解槽的部分示意剖视图。
图2是说明存在于惰性阳极中的氧化铁、氧化镍和氧化锌数量的三元相图，该惰性阳极用于生产根据本发明一个实施方案的工业纯铝。
图3是说明存在于惰性阳极中的氧化铁、氧化镍和氧化钴数量的三元相图，该惰性阳极用于生产根据本发明另一个实施方案的工业纯铝。
图1示意性地说明用于生产工业纯铝的电解槽，该电解槽包含根据本发明的一个实施方案的惰性阳极。该电解槽包括在保护坩埚20内的内坩埚10。内坩埚10内装有冰晶石电解液30，并且电解液30中装配有阴极40。惰性阳极50位于电解液30中。氧化铝给料管60部分延伸至内坩埚10内、电解液30的上面。阴极40与惰性阳极50分离的距离为70，即通常所说的阳极-阴极间距离(ACD)。运转过程中产生的工业纯铝80沉积在阴极40上，并且位于坩埚10的底部。
在本文使用时，术语“惰性阳极”指的是基本上不消耗的阳极，其在生产铝的过程中拥有令人满意的耐腐蚀性和稳定性。在一个优选实施方案中，惰性阳极含金属陶瓷材料。
在本文使用时，术语“工业纯铝”指的是达到通过电解还原方法生产的工业纯标准的铝。工业纯铝最多含0.2重量％铁、0.1重量％铜和0.034重量％镍。在一个优选的实施方案中，工业纯铝最多含0.15重量％铁、0.034重量％铜和0.03重量％镍。更优选的是，工业纯铝最多含0.13重量％铁、0.03重量％铜和0.03重量％镍。优选地，工业纯铝也满足下列其它种类杂质的重量百分数标准：最多0.2硅、0.03锌和0.03钴。硅杂质含量更优选的是低于0.15或0.10重量％。
本发明惰性阳极优选的是具有陶瓷相部分和金属相部分。典型地，陶瓷相至少占阳极的50重量％，优选的是约70-约90重量％。需要指出的是，对于本文所提出的每个数值范围或限定，包括其所述最小值和最大值之间的每个分数或小数在内的该范围或限定内的全部数值，被认为通过此说明书指明并公开。
陶瓷相部分优选的是含有氧化铁和氧化镍，以及至少一种其它的氧化物，例如氧化锌和/或氧化钴。例如，陶瓷相可以为下式；Ni1-x-yFe2-xMyO；其中M优选的是锌和/或钴；x从0到0.5；y从0到0.6。更优选的是x从0.05到0.2，y从0.01到0.5。表1列举了一些适于用作金属陶瓷惰性阳极的陶瓷相的三元铁-镍-锌-氧材料。
表1
    样品I.D.    名义组合物     元素重量百分数铁、镍、锌     结构类型
    5412    NiFe2O4     48，23.0，0.15     NiFe2O4
    5324    NiFe2O4+NiO     34，36，0.06     NiFe2O4，NiO
    E4    Zn0.05Ni0.95Fe2O4     43，22，1.4     NiFe2O4TU*
    E3    Zn0.1Ni0.9Fe2O4     43，20，2.7     NiFe2O4TU*
    E2    Zn0.25Ni0.75Fe2O4     40，15，5.9     NiFe2O4TU*
    E1    ZZn0.25Ni0.75Fe1.90O4     45，18，7.8     NiFe2O4TU*
    E    Zn0.5Ni0.5Fe2O4     45，12，13     (ZnNi)Fe2O4，TP+ZnOS
    F    ZnFe2O4     43，0.03，24     ZnFe2O4，TP+ZnO
    H    Zn0.5NiFe1.5O4     33，23，13     (ZnNi)Fe2O4，NiOS
    J    Zn0.5Ni1.5FeO4     26，39，10     NiFe2O4，MP+NiO
    L    ZnNiFeO4     22，23，27     (ZnNi)Fe2O4，NiOS，ZnO
    ZD6    Zn0.05Ni1.05Fe1.9O4     40，24，1.3     NiFe2O4TU*
    ZD5    Zn0.1Ni1.1Fe1.8O4     29，18，2.3     NiFe2O4TU*
    ZD3    Zn0.12Ni0.94Fe1.88O4     43，23，3.2     NiFe2O4TU*
    ZD1    Zn0.12Ni0.94Fe1.88O4     40，20，11     (ZnNi)Fe2O4TU*
    DH    Zn0.18Ni0.96Fe1.8O4     42，23，4.9     NiFe2O4，TP+NiO
    DI    Zn0.08Ni1.17Fe1.5O4     38，30，2.4     NiFe2O4，MP+NiO，TU*
    DJ    Zn0.17Ni1.1Fe1.5O4     36，29，4.8     NiFe2O4，MP+NiO
