三层液法和偏析法对比
高中化学必修一知识点：化学实验的基本方法
高中化学必修一知识点：化学实验的基本方法知识点一：化学实验安全
1、遵守实验规则
要做到实验安全，要注意以下问题：
遵守实验室规则
了解安全措施
掌握正确的操作方法
2、会识别一些常用危险化学品的标志
知识点二：物质的分离和提纯
物质的分离——通过适当的方法，把混合物中的几种物质分开，分别得到纯净的物质。
物质的提纯——通过适当的方法把混合物中的杂质除去，以得到纯净物质。
1.常用物理方法：
（1）过滤：用于不溶性固体与液体的分离。
（一贴、二低、三靠）
（2）蒸发：用于可溶性固体与液体的分离。
（注意蒸发操作中的安全问题）
（3）结晶：利用不同物质的溶解度不同或溶解度变化不同，分离不同的可溶性固体混合物的方法。
2.常用化学方法
化学方法是指利用两种物质的化学性质的差异，选用一种或几种试剂使之与混合物中的某一物质反应，生成沉淀或生成与水不相混溶的液体，或使其中之一反应生成易溶于水的物质，然后再用物理方法分离。
（1）加热法：
（2）沉淀法：
（3）转化法：
（4）酸碱法：
（5）氧化还原法：
【归纳总结】
化学方法提纯和分离物质的“四原则”和“三必须”：
“四原则”：一不增（不增加新杂质），二不减（不减少被提纯物质），三易分离（被提纯物与杂质易分离），四易复原（被提纯物易复原）。
“三必须”：除杂试剂必须过量，过量的试剂必须除尽，除杂途径必须最佳。
高纯度铝制备技术与应用研究进展
高纯度铝制备技术与应用研究进展文章主要介绍了高纯度铝的定义、应用领域，以及生产高纯度铝的主要方法的工作原理和技术特点，包括三层液电解法和偏析法。
通过对这两种工艺方法的基本原理进行了较为详细的描述和比较，对国内高纯度铝生产技术及应用现状进行了总结分析，对未来实现高纯铝高效环保生产进行了展望。
高纯铝；三层液电解法；偏析法；应用引言根据国内相关标准（YS/T 275-2018高纯度铝锭、YS/T 665-2018重熔用精铝锭）和纯度划分，纯铝可以分为原铝、精铝、高纯铝，其纯度范围分别为99wt%～99.85wt%、99.9wt%～99.996wt%、高于99.999wt%，为了便于描述，本研究将原铝、精铝、高纯铝统称为“高纯度铝”。
由于铝中杂质元素极低，高纯度铝的纯度级别通常采用“N”（英文Nine的首字母）来描述。
例如，杂质元素的总和等于10 ppm，其纯度为99.999wt%，即5N；含有5 ppm杂质的金属具有99.9995wt%的纯度，因此将纯度描述为5N5。
各国对高纯度铝的定义有不同的标准，比如美国将不同纯度的铝分为5种，而中国分为3种，日本和俄罗斯也分为3种，其他国家高纯度铝的纯度范围均区别于中国标准[1-3]。
以下对高纯度铝的应用和生产技术特点进行介绍。
1 高纯度铝的下游应用纯度越高的铝，具有更加优异的高导电性、高导热性、低磁导率、低温力学性能等等[4-7]，可应用于制造电解电容器、半导体器件、超导体、金属溅射靶材等高科技产品[8,9]。
随着高端制造业的发展以及日渐严苛的环保政策，高纯度铝（包括精铝、高纯铝）的需求不断增长，同时对高纯度铝的纯度、提纯效率、能耗指标的要求也越来越高。
5N以下高纯度铝主要应用于制造电解电容器[1]。
对于纯度3N8～4N8的高纯度铝，超过总量的75%被用作电解电容器用铝箔，其中阳极箔的纯度要求为99.95%，阴极箔的纯度要求为99.998%。
铝电解电容器在各种产品和技术中都有广泛的应用，其中包括轨道车辆、荧光灯和视频设备[8]。
电解原铝连续旋转偏析净化工艺研究
