高纯铝作为重要的金属材料,已广泛应用于电子信息、航空航天、精密仪器等高新技术领域。传统的三层液电解法制备高纯铝存在着非环保、工艺流程长等问题,制约着高纯铝产业向高精尖方向发展。区域熔炼法清洁、环保,是提纯金属的重要方法。使用该提纯工艺研究杂质元素的迁移分布规律可指导提纯参数的确定,从而实现良好的提纯效果。而目前对该方法的研究集中在提纯参数的优化及相关的数值模拟,很少从本质上关注铝中杂质元素迁移规律,指导最优提纯参数的确定。本文使用区域熔炼法制备高纯铝,通过采用模拟计算及实验相结合的方法研究铝中杂质元素迁移行为和脱除效果,以阐明铝中杂质元素在固-液相间的迁移分布规律,获得杂质脱除调控机制,丰富区熔法制备高纯金属铝的基础理论数据,为区熔法制备高纯铝的技术开发和应用提供一定的理论支撑和实验数据。论文取得的主要进展如下:基于结晶析出理论,对铝区域熔炼过程中杂质分布行为进行了理论分析,说明在此过程中存在结晶析出的现象,即杂质元素Si,Fe,Cu,Zn等（k0<1）在结晶析出的作用下将沿着熔区移动的方向迁移至铝锭末端。使用COMSOL Multiphysics 5.3a软件开展了提纯过程中熔区的温度场模拟研究。结果显示石墨坩埚结构、加热线圈的位置和线圈匝数等参数的变化均影响熔区温度场的分布。基于熔区移动网格式建模方法计算结果,获得了稳定温度场的最佳参数为:石墨坩埚的截面为矩形,线圈宽度为1.0 cm,加热电压为1.165 k V,熔区温度为663℃。上述参数的获得,为实际加热过程中参数的准确设定提供理论支撑。探究了不同参数对实际有效分配系数（ke）的影响,结果表明熔区移动速度和提纯次数是影响Si,Fe,Cu,Zn等杂质ke的主要因素。氩气气氛下提纯高纯铝的实验结果表明,熔区移动速度为0.5 mm/min,提纯15次时,铝锭样品中部位置（No.3）的杂质Cu、Fe、Si和Zn的脱除率分别达到了94.54%,98.61%,76%和78.16%,对杂质脱除率的影响程度为Fe>Cu>Zn>Si,铝的纯度为5N1,样品成分满足5N铝标准。真空条件下提纯实验结果表明,熔区移动速度为0.5 mm/min提纯15次时,杂质元素Si,Cu,Fe,Zn的脱除率分别为92.47%,97.96%,99.59%和77.5%。脱除效果依次是Fe>Cu>Si>Zn,中间位置处（No.3）的铝纯度为5N6,各种杂质含量均满足5N铝标准。与常压条件下相比,样品表面氧化程度和褶皱效应显著减弱,杂质元素脱除率更高。同时发现由于样品中铝的纯度更高,形成的晶粒尺寸显著增大。通过对区熔温度场的模拟及对杂质的实际有效分配系数的计算,开展了不同条件下的提纯实验研究,进一步确立了区熔提纯铝的技术方案,使纯度为4N的原铝提纯后的纯度及杂质元素的含量均满足5 N高纯铝标准要求。同时,样品具有较大的晶粒形貌,达到了预期提纯效果。本课题深入系统地研究了区域熔炼提纯铝过程中的科学问题,为发展绿色制备高纯铝技术意义重大。