献礼70校庆 北京科技大学再发Nature

与铁、铜并列，铝是社会上广泛使用的三大贱金属之一。据估计，除铝土矿采用熔融电解法生产的初级铝外，世界铝回收中52%的铝合金铸锭是次级铝合金铸锭。如今利用重熔技术回收的废铝降低了铝的品质，这种降级回收铝的最终沉淀物是铸造铝合金。预计未来随着消费者选择电池供电的电动汽车替代内燃机汽车，对高等级再生铝的需求量增加，低等级再生铝需求量逐渐下降。为满足未来对高品位铝的需求，需要一种新的铝回收方法，能够将废料提升到与原铝相似的水平。

今日，日本仙台东北大学、北京科技大学朱鸿民与日本仙台东北大学Tetsuya Nagasaka课题组，提出了一种固态电解(SSE)工艺，该工艺使用熔盐来升级回收铝废料。SSE生产的铝纯度与铝合金铸造原铝相当。此外，工业SSE的能源消耗估计不到原铝生产过程的一半。通过有效回收铝废料，可以有效地满足人们对高等级铝的需求。通过使用这种高效、低能耗的工艺，可以实现铝回收的真正可持续性。相关论文以题为“A solid-state electrolysis process for upcycling aluminium scrap”发表在Nature上。

图1. 2020年和2040年全球铝循环

图2. SSE工艺的示意图和电化学原理

图3. AC2A铸造合金在熔融MgCl₂-NaCl-KCl-5mol%AlF₃中的电解结果

图4. SSE工艺与其他工业铝工艺的比较

总而言之，本工作基于熔盐电解原理，提出的SSE工艺具有较大的工业应用潜力。本研究的发现是SSE技术优势的证据，包括其去除杂质的能力和较低的能耗，而其他因素，如资本和运营成本，则是目前研究的重要课题。考虑到未来铝回收中可能出现的各种挑战，本工作提出的SSE工艺所代表的技术为实现真正的可持续铝回收铺平了道路，并成为在工业一级实现真正的可持续性的典范。

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