电解原铝连续旋转偏析净化工艺研究戴飞【期刊名称】《《铝加工》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P9-12)【关键词】电解原铝; 旋转偏析; 定向凝固; 提纯【作者】戴飞【作者单位】河南中孚实业股份有限公司河南巩义451200【正文语种】中文【中图分类】TF821; TF803.2+50 前言霍尔-埃鲁法生产的铝称为电解原铝，铝纯度一般不大于99.9%，高纯铝是由原铝通过特殊冶炼方法得到的纯度不低于99.95%的金属铝。
随着铝的纯度提高，其抗腐蚀性、导电性、导热性、可塑性等性能大幅度提升，被广泛应用于电子、军工、航空航天、轻工业等行业[1]。
为了满足各个领域对其纯度不同的需求，电解原铝必须经过进一步提纯后方能使用，因而原铝的净化方法日益受到广泛关注。
我国电解原铝提纯普遍采用三层液电解精炼法、区域熔炼法、定向凝固法[2]。
但是三层法存在着耗电量大、机械化水平低等缺点；区域熔炼法和定向凝固法产量低、成本高、难以形成产业化规模。
因此，迫切需求一种经济高效、无工业污染、能够实现工业化规模生产的方法。
目前日本的偏析法提纯技术处于国际领先地位，在本世纪初针对偏析提纯技术的不足进行一系列的改进，发明了一种可连续生产高纯铝的偏析方法-旋转偏析法。
旋转偏析法具有效率高、成本低、产量大等特点，可以满足实际工业生产和环境友好要求，而我国没有该方面的应用研究[3]。
因此，研究旋转偏析提纯原铝工艺对进一步提升国内偏析法提纯技术具有借鉴意义。
1 电解原铝旋转偏析提纯工艺原理铝通常是以非小平面形成凝固的金属，形成偏析结晶的工艺条件是凝固前沿的熔体须有强的流动和合适的凝固速度[4]。
图1为电解原铝偏析法提纯原理。
图1 偏析法提纯原理图杂质质量分数为X的是电解原铝，当杂质平均质量分数为X0的熔体从某一高温缓慢冷却并交于液相线的温度为t1时候，便会结晶出杂质量为X1的晶体（X1≤X0），这些晶体便是偏析得到的提纯物质[5]。
高纯铝的精炼工艺研究及生产现状
高纯铝的精炼工艺研究及生产现状发表时间：2020-08-10T15:15:06.467Z 来源：《建筑实践》2020年3月8期作者：李永奇[导读] 高纯铝比原铝具有更好的导电性、韧性、反光性和耐腐蚀性，摘要：高纯铝比原铝具有更好的导电性、韧性、反光性和耐腐蚀性，在电子、航空、交通能源、光学、化工等领域有着广泛的应用前景，本文主要对国内外高纯铝进行了几种精炼操作，包括直接清洗法、电化学精炼法。
总结和分析了我国高纯铝的研究和生产现状。
关键词：高纯铝；精炼工艺；研究；生产现状前言：精铝和高纯铝具有良好的塑性、导电性、反光性、耐腐蚀性和极低的渗透性，它们在电子、能输、计算机、节拍、天文等领域都有，化工及其他工业，目前，电子薄膜中高纯铝的使用率约为78%，其他方面约为20%。
国内外研究人员开展了多种研究工作，发展迅速。
目前，德国、美国、日本、法国、俄罗斯等国都有较高的铝纯度生产能力，主要用于先进工业技术。
但是，中国的高纯铝生产商很少，高纯度产品的生产处于盲目状态。
因此，我国迫切需要加强对高纯铝生产技术的研究与开发，这对我国轻金属工业的发展具有重要意义，对于拓展产业链、提升产品附加值、拓展梦想具有重要意义。
一、我国目前高纯铝企业的生产现状中国、日本、德国和俄罗斯是世界上高纯铝的主要生产国。
其中日本在高纯铝生产、偏析熔炼工艺和相对先进的生产技术方面处于世界领先地位。
将用于高纯度的生产铝。
近年来，我国社会经济发展迅速，高新技术产业已成为世界铝生产、消费和出口的大国。
我国是世界第二大高纯铝生产国，生产技术比较先进，特别是采用了三层电解精炼和偏析熔炼工艺。
目前生产高纯铝的企业很多，特别是新疆中和股份有限公司、包头铝业股份有限公司、贵州铝业有限公司、山西冠鲁铝业有限公司、霍梅鸿俊高精度铝业有限公司、宜都东阳光铝业有限公司。
（一）新疆众和股份有限公司生产的高纯铝是国内市场80多年来生产加工最早、规模最大的高纯铝生产加工企业，生产4N~6N高纯铝罐。
初中化学知识点对比分析方法