    BC2    Zn0.33Ni0.67O     0.11，52，25     NiOS，TU*
*TU表示未检出的痕量；+TP表示可能的痕量
+MP表示可能的微量；S表示漂移峰。
图2是说明用于生产表1中所列举的组合物的Fe2O3、NiO和ZnO起始材料数量的三元相图，它们可以用作金属陶瓷惰性阳极的陶瓷相。这样的惰性阳极随后用于生产本发明的工业纯铝。
在一个实施方案中，当以Fe2O3、NiO和ZnO作为生产惰性阳极的起始材料时，典型地，它们以20-99.09摩尔％NiO、0.01-51摩尔％Fe2O3和0-30摩尔％ZnO的比例混合在一起。优选地，这样的起始材料以45-65摩尔％NiO、20-45摩尔％Fe2O3和0.01-22摩尔％ZnO的比例混合在一起。
表2列举了一些适合用作陶瓷相的三元Fe2O3/NiO/CoO材料。
表2
  样品I.D.     名义组合物     分析元素Wgt.％铁、镍、锌     结构类型
  CF     CoFe2O4     44，0.17，24     CoFe2O4
  NCF1     Ni0.5Co0.5Fe2O4     44，12，11     NiFe2O4
  NCF2     Ni0.7Co0.3Fe2O4     45，16，7.6     NiFe2O4
  NCF3     Ni0.7Co0.3Fe1.95O4     42，18，6.9     NiFe2O4，TU*
  NCF4     Ni0.85Co0.15Fe1.95O4     44，20，3.4     NiFe2O4
  NCF5     Ni0.85Co0.5Fe1.9O4     45，20，7.0     NiFe2O4，NiO，TU*
  NF     NiFe2O4     48，23，0     N/A
*TU表示未检出的痕量
图3是说明用于生产表2中所列举的组合物的Fe2O3、NiO和CoO起始材料数量的三元相图，它们可以用作金属陶瓷惰性阳极的陶瓷相。这样的惰性阳极随后用于生产本发明的工业纯铝。
按照本发明的一个优选生产铝的方法使用的金属陶瓷惰性阳极包括至少一种金属相，例如一种基体金属和至少一种贵金属。基体金属优选的是铜和银。然而，可以有选择性地用其它导电金属全部或部分替代铜或银。而且，其它金属，例如钴、镍、铁、铝、锡、铌、钽、铬、钼、钨等可以与基体金属形成合金。可以由金属单独或合金的粉末，或以这样金属的氧化物的形式提供这样的基体金属。
优选地，贵金属包含选自银、钯、铂、金、铑、钌、铱和锇中的至少一种金属。更优选地，贵金属包括银、钯、铂、银和/或铑。最优选地，贵金属包括银、钯或其结合。贵金属可以以金属单独或合金的粉末，或以这样金属的氧化物，例如氧化银、氧化钯等的形式提供。
优选地，惰性电极的金属相包含至少约60重量％的结合基体金属和贵金属，更优选地的是至少80重量％。基体/贵金属的存在赋予惰性电极高水平的电导率。基体金属/贵金属相或者在惰性电极内形成连续相或者被氧化物相隔离而形成不连续相。
典型地，惰性电极的金属相包含约50-约99.99重量％的基体金属和约0.01-约50重量％的贵金属。优选地，金属相包含约70-约99.95重量％的基体金属和约0.05-约30重量％的贵金属。更优选地，金属相包含约90-约99.9重量％的基体金属和约0.1-约10重量％的贵金属。
选择惰性阳极的金属相中所含的基体金属和贵金属的种类和数量以使惰性电极基本上避免不必要的腐蚀、溶解或反应，并承受惰性电极在电解金属还原过程中要经受的高温。例如，在电解生产铝中，典型地，生产槽要在保持高于800℃的熔炼温度下，通常是在900-980℃的温度下操作。因此，在这样的电解槽中使用的惰性阳极优选地应该具有高于800℃，更优选的是高于900℃，最佳的是高于约1,000℃的熔点。
在本发明的一个实施方案中，金属相包括作为基体金属的铜以及数量相对少的作为贵金属的银。在此实施方案中，银含量优选的是小于约10重量％，更优选的是约0.2-约9重量％，最佳的是约0.5-约8重量％，其余的是铜。通过混合此相对小数量的银与此相对大量的铜，可以显著增加铜-银合金相的熔点。例如，含95重量％铜和5重量％银的合金的熔点大约为1,000℃，而含90重量％铜和10重量％银的合金形成熔点大约为780℃的低共熔混合物。在合金用作在大于800℃的熔炼温度下操作的电解铝还原槽中惰性阳极的一部分的情况下，熔点上的差异是格外重要的。
在本发明的另一个实施方案中，金属相包括作为基体金属的铜和数量相对小、作为贵金属的钯。在此实施方案中，钯含量优选的是小于约20重量％，更优选的是从约0.1-约10重量％。
在本发明更进一步的实施方案中，金属相包含作为基体金属的银和数量相对小、作为贵金属的钯。在此实施方案中，钯含量优选的是小于约50重量％，更优选的是约0.05-约30重量％，最佳的是约0.1-约20重量％。或者，可以只使用银作为阳极的金属相。
