一、概述
鋁電解槽中生產(chǎn)出的原鋁，在質(zhì)量上相差較大。另外，還含有一些金屬雜質(zhì)，氣體和非金屬固態(tài)夾雜物。鋁錠鑄造的任務(wù)是提高低品位鋁液的利用率，并盡可能除去其中的雜質(zhì)。原鋁中的雜質(zhì)可分為以下三類：第一類是金屬元素，如鐵、硅、銅、鈣、鎂、鈦、釩、硼、鎳、鋅、鎵、錫、鉛、磷等，其中主要元素是鐵和硅;第二類是非金屑固態(tài)夾雜物，Al2O3，AlN和Al4C3;第三類是氣體，H2，CO2，CO，CH4，N2，其中主要的是H2。在660C下，100g鋁液中大約溶解0.2cm3的氫氣。氣體在鋁液中的溶解度隨溫度升高而增加。從電解槽吸出的鋁液，都要經(jīng)過(guò)凈化處理，清除掉一部分雜質(zhì)，然后鑄成商品鋁錠(99.85%A1)。含99.996%Al純鋁(鋁絲φ2mm，硬拔者)，電阻率為2.668×10-8Ω·m。純鋁中如有雜質(zhì)元素，則電阻率增大。.影響最大者為鉻、釩、錳、鋰、鈦。影響較小者為銦、鉛、鋅、鎘、錫、鈹、鐵。
1.鋁中雜質(zhì)元素的平衡
用拜耳法從鋁土礦生產(chǎn)出的工業(yè)氧化鋁中，雜質(zhì)的含量相對(duì)于原料鋁土礦來(lái)說(shuō)大為減少。除了從堿液中帶來(lái)的堿以外，雜質(zhì)元素的分析值總量通常少于1%。其中主要雜質(zhì)是SiO2和Fe2O3。除了氧化鋁給電解槽帶來(lái)雜質(zhì)外，炭陽(yáng)極和熔劑冰晶石也帶來(lái)不少雜質(zhì)。炭陽(yáng)極帶來(lái)的雜質(zhì)主要是鐵和硅，冰晶石也是這樣。
如果原料的雜質(zhì)元素全部析出在原鋁里，則所得鋁的品位只有99.7%Al。然而，實(shí)際生產(chǎn)出來(lái)的鋁卻具有較高的品位99.8%Al。這種差別主要是由于雜質(zhì)元素的蒸發(fā)造成的。鐵、鈦、磷、鋅和鎵從氧化鋁來(lái)的占多數(shù)，而硅和釩則從炭陽(yáng)極來(lái)的占多數(shù)。從熔劑來(lái)的雜質(zhì)元素，以磷為多，約占磷總量的20%，其余硅、鐵，鈦和釩都很少。
平衡表的支出，硅和鐵都超過(guò)了從原料帶來(lái)的數(shù)量，其中硅超過(guò)60%左右，鐵超過(guò)37%左右。電解槽的內(nèi)襯材料，例如高灰分的槽底炭塊和炭糊以及耐火材料，是這些雜質(zhì)元素的另一個(gè)重要來(lái)源。此外，由于操作工具和陰極鋼棒遭受侵蝕，使鐵也進(jìn)入了平衡。其余幾種元素，收支接近平衡。
支出分配在原鋁和廢氣中的雜質(zhì)元素量是不一樣的。蒸發(fā)量最大的是磷，占收入總量的72%，釩占64.4%，鐵占62.4%，鈦占57.7%，鎵占49.6%，鋅占19.7%。最小的是硅，僅占收入總量的13.3%。之所以如此，原因是：
①硅和鋅在電解質(zhì)里以比較難蒸發(fā)甚至不蒸發(fā)的化合物形態(tài)存在，倒如SiO2，ZnO或ZnF2。硅和鋅明顯地積累在鋁液里。鋁液被硅和鋅污染的程度，主要是由物料平衡中供入的硅化合物和鋅化合物總量來(lái)決定的。在這種情形下，槽罩的收集效率無(wú)關(guān)緊要。
②鐵、鎵、鈦和鎳至少部分地以揮發(fā)性化合物的形態(tài)存在于體系中。這些化合物大概是在進(jìn)入電解質(zhì)之后才生成的。可能的化合物是Fe(CO)5，Ni(CO)4，TiF3，TiF4和GaF3等。如果槽罩的收集效率提高，則會(huì)在一定程度上影響鋁的質(zhì)量。
③釩和磷只以揮發(fā)性化合物形態(tài)存在。可能的化合物，首先是氟化物(VF3和PF3)和五氧化二磷(P2O5)。由于電解質(zhì)中磷含量升高會(huì)影響電流效率，而鋁中釩量增多則會(huì)減小鋁的導(dǎo)電性能，所以可以預(yù)料到提高槽罩的收集效率會(huì)對(duì)原鋁質(zhì)量以及最佳生產(chǎn)效果方面帶來(lái)?yè)p害。
2.鋁錠的分類
鋁錠按成分不同分重熔用鋁錠、高純鋁錠和鋁合金錠三種：按形狀和尺寸又可分為條錠、圓錠、板錠、T形錠等幾種，下面是幾種常見的鋁錠;
重熔用鋁錠--15kg，20kg(≤99.80%Al)：
T形鋁錠--500kg，1000kg(≤99.80%Al)：
高純鋁錠--l0kg，15kg(99.90%~99.999%Al);
鋁合金錠--10kg，15kg(Al--Si，Al--Cu，Al--Mg);
板錠--500~1000kg(制板用);
圓錠--30~60kg(拉絲用)。
3.鋁錠鑄造工藝流程
出鋁—扒渣—檢斤—配料—裝爐—精練—澆鑄—重熔用鋁錠—成品檢查—成品檢斤—入庫(kù)
出鋁—扒渣—檢斤—配料—裝爐—精練—澆鑄—合金錠—鑄造合金錠—成品檢查—成品檢斤—入庫(kù)