初中化学知识点对比分析方法第一篇范文：初中化学知识点对比分析方法化学作为一门研究物质组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科学，对于培养学生的逻辑思维能力、创新意识和实践能力具有重要意义。
初中化学是化学教育的初级阶段，对于学生而言，掌握化学基本概念、原理和方法是学好化学的关键。
对比分析方法作为一种科学的学习和思维方法，可以帮助学生更好地理解化学知识，提高学习效果。
本文将对初中化学知识点进行对比分析，以期为学生提供一种有效的学习方法。
1.知识点的分类对比初中化学知识点可以分为以下几个方面：物质的组成与结构、化学反应、物质的性质与变化、计量化学、化学实验等。
通过对这些知识点的分类对比，可以让学生更好地理解化学知识体系，形成知识网络。
（1）物质的组成与结构对比分析不同物质的组成与结构，如原子、分子、离子等，了解它们之间的区别与联系，有助于学生深入理解物质的微观世界。
（2）化学反应对比分析不同类型的化学反应，如化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应等，让学生掌握化学反应的基本规律，提高分析问题的能力。
（3）物质的性质与变化对比分析不同物质的性质与变化，如酸、碱、盐的性质，氧化反应、还原反应等，有助于学生掌握物质性质与变化之间的关系。
（4）计量化学对比分析化学方程式的计算、物质的量、质量守恒定律等，使学生熟练掌握化学计算方法，提高解决问题的能力。
（5）化学实验对比分析不同化学实验的原理、方法、操作步骤等，让学生掌握实验基本技能，培养实验操作能力和观察能力。
2.知识点的内涵与外延对比通过对知识点的内涵与外延进行对比分析，可以帮助学生深刻理解化学知识，提高思维品质。
（1）内涵对比对比分析知识点内涵，如氧化还原反应、离子反应等，让学生理解化学现象背后的本质。
（2）外延对比对比分析知识点的外延，如化学与生活的联系、化学与环境的关系等，培养学生的实践能力和创新意识。
3.知识点的前因后果对比通过对知识点的前因后果进行对比分析，可以使学生掌握化学知识的来龙去脉，提高学习效果。
初中化学知识点对比分析方法(含示范课课程设计、学科学习情况总结)
初中化学知识点对比分析方法第一篇范文：初中化学知识点对比分析方法在初中化学教学中，对比分析是一种常用的教学方法。
通过对比分析，学生可以更好地理解化学知识，掌握化学概念，提高化学素养。
本文将从初中化学知识点对比分析的方法、意义、实践等方面进行探讨。
1.概念对比分析概念对比分析是将两个或两个以上的化学概念进行对比，找出它们的相同点和不同点，从而加深学生对概念的理解。
例如，在教授“溶液”和“悬浊液”这两个概念时，可以对比它们的定义、组成、性质等方面的内容。
2.原理对比分析原理对比分析是将化学知识中的原理、规律进行对比，帮助学生理解原理的本质，提高学生运用原理解决实际问题的能力。
例如，在教授“酸碱中和反应”和“氧化还原反应”这两个原理时，可以对比它们的实质、特点、应用等方面的内容。
3.实验对比分析实验对比分析是通过对比实验现象、实验操作、实验结论等方面的内容，使学生掌握实验方法，提高实验技能。
例如，在教授“氧气的制备”和“二氧化碳的制备”这两个实验时，可以对比它们的实验原理、实验步骤、实验注意事项等方面的内容。
4.性质对比分析性质对比分析是将化学物质的性质进行对比，帮助学生认识物质的特点，提高学生运用物质性质解决实际问题的能力。
例如，在教授“金属”和“非金属”这两类物质时，可以对比它们的物理性质、化学性质、应用等方面的内容。
三、初中化学知识点对比分析的意义1.提高学生的思维能力对比分析方法能够激发学生的思维，培养学生的比较、分析、归纳等思维能力。
2.促进学生的知识整合对比分析方法有助于学生将零散的化学知识进行整合，形成知识体系。