在本发明的另一个实施方案中，金属相包含铜、银和钯。在此实施方案中，优选地选择铜、银和钯的数量以提供熔点高于800℃，更优选的是高于900℃，最佳的是高于约1,000℃的合金。银的含量优选的是金属相的约0.5-约30重量％，而钯的含量优选的是约0.01-约10重量％。更优选地，银的含量是金属相的约1-约20重量％，钯的含量约0.1-约10重量％。银与钯的重量比优选的是约2∶1-约100∶1，更优选的是约5∶1-约20∶1。
根据本发明的一个优选实施方案，选择金属相中所含基体金属和贵金属的种类和数量，以使得到的材料形成至少一种合金相，其具有的升高的熔点高于特定合金系的低共熔点。例如，正如以上与二元铜-银合金系有关的讨论，可以控制银的加入量以显著增加熔点到高于铜-银合金的低共熔点。也可以向二元铜-银合金系中以控制的量加入其它贵金属，例如钯等以生产熔点高于合金系的低共熔点的合金。因此，根据本发明可以生产二元、三元、四元等合金，它们具有足够高的熔点以用作电解金属生产槽中惰性电极的一部分。
可以用例如粉末烧结法、溶胶凝胶法、滑移浇铸法和喷射成形法等技术形成惰性阳极。优选地，由粉末法形成惰性电极，其中挤压并烧结包含氧化物和金属的粉末。惰性阳极可以包含整块此种材料成分，或可以含有具有至少一层涂层或这样材料层的基材。
在混合陶瓷和金属粉末之前，可以先在混合器中混合陶瓷粉末，例如NiO、Fe2O3和ZnO或CoO。有选择性地，在将它们转移到炉内之前(在炉内进行锻烧，例如在1,250℃下12小时)，可以先将混合的陶瓷粉末研磨至较小尺寸。煅烧生产出由例如图2和3中所示的氧化物相构成的混合物。如果需要，混合物可以包括其它的氧化物粉末，例如Cr2O3。
将氧化物混合物放入球磨机，在球磨机中将其研磨至大约10微米的平均粒度。细氧化物颗粒与聚合粘合剂和水混合以在喷雾干燥器中形成料浆。料浆包含例如，约60重量％的固体和约40重量％的水。喷雾干燥料浆形成氧化物的干燥团块，将它们转移到V-混合器中并与金属粉末混合。金属粉末基本上包含纯金属及其合金，或可以包含基体金属和/或贵金属的氧化物。
在一个优选实施方案中，向100重量份金属氧化物和金属颗粒中加入约1-10重量份有机聚合粘合剂。一些合适的粘合剂包括聚乙烯醇、丙烯酸类聚合物、聚乙二醇、聚醋酸乙烯酯、聚异丁烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯及其混合物和其共聚物。优选地，100重量份金属氧化物、铜和银中加入约3-6重量份的该粘合剂。
可将氧化物和金属粉末的V-混合型混合物送至挤压机，在那里，例如，以10,000-40,000psi的压力对其进行等压挤压从而形成阳极模型。尤其是约20,000psi的压力适于多种用途。压坯在供给氩-氧气混合气的可控制气氛的炉子中烧结。合适的烧结温度是1,000-1,400℃。典型地，炉子是在1,350-1,385℃下运转2-4小时。烧结过程会烧尽阳模中的任何聚合粘合剂。
可以通过例如焊接、硬钎焊、机械固定、胶结剂等将烧结的阳极连接到电解金属生产槽内合适的导电的支承构件上。
在烧结期间供给的气体优选地含约5-3,000ppm氧气，更优选地含约5-700ppm，最优选地含约10-350ppm。较小的氧气浓度致使产品具有比预期结果更多的金属相，过多的氧气导致产品具有太多的含金属氧化物的相(陶瓷相)。气体气氛的其余气体优选包括如氩气的气体，其在反应温度下对金属是惰性的。
典型地，在控制氧含量的气氛中烧结阳极组合物能降低气孔率到可接受的程度并避免金属相渗出。气氛可以主要是氩气，同时控制氧含量在17-350ppm的范围内。可以在1,30℃下，在管式炉中烧结阳极2小时。当在含70-150ppm氧气的氩气中烧结组合物时，典型地，在这些条件下烧结的阳极组合物的气孔率小于0.5％。相比之下，当在氩气气氛中，在相同的温度下，用相同的时间烧结相同的阳极组合物时，气孔率基本上较高而且阳极有不同量的金属相渗出。
惰性阳极可包含与过渡区和镍端顺序相连的如上所述的金属陶瓷。镍或镍铬合金棒可以焊接到镍端。过渡区，例如，可以包括四层渐次变化的(graded)组合物，从与金属陶瓷端相邻的25重量％镍，然后到50、75和100重量％镍，平衡如上所述的氧化物和金属粉末的混合物。
根据如上所述的步骤，我们制备了几个直径约5/8英寸，长度约5英寸的惰性阳极组合物。在与图1中示意性说明的电解槽相似的霍尔-赫鲁尔特试验槽中评价这些组合物。电解槽在960℃下运转100小时，氟化铝与氟化钠的电解质比为1.1且氧化铝浓度维持在约7-7.5重量％。阳极组合物和用电解槽生产的铝中的杂质浓度列于表3中。表3中所示的杂质值表示的是100小时试验周期后，取四个不同部位的四个生成的金属试样的平均值。生成的中间样品铝总是低于所列举的最终的杂质量。
表3
