Очищенный алюминий

Иногда необходимо получить металл более высокой чистоты, чем уровень, который обеспечивает обычный процесс электролиза (99.5-99.9%), такой металл используется для специфических целей, например, для особо гладких поверхностей и электролитических конденсаторов. В дополнение к новейшим технологиям отделения, при помощи которых обеспечивается уровень чистоты металла от 99.96 до 99.99%, используется так называемый очистительный трехслойный электролиз, который на протяжении длительного времени использовался для получения сверхчистого алюминия (99.99% Al)

На рисунке показано поперечное сечение очистительной ячейки. Прямоугольная ячейка со стальной оболочкой имеет изоляцию из магнезитовых кирпичей (1). Углеродное дно (2), которое представляет собой анод, содержит стальные анодные шины (3). На дне ванны расположены три расплавленных слоя с уменьшающейся плотностью. На дне  расположен анодный металл (4), который представляет собой сплав первичного рафинируемого алюминия и 30-процентной меди. Средний слой является электролитом (5), который представляет собой смесь криолита и фторидов кальция и бария, верхний слой является очищенным алюминием (6). Инертные графитовые электроды (7) погружаются в электролит, на них подается питание через катодные шины, установленные на крышке ячейки. Зарядка ячейки осуществляется через фор-камеру (8). Несколько ячеек объединяются в единую систему.

Существуют ячейки, функционирующие с силой тока до 60 кA. Плотность тока на катоде составляет от 0,3 до 0,5 A/см², рабочая температура 750°C, а напряжение в ячейке 5-6 В. КПД по току составляет почти 100%.
На анодах накапливаются электрохимически более инертные примеси, которые можно отделить. Время от времени металл с анодов удаляется через фор-камеру ячейки и используется для переплавки.  Ежегодная производительность таких установок составляет несколько тысяч тонн.

1. Тепловая изоляция

2. Углеродный анод (дно)

3. Стальная анодная шина

4. Анодный металл

5. Расплавленный электролит

6. Очищенный алюминий

7. Графитовый катод

8. Фор-камера

Поперечное сечение тройной очистительной ячейки

В некоторых случаях в электронной промышленности для стабилизации суперпроводников используется металл с еще более высокой чистотой. Для этого используется технология очистительного электролиза с применением алюмоорганических электролитов , растворенных в толуоле, данный процесс позволяет получить алюминий с чистотой 99.999% Al.

Еще более высокий уровень чистоты достигается при помощи горизонтальной плавки. Производительность такого очистительного процесса очень низкая.