3.提高学生的学习兴趣对比分析方法使化学教学更加生动有趣，有助于提高学生的学习兴趣。
四、初中化学知识点对比分析的实践1.教学设计在教学设计中，教师应根据学生的实际情况，选择合适的对比分析方法，将对比分析融入教学过程中。
2.教学实施在教学实施中，教师应引导学生积极参与对比分析，鼓励学生提出问题，培养学生解决问题的能力。
高纯铝概况20130911
一、高纯铝的性能与应用高纯铝是将常规原铝再加工为纯度为99.93% ~ 99.999% (5N) 的铝。
它具有比原铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，原来主要应用于电子铝箔、电极箔等铝电解电容器原料上，近年来发现高纯铝在汽车、航空航天、化工、军工等领域应用广泛。
主要用于制造铝反射镜、磁悬浮体材料，高性能导线、集成电路用键合线等。
目前高纯铝在电子铝箔领域的使用量约占高纯铝消费量的70%，而其它用途约占30%左右。
应其应用的领域很广阔，所以国内国际在研究的技术人员很多，发展也很快。
二、三层液电解法和偏析法优缺点比较：高纯铝的生产主要有三层液电解精炼法和偏析法两种工艺，两种生产工艺各有优缺点：三层电解法成本较高，并产生大量的含铜合金，但可以生产99.999%(5N)及99.9999%(6N)的超高纯铝；而偏析法耗能较低(约为三层电解法的1/9)，环境污染小，不过生产的高纯铝纯度最高只能达到99.996%(4N)，仅能满足普通电子铝箔的生产要求。
三层液法现在应用比较广泛，但与偏析法比较起来，后者有着省电、低能耗、环保的优势，平均每吨能省电6000度。
而且偏析法利用物理的方法，整个过程中不涉及其他的任何添加物质，不需要特别额外施加能源促进凝固和偏析过程，除了铝熔炼本身产生的气体和粉尘外，在生产过程中不会产生任何有毒有害物质，符合当前环保生产的要求。
目前美国、法国和日本的精铝生产主要采用偏析法，其中日本有70%的精铝采用偏析法。
三、偏析法原理1、原理：金属熔体在凝固过程中最先凝固的是杂质含量最低的，后凝固的杂质含量高，这种成分不均匀性在金属学中称之为“偏析”。
偏析提纯法就是利用此原理使先凝固的含杂质少的那部分金属（高纯的）与未凝固的含杂质多的那部分金属分开来，取出前者，得到的就是高纯金属（铝）。
偏析提纯可反复进行，每偏析提纯一次，金属的纯度就提高一次。
2、我司将使用的偏析法是分步结晶法，它的基本原理如下：①把经过净化的原铝在石墨槽（石墨坩埚）中均匀熔化；②然后往槽中石墨制冷却管道内通入冷却气体，则纯度很高的铝便在石墨制冷管外壁上结晶出来，上下抽动冷却管外面的石墨制活塞套管（又称石墨环），可把冷却管壁上的结晶铝粉刮下来，使之沉到槽底。
偏析法精铝生产装置[实用新型专利]
![偏析法精铝生产装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/0b74f5b5bdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be887.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]实用新型专利说明书[11]授权公告号CN 2611389Y [45]授权公告日2004年4月14日[21]ZL 专利号03230414.5[21]申请号03230414.5[22]申请日2003.04.17[73]专利权人上海交通大学地址200030上海市华山路1954号[72]设计人张佼 何博 孙宝德 倪红军 [74]专利代理机构上海交达专利事务所代理人王锡麟[51]Int.CI 7C22B 21/06C22B 9/02权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页[54]实用新型名称偏析法精铝生产装置[57]摘要一种偏析法精铝生产装置属于铸造冶金领域。