    样品号  组合物   气孔率  Fe  Cu  Ni
    1  3Ag-14Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.191  0.024  0.044
    2  3Ag-14Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.26  0.012  0.022
    3  3Ag-14Cu-26.45NiO-56.55Fe2O3  0.375  0.13  0.1
    4  3Ag-14Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.49  0.05  0.085
    5  3Ag-14Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.36  0.034  0.027
    6  5Ag-10Cu-43.95NiO-41.05Fe2O3  0.4  0.06  0.19
    7  3Ag-14Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.38  0.095  0.12
    8  2Ag-15Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.5  0.13  0.33
    9  2Ag-15Cu-42.9NiO-40.1Fe2O3  0.1  0.16  0.26
    10  3Ag-11Cu-44.46NiO-41.54Fe2O3  0.14  0.017  0.13
    11  1Ag-14Cu-27.75NiO-57.25Fe2O3  0.24  0.1  0.143
    12  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.127  0.07  0.011  0.0212
    13  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.168  0.22  0.04  0.09
    14  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.180  0.1  0.03  0.05
    15  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.175  0.12  0.04  0.06
    16  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.203  0.08  0.02  0.1
    17  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.230  0.12  0.01  0.04
    18  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.184  0.17  0.18  0.47
  样品号  组合物  气孔率  Fe  Cu  Ni
    19  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.193  0.29  0.044  0.44
    20  1Ag-14Cu-5ZnO-28.08NiO-56.92Fe2O3  0.201  0.16  0.02  0.02
    21  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.144  0.44  0.092  0.15
    22  1Ag-14Cu-5ZnO-28.08NiO-56.92Fe2O3  0.191  0.48  0.046  0.17
    23  1Ag-14Cu-5ZnO-28.08NiO-56.92Fe2O3  0.214  0.185  0.04  0.047
    24  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.201  0.15  0.06  0.123
    25  1Ag-14Cu-5ZnO-28.08NiO-56.92Fe2O3  0.208  0.22  0.05  0.08
    26  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.201  0.18  0.03  0.08
    27  1Ag-14Cu-5ZnO-28.08NiO-56.92Fe2O3  0.252  0.21  0.05  0.08
