最新现代有色冶金导论教学讲义PPT课件.ppt

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1、现代有色冶金导论铝冶金之Ⅰ、概述Ⅱ、铝的性质Ⅲ、铝合金的种类Ⅳ、铝的用途Ⅴ、生产工艺导读铝的存在：铝元素占地壳总量的7.45％，是地壳中含量最高的金属元素。铝元素在自然界以化合态形式存在，主要存在于铝土矿中。主要成分：Al2O3铝土矿的成分少量：Fe2O3、SiO2等杂质要从铝土矿中提取铝，必须先制备较纯的氧化铝Ⅰ、概述1.物理性质密度小,ρ=2.69g/cm3熔点低，沸点高电阻率小，仅次于银和铜良好的导热性，延展性无磁性Ⅱ、铝的性质2.化学性质脱氧剂：钢液中作为脱氧剂还原剂：焊接钢轨两性性能：与酸碱都可以反应1、铸造

2、用铝合金加入一些合金元素，提高铸造性能。硅：增进合金流动性，提高抗热震性，增进紧压能力钛，磷（硼）：细化晶粒2、加工用铝合金编号1000系列：纯铝编号3000系列：良好的加工性能和焊接性能（Mn）编号7000系列：可热处理、高强度（Zn）Ⅲ、铝合金的种类1.传统用途日常用包装材料、结构材料导电材料防腐蚀材料2.交通用材料汽车、铁路用铝航空用铝Ⅳ、铝的用途3.冶金工业用铝脱氧剂高温还原剂4.铝合金能源铝合金燃料三氧化二铝的生产原料1.概念铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合物。2.

3、矿石主要成分三水铝石Al3O2·3H2O一水软铝石Al3O2·H2O一水硬铝石Al3O2·H2OⅤ、铝的生产工艺3.铝土矿分布世界范围：主要分布在几内亚、澳大利亚、巴西、加勒比海地区、印度、印度尼西亚、东欧等热带、亚热带的国家和地区中国范围：主要分布在山西、河南、贵州、广西、山东等省碱法：即用NaOH或Na2CO3处理铝矿石，矿石中三氧化二铝转变为铝酸钠溶液，矿石中铁、钛等杂质和绝大部分硅则成为不溶解的化合物，经分离、净化NaALO2溶液可分解析出Al(OH)3,经分离、洗涤后煅烧，获得三氧化二铝，分解母液循环使用。酸

4、法：原则上用H2SO4、HNO3、HCl处理含铝土矿石得到相应盐的水溶液，酸法问题较多，至今还不能工业化。电热法：可用来处理高硅高铁的铝矿。三氧化二铝的生产方法拜耳法（Al/Si>7）原理：用苛性钠溶液在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生成铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生成苛性钠溶液，供循环使用。流程：铝土矿的溶出；铝酸钠溶液的分解；氢氧化铝煅烧。碱法工艺分为：拜耳法、烧结法和联合法晶种分解堆场氢氧化铝浆液沉降分离晶种氢氧化铝母液蒸发洗涤氢氧化铝煅烧氧化铝洗液蒸

5、发母液分离NaCO3·H2O结晶溶解苛化石灰乳破碎铝土矿湿磨溶出溶出矿浆稀释沉降分离粗液稠浓赤泥浆叶滤赤泥洗涤热水净液赤泥洗液石灰补充苛性碱图拜耳法生产三氧化二铝的原则流程由法国人萨特里1858年提出并被后人改进（称碱石灰烧结法）。基本过程：将铝土矿、纯碱和石灰等经高温烧结转变为NaO·Al2O3，Na2O·Fe2O3，2CaO·SiO2（原硅酸钙）和CaO·TiO2，用水或稀碱液溶出时，NaO·Al2O3溶解，Na2O·Fe2O3水解为NaOH和Fe2O3·H2O沉淀，2CaO·SiO2和CaO·TiO2不溶，分离后

6、溶液经通入CO2进行碳酸化分解，析出Al(OH)3，碳分母液（主要为Na2CO3）经蒸发浓缩后可返回配料烧结，循环使用。特点：1）适合低A/S矿（A/S＝5－6）；2）流程复杂、能耗高、成本高；3）产品质量比拜耳法差。烧结法铝土矿品位：m（氧化铝）/m（氧化硅）=5-7优点：烧结法系统所得的铝酸钠溶液可以补充拜耳法系统中的碱损失。常用方法：（1）并联法（2）串联法（3）混联法拜耳—烧结联合法1）并联法包括拜耳法和烧结法两个平行的生产系统，以拜耳法处理高品位铝土矿，而烧结法处理低品位矿，后者得铝酸钠溶液并入拜耳法系统，以

7、补偿拜耳法系统的苛性碱损失，经种分得Al(OH)3，母液蒸发分离出一水Na2CO3，返回烧结法系统，二次母液返回拜耳法溶出系统。2）串联法适合处理中等品位铝土矿和低品位的三水铝石铝土矿。先用拜耳法处理矿石，提取大部分三氧化二铝，然后再用烧结法处理拜耳法的赤泥，以进一步提取其中的三氧化二铝和碱，所得铝酸钠溶液并入拜耳法系统，之后同上。3）混联法类似串连法，但赤泥用烧结处理时，需加低品位铝土矿。原料：Al2O3；熔剂：冰晶石（Na3AlF6）、AlF3、NaF、MgF2、CaF2、LiF等阳极材料：阳极糊或预焙阳极碳块。铝

8、电解1自焙阳极自焙阳极是由阳极糊制备的。阳极糊就是一种具有一定粒度分布的石油焦或沥青焦，或两种焦的混合物与一定比例的熔融沥青油混合而成一种混合糊料，然后按照要求制成团球状或块状。凡是自焙阳极电解槽，所用阳极材料都是这种阳极糊，当阳极通电时，利用电阻热和熔融电解质的高温把阳极糊逐步焙烧而成导电性能好、机械强度高、孔隙度小的阳极。2预