本实用新型包括：保温系统、卸料系统、凝固结晶系统、提升旋转系统、液压驱动系统，保温系统位于凝固结晶系统的正下方；凝固结晶系统固定于提升旋转系统的悬臂上，卸料系统同样固定在提升旋转系统的悬臂上，并通过其卸料板与凝固结晶系统配合；液压驱动系统通过油管驱动提升旋转油缸；液压驱动系统位于提升旋转系统的提升旋转油缸的支架底板上。
本实用新型中防止了杂质元素在凝固过程中的反扩散；有效防止了介质泄漏对生产过程的影响，冷却强度适中，晶体生长速度易于控制；加快了偏析出的杂质元素的分散，提高了设备的生产效率；节省了能源，提高了效率。
03230414.5权 利 要 求 书第1/1页 1、一种偏析法精铝生产装置，包括：保温系统(1)、卸料系统(2)、凝固结晶系统(3)、提升旋转系统(4)、液压驱动系统(5)，其特征在于，保温系统(1)位于凝固结晶系统(3)的正下方；凝固结晶系统(3)固定于提升旋转系统(4)的悬臂(16)上，卸料系统(2)同样固定在提升旋转系统(4)的悬臂(16)上，并通过其卸料板(10)与凝固结晶系统(3)配合；液压驱动系统(5)通过油管驱动提升旋转油缸(17)；液压驱动系统(5)位于提升旋转系统(4)的提升旋转油缸(17)的支架(19)底板上。
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一、三层液电解精练法
1、基本原理：是在三层液电解法的电解槽内有三层溶体，而溶体按密度的不同自下而上分别为：阳极合金熔体层、电解质层和精铝层。
其中最下层的阳极熔体层由待精炼的原铝和加重剂（一般为铜）组成，通常原铝在其中占70％，铜占30％，该层的密度为3.2-3.7g/cm3，最重；中间层的电解质层一般为纯氟化物体系或氟氯化物体系组成，其密度为2.7-2.8/cm3；最上层精铝层是精练出来的铝液，密度为2.3g/cm3，最轻，其与石墨阴极或固体铝阴极相接触成为实际的阴极。
因此，三层液电解精炼法是因精炼体系中依密度的差别而分上中下三层熔体组成而得名。
阳极极化是由两方面的原因引起，一是阳极表面上的A3＋浓度和电解液本体中A13＋浓度的存在差异，二是阳极合金表面的留浓度与合金本体中铝浓度存在差异，这两方面的原因引起阳板极化电势的产生，阳根根化电势一般为0.135。
2、三层液电解的电液效率很高，阴极电流效率一般在96％以上，阳板电流效率达100％
提高电流效率的方法有以下几个途经：
A、电解温度低，只有750～800℃．只高出铝的熔点100℃，铝的溶解量少；
B、电解过程没有气体析出，没有阳极效应，电解质不“沸腾”，对流循环很，电解过程平稳，铝的损失量很小；
C、极距高达80～120mm；
D、电解质与阴极铝液的密度差别较大，分层请除，的溶解失少。
3、三层液电解精练的技术参数：
电流/kA 18～100
工作电压/ 5.0～6.0
电解质温度/℃760～810
电解质电流密度/A.cm-30.57～0.70
电解质高度/cm 10～15
阴极铝高度（出铝后）/cm 12～16
阳极合会高度（如原铝前）/cm 20～35
阳极合金中Cu浓度/cm 30～40
明极电流效率/% ＞96
电能消耗（交速)/kw.h.kg-1（A1）18～19
精铝纯度/% 99.99
注：
（1）GL采用的净化原铝方法是：三层液电解法与偏析法相结合的提纯净化模式。
其三层液电解法的各层厚度为:
阳极铝制合金层200－300m
电解液80－150m
精铝层150－200mm
上层预留层100－150mm
（2）ZH采用的净化原铝方法是三层液电解法和偏析法两种提纯净化模式。
（3）QD采用的净化原铝方法是：三层液电解法的提纯净化模式。
其三层液电解法的各层厚度为：