    28  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.203  0.21  0.057  0.123
    29  1Ag-14Cu-27.35NiO-55.95Fe2O3-1.7ZnO  0.251  0.12  0.03  0.043
    30  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.238  0.12  0.05  0.184
    31  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.221  0.185  0.048  0.157
    32  1Ag-14Cu-27.35NiO-55.95Fe2O3-1.7ZnO  0.256  0.16  0.019  0.028
    33  1Pd-15Cu-40.48Fe2O3-43.32NiO-0.2ZnO  0.149  0.11  0.01  0.024
    34  1Ag-14Cu-27.96NiO-57.04Fe2O3  0.241  0.186  0.05  0.22
    35  3Pd-14Cu-42.91NiO-40.09Fe2O3  0.107  0.2  0.02  0.11
    36  1Pt-15Cu-57.12Fe2O3-26.88NiO  0.105  0.14  0.024  0.041
    37  1Pd-15Cu-57Fe2O3-27.8NiO-0.2ZnO  0.279  0.115  0.014  0.023
  样品号  组合物  气孔率  Fe  Cu  Ni
    38  1Pd-15Cu-40.48Fe2O3-43.32NiO-0.2ZnO  0.191  0.116  0.031  0.038
    39  1Pd-15Cu-40.48Fe2O3-43.32NiO-0.2ZnO  0.253  0.115  0.07  0.085
    40  0.5Pd-16Cu-43.27NiO-40.43Fe2O3-0.2ZnO  0.129  0.096  0.042  0.06
    41  0.5Pd-16Cu-43.27NiO-40.43Fe2O3-0.2ZnO  0.137  0.113  0.033  0.084
    42  0.1Pd-0.9Ag-15Cu-43.32NiO-40.48Fe2O3-0.2ZnO  0.18  0.04  0.066
    43  0.05Pd-0.95Ag-14Cu-27.9NiO-56.9Fe2O3-0.2ZnO  0.184  0.038  0.013  0.025
    44  0.1Pd-0.9Ag-14Cu-27.9NiO-56.9Fe2O3-0.2ZnO  0.148  0.18  0.025  0.05
    45  0.1Pd-0.9Ag-14Cu-27.35NiO-55.95Fe2O3-1.7ZnO  0.142  0.09  0.02  0.03
    46  0.05Pd-0.95Ag-14Cu-27.35NiO-55.95Fe2O3-1.7ZnO  0.160  0.35  0.052  0.084
    47  1Ru-14Cu-27.35NiO-55.95Fe2O3-1.7ZnO  0.215  0.27  0.047  0.081
    48  0.1Pd-0.9Ag-14Cu-55.81Fe2O3-27.49NiO-1.7ZnO  0.222  0.31  0.096  0.18
    49  1.86Ag(asAg2O)-14.02Cu-27.21NiO-55.23Fe2O3-1.68ZnO  0.147  0.15  0.008  0.027
    50  0.1Pd-2.7Ag(asAg2O)-14.02Cu-26.9NiO-54.6Fe2O3-1.66ZnO  0.180  0.17  0.03  0.049
    51  0.1Pd-0.9Ag(asAg2O)-14Cu-25.49NiO-55.81Fe2O3-1.7ZnO  0.203  0.2  0.05  0.03
    52  1.86Ag(asAg2O)-14.02Cu-27.21NiO-55.23Fe2O3-1.68ZnO  0.279  0.27  0.06  0.36
    53  0.1Pd-0.9Ag(asAg2O)-14Cu-25.49NiO-55.81Fe2O3-1.7ZnO  0.179  0.07  0.023  0.02
    54  1.86Ag(asAg2O)-14.02Cu-27.21NiO-55.23Fe2O3-1.68ZnO  0.321  0.15  0.05  0.028
