有色金属冶金学氧化铝课件.ppt

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1、第一篇轻金属冶金学第1章铝冶金1.1概述1.1.1铝冶金的历史铝在自然界中的分布地壳中铝8%，仅次于氧和硅，在金属元素中，铝居首位。我国开采历史悠久（1）汉代《本草经》（2）明代《天工开物》Aluminum由来Pott,Marggraf,Morveau,Davy化学法制取铝1825Oersted丹麦钾汞还原无水氯化铝1827Wohler德国钾还原无水氯化铝1854Deville法国钠还原NaCl-AlCl31865Bektob俄国镁还原冰晶石电解法炼铝1886年美国Hall法国Heroult申请专利：方法不同，结果一样Hall-

2、Heroult法，即冰晶石-氧化铝法法国：1889挪威：1906英国：1890意大利：1907德国：1898西班牙：1927奥地利1899前苏联：1931中国：19381.1.2现代铝工业全世界原铝产量1890180t19006990t192518万t1950150万t19701025万t19801560万t20002400万t中国：2002年432万吨，世界第一中国、美国、加拿大、俄罗斯用电解法或其它方法直接生产出来的纯铝称为原铝，现代还生产精铝、高纯铝及多种铝基合金现代铝工业三个主要生产环节：（1）从铝土矿提取纯氧化铝（2）

3、用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产铝（3）铝加工辅助环节：（1）炭素电极制造（2）氟盐生产现代铝工业生产流程简图铝电解原理：现代铝工业生产，主要采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法，其中氧化铝是炼铝的原料，冰晶石是熔剂。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反应。电解产物，阴极上是液体铝，阳极上是气体CO2（75-80%）和CO（20-25%）。在工业电解槽内，电解质通常由质量分数为95%的冰晶石和5%的氧化铝组成，电解温度为950-970℃。电解液的密度约为2.1g/cm3，铝液密度为2.3g/cm3，两者因密度差而上下分层。铝液用真

4、空抬包抽出后，经过净化和过滤，浇铸成商品铝锭，纯度达99.5-99.8%。阳极气体中还含有少量有害的氟化物、沥青烟气和二氧化硫。经过净化后，废气排入大气，收回的氟化物返回电解槽内继续使用。1.1.3铝的性质和用途铝是元素周期表上第三周期IIIA族元素，原子序数13，相对原子量26.98154。1.1.3.1铝的物理性质铝是轻金属，具有银白色的金属光泽熔点低99.996%铝熔点为933K(660℃)沸点高2467℃密度小2.6966-2.6988g/cm3电阻率小(2.8-2.85)×10-8·m铝具有良好的导热能力在20℃，铝

5、的热导率为2.1W/(cm·℃)铝具有良好的反射光的能力，特别对于波长为0.2~12µm的光线铝没有磁性，不产生附加的磁场，在精密仪器中不会起干扰作用铝易于加工铝的再生利用率高铝可以同多种金属构成合金1.1.3.2铝的化学性质铝同氧反应，生成Al2O3氧化铝的生成热为-31KJ/gAl铝在高温下能够还原其他金属氧化物2Al+3MeO=Al2O3+3Me在800℃以上温度，铝同三价卤化物（如AlF3）起反应生成一价铝的卤化物，在冷却时一价铝的卤化物分解出常价铝的卤化物和铝2Al+AlF3=3AlF铝易同稀酸起反应，又易被苛性碱溶液

6、侵蚀，生成氢气和可溶性盐铝不与碳氢化合物起反应铝的保护剂1.1.3.3铝与人体健康的关系人体摄入少量的铝对健康无损害维生素C的损失少量的铝溶解在含有机酸的蔬菜中,如西红柿要禁忌过量的铝铝制品应用酸或碱食物，可用来烧煮米饭、稀粥、面条、土豆，不可存放隔夜食物铝能对抗铅的某些毒性1.1.3.4铝合金的种类铸造铝合金加工用铝合金自学内容:何为铸造铝合金?加工用铝合金?1.1.3.5铝的用途传统用途铝在交通运输业上的应用铝在航空工业上的应用铝在冶金工业上的应用铝在农业上的应用铝合金能源1.1.4铝矿（1）铝土矿（Bauxite)铝土矿是

7、含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿，是现代炼铝的原料。铝土矿的化学成分质量分数和主要矿物成分化学成分质量分数矿物三水铝石Al2O3·3H2OAl2O340-60%一水软铝石Al2O3·H2O一水硬铝石Al2O3·H2OSiO20.5~10%高岭石Al4(OH)8·Si4O10石英SiO2Fe2O33~30%赤铁矿Fe2O3针铁矿Fe2O3·H2OTiO20.5~8%锐铁矿金红石TiO2H2O10~34%水微量元素MnPVCrNiGaCaMg有机物铝土矿类型三水铝石一水软铝石一水硬铝石组成Al2

8、O3·3H2OAl2O3·H2OAl2O3·H2O最高Al2O3%65.485.085.0晶系单斜正方正方硬度2.5~3.53.5~4.06.5~7.0密度2.423.013.44快速脱水温度/℃150350450在每升Na2O水溶液中Al2O3溶解度/g(12