Кафедра цветных металлов и золота, Национальный исследовательский университет «МИСиС», Москва,
Россия:

А. П. Лысенко, доцент, эл. почта: reikis@yandex.ru
А. Ю. Наливайко, ведущий инженер-электроник, эл. почта: nalivaiko@misis.ru

Изучен ключевой процесс технологии получения оксида алюминия высокой чистоты. При этом использован электрохимический метод окисления. Исследование процесса электролиза проводили на лабораторной установке для проведения поляризационных измерений с использованием потенциостата PARSTAT 4000, а также на укрупненном электролизере, входящем в состав экспериментального образца установки получения -оксида алюминия высокой чистоты. В качестве исходного сырья был использован алюминий с содержанием основного компонента не менее 99,99 % (мас.). Для определения оптимальной плотности тока провели ряд электрохимических экспериментов, в ходе которых были построены поляризационные кривые. На полученных поляризационных кривых анодного растворения алюминия были выявлены три участка с выраженными электрохимическими процессами: образование одно- и трехвалентных ионов алюминия; пассивация анода с образованием труднопроницаемых оксидов; разряд гидроксид-анионов воды. С целью определения режима подачи тока был проведен ряд экспериментов, основной целью которых являлся подбор минимального интервала смены полярности электродов для обеспечения постоянного напряжения на ванне. Построена зависимость напряжения от продолжительности периода смены полярности электродов. Согласно полученной зависимости, при использовании интервала смены полярности электродов длительностью более 1 мин напряжение на ванне постепенно увеличивается за счет увеличения толщины пленки гидроксида алюминия на аноде. Определены оптимальные параметры режима подачи тока и плотности тока. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что полученные оптимальные параметры процесса электролиза могут быть использованы при масштабировании технологии получения оксида алюминия высокой чистоты с использованием электрохимического метода окисления алюминия.

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от 23 октября 2014 г. № 14.578.21.0072 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57814X0072).

1. Cote M., Caudron G., Tanguay J. High-purity alumina (HPA) market potential and Orbite's competitive advantages [Electronic resource]. Orbite. 2012. — 20 р. — Режим доступа : https://ru.scribd.com/document/269953722/Hpa-Version-0
2. Qin W., Peng Ch., Ming Lv., Jianqing W. Preparation and properties of high-purity porous alumina support at low sintering temperature // Ceramics International. 2014. Vol. 40, No. 8, part B. P. 13741–13746.
3. Fujiwara S., Tamura Ya., Maki H., Azuma N., Takeuchi Y. Development of New High-Purity Alumina / Sumitomo Chemical. 2007 [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.sumitomo-chem.co.jp/english/rd/report/theses/docs/20070102_fth.pdf
4. Москвитин В. И., Николаев А. В., Фомин Б. А. Металлургия легких металлов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2005. — 416 с.
5. Пат. 2126364 РФ. Способ получения порошка альфа-окиси алюминия (варианты) / Мохри М., Утида Йо., Савабе Йо. ; заявл. 29.06.1994 ; опубл. 20.02.1999.
6. Park N., Choi H., Kim D. Purification of Al(OH)₃ synthesized by Bayer process for preparation of high purity alumina as sapphire raw material // Journal of crystal growth. 2013. Vol. 373. P. 88–91.
7. Романова Р. Г., Дресвянников А. Ф., Березина Т. Н. Электрохимические методы получения высокочистых неорганических материалов // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 11. С. 243–248.
8. Vlaskin M. S., Shkolnikov E. I., Bersh A. V. An experimental aluminum–fueled power plant // Journal of Power Source. 2011. Vol. 196, No. 20. P. 8828–8835.
9. Yia J., Sun Y., Goa J. Synthesis of crystalline γ-Al2O3 with high purity // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2009. Vol. 19, No. 5. P. 1237–1242.
10. Наливайко А. Ю., Лысенко А. П. Сравнительный ана лиз гидротермального и электрохимического спосо бов получения Al₂O₃ высокой чистоты из алюминия марки «АВЧ» // Цветная металлургия. 2015. № 5. С. 22, 23.
11. Герасимов В. В. Коррозия алюминия и его сплавов. — М. : Металлургия, 1967. — 114 с.
12. Серёдкин Ю. Г., Лысенко А. П. Разработка технологии получения тонкодисперсного гидроксида алюминия электролитическим способом // Цветные металлы. 2013. № 5. С. 49–56.
13. Schlueter H., Zuechner H., Braun R. Diffusion of Hydrogen in Aluminium // Zeitschrift fuer Physikalische Chemie. 1993. Vol. 181, No. 1/2. P. 103–110.
14. Беляев А. И., Фирсанова Л. А. Одновалентный алюминий в металлургических процессах. — М. : Металлургиздат, 1959. — 142 с.
15. Snizhkova L. O., Yerokhin A. L., Pilkington A. etc. Anodic processes in plasma electrolytic oxidation of aluminium in alkaline solutions // Electrochimica Acta. 2004. Vol. 49, No. 13. P. 2085–2095.
16. Лысенко А. П., Наливайко А. Ю. Механизм получения гидроксида алюминия в электролизере и коагуляция мелких частиц во время седиментации в токопроводящих солевых растворах // Цветные металлы. 2015. № 1. С. 49–53.