    55  1.86Ag(asAg2O)-14.02Cu-27.21NiO-55.23Fe2O3-1.68ZnO  0.212  0.19  0.02  0.075
    56  1.86Ag(asAg2O)-14.02Cu-27.21NiO-55.23Fe2O3-1.68ZnO  0.194  0.13  0.01  0.02
  样品号     组合物  气孔率  Fe  Cu  Ni
    57  1.0Ag(asAg2O)-14Cu(as CuO)-27.5NiO-55.8Fe2O3-1.7ZnO  0.202  0.12  0.023  0.03
    58  1.86Ag(asAg2O)-14.02Cu-27.21NiO-55.23Fe2O3-1.68ZnO  0.241  0.10  0.01  0.02
表3中的结果表明，少量的铝受到惰性阳极的污染。此外，在每个试验的样品中，惰性阳极的磨损率也非常低。优化工艺参数和电解槽操作可以更进一步改善根据本发明生成的铝的纯度。
在约800-1,000℃的温度范围内操作的生产铝的电解槽中，惰性阳极是特别有用的。电解槽特别优选的是在约900-980℃，优选是在约930-970℃的温度下操作。电流通过包含电解质和待收集的金属氧化物的熔盐浴在惰性阳极和阴极之间流动。在一个优选的生产铝的电解槽中，电解质包括氟化铝和氟化钠，金属氧化物是氧化铝。氟化钠与氟化铝的重量比是约0.7到1.25，优选的是约1.0到1.20。电解质也可以含氟化钙、氟化锂和/或氟化镁。
虽然以优选实施方案的形式描述了本发明，但是可以进行各种改变、增加和改进而不偏离下面权利要求中所提出的本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种生产工业纯铝的方法，包括：
使惰性阳极和阴极之间的电流流过包括电解质和氧化铝的电解液；和
回收最多包含0.20重量％铁、0.1重量％铜和0.034重量％镍的铝。
2.权利要求1的方法，其中惰性阳极包含铁或其化合物。
3.权利要求1的方法，其中惰性阳极包含铜或其化合物。
4.权利要求1的方法，其中惰性阳极包含镍或其化合物。
5.权利要求1的方法，其中惰性阳极包含铁、铜和镍，或其化合物。
6.权利要求1的方法，其中惰性阳极由Fe2O3、NiO和ZnO制得。
7.权利要求6的方法，其中惰性阳极进一步包含选自铜、银、钯、铂、金、铑、钌、铱和锇中的至少一种金属。
8.权利要求7的方法，其中至少一种金属选自铜、银、钯和铂。
9.权利要求7的方法，其中至少一种金属包含铜以及银和钯中的至少一种。
10.权利要求7的方法，其中至少一种金属包含银。
11.权利要求10的方法，其中银由Ag2O提供。
12.权利要求1的方法，其中惰性阳极包含至少一种式Ni1-x-yFe2-xMyO4的陶瓷相，其中M是锌和/或钴，x从0到0.5，y从0到0.6。
13.权利要求12的方法，其中M是锌。
14.权利要求13的方法，其中x从0.05到0.2，y从0.01到0.5。
15.权利要求12的方法，其中M是钴。
16.权利要求15的方法，其中x从0.05到0.2，y从0.01到0.5。
17.权利要求1的方法，其中惰性阳极由包含约40.48重量％Fe2O3、约43.32重量％NiO、约0.2重量％ZnO、约15重量％铜和约1重量％钯的组合物制得。
18.权利要求1的方法，其中惰性阳极由包含约57重量％Fe2O3、约27.8重量％NiO、约0.2重量％ZnO、约15重量％铜和约1重量％钯的组合物制得。
19.权利要求1的方法，其中惰性阳极由包含约56.9重量％Fe2O3、约27.9重量％NiO、约0.2重量％ZnO、约14重量％铜、约0.95重量％银和约0.05重量％钯的组合物制得。
20.权利要求1的方法，其中惰性阳极由包含约55.95重量％Fe2O3、约27.35重量％NiO、约1.7重量％ZnO、约14重量％铜、约0.9重量％银和约0.1重量％钯的组合物制得。
21.权利要求1的方法，其中惰性阳极由包含约55.23重量％Fe2O3、约27.21重量％NiO、约1.68重量％ZnO、约14.02重量％铜和约1.86重量％Ag2O的组合物制得。
22.权利要求1的方法，其中回收的铝最多包含0.15重量％铁、0.034重量％铜和0.03重量％镍。
23.权利要求1的方法，其中回收的铝最多包含0.13重量％铁、0.03重量％铜和0.03重量％镍。
24.权利要求1的方法，其中回收的铝还最多包含0.2重量％硅、0.03重量％锌和0.03重量％钴。
25.权利要求1的方法。其中回收的铝包含铜、镍和钴的总量最多为0.10重量％。
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