阳极铝铜合金层180－200mm
电解液100－120m
精铝层150C200m
上层预留层100m
（4）GL采用的净化原铝方法是：三层液电解法和偏析法两种提纯净化模式。
其三层液电解法的各层厚度为：
阳极铝铜合金层180－200mm
电解液100－120mm
精铝层150－200mm
上层预留层100mm
（5）BL采用的净化原铝方法是：偏析法提纯净化模式。
（6）FS采用的净化原铝方法是：三层液电解法的提纯净化模式。
4、三层液电解精练槽的原材料消耗量
氯化钡/kg.t-1（Al）35～40
氟盐（按氟计算）/kg.t-1（Al）16～21
石墨/kg.t-1（Al）12～13
原铝/kg.t-1（Al）1020～1030
铜/kg.t-1（Al）10～14
5、三层液电解精练铝的电能消耗很高，是原铝生产的130％（本方法的最大缺点）。
这是由于为了获得高纯度的铝而不得不提高极距，以免阴极产物与阳极合金相混滑。
6、三层液电解精练法目前几乎在所有的铝精炼）都有应用。
正常的操作程序包括：出铝量、补充原铝、添加电解质、清理与跟换阳极、捞渣等。
目前，世界上运转的铝精炼电解槽的电流一般为18～100kA。
二、偏析熔炼法基本原理
就是利用各种元素在液相和固相中的分配差异，从而达到提纯的目的。
也是将二元金属组成的液体缓慢冷却至略高于其最低熔点之上，使主体金属以较纯的固体晶体析出，而杂质元素富集于液体中，然后将液体与固体分离。
重复该过程就可得到一种较纯的金属。
偏析净化分离原铝中杂质的机理类似于区熔法，都是利用原铝凝固过程中杂质在液两相间的分配比的差异来实现熔体净化。
杂质富集于液相之中，相为精铝。
偏析培炼法根据采用的具体工艺不同，又分为
1、分步结晶法
其基体原理是把经过净化的原铝在石墨槽（石墨坩埚）中均匀熔化；然后往槽中石墨制冷却管道内通入冷却气体，则纯度很高的铝便在石墨制冷管外壁上结晶出来，上下抽动冷却管外面的石墨制活塞套管（又称石墨环），可把冷却管壁上的结品铝粉刮下来，使之沉到槽底：同时石墨环还对堆积于槽底的结晶铝粉进往加工，挤出晶体之间富集了杂质元素的铝熔体；石墨槽周围的加热器对铝粉层加热并使之部分再熔化。
如此反复，原铝被分成精铝固体层和杂质元素富集的液体层，再把铝液层抽上来，排出槽外，然后再注入新的原铝液，使纯度很高的结晶出来，反复操作，从而进行铝的提纯精炼
2、定向凝固提纯法
主要通过使冷却面轨连续凝固来制取高纯铝。
接不同的冷却、凝固方式分：冷却管凝固法、底部凝固法、侧壁凝固法、上部凝固拉晶法、横向拉晶法等。
定向凝固提纯法的最大特点是可以连续生产，而且可以通过增加重复次数来提高铝的纯度。
定向凝固提纯法的操作过程是：
在凝固过程中，在逐渐凝固的界面上（2～3cm）将铝液进行搅拌使杂质元素不断地扩散转移到液相，凝固结晶的铝即为高纯铝，然后将杂质元素（K＜1）富集的液铝层同本体分离。
重复上述操作，凝固下来的铝可进一步提纯精炼，进一步分离杂质元素，并且重复的次
数越多，铝的纯度就越高。
偏析法精炼技术具有建设项目的投资低，量消耗低的特点。
因此，近几年来我国一些铝企业也在这方面开展了大量的研究工作。
例：新疆众和股份公司自主研制的定向结晶炉其操作过程是：
一级精铝液（普铝液）在出铝包中进行除渣，倒入定向结晶炉后静置，使铝液冷却降温进行偏析，得到第一次偏析产物，把第一次偏析尾部的铝液（杂质）从炉眼放出，将偏析产物加热熔化，再进行第二次偏析，把第一次偏析产物作为第二次偏析原料进行提纯，第二次偏析尾部的铝液（杂质）从炉眼放出，第二次偏析产物最体再加热熔化从炉眼放出，最后得到的铝液纯度远远高于原铝液。
在进行偏析过程中，最重要的是控制结晶速度。
因为结晶速度太快，杂质还没有来得及扩散就凝固，无法得到提纯纯：结最速度太慢，效率太低，所以在结晶过程中控制结品速度是关键。