材料工程 第一章 金属材料的制备精要.ppt

①阳极反应 可能进行的反应： Cu-2e →Cu2+ E0(Cu/Cu2+)=0.34V Me-2e →Me2+ E0(Me/Me2+) ＜0.34V SO42--2e →SO3+1/2O2 E0(SO42 +/O2) =2.42V H2O-2e →2H++1/2O2 E0(H2O/O2) =1.229V Me: Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，进入电解液。而SO42-和H2O，电极电位比Cu正，反应不能进行。Ag、Au、Pt电极电位更正的贵金属，不能溶解成为阳极泥落入电解槽底部。 ②阴极反应 可能进行的反应： Cu2+ +2e→Cu 2H++2e →H2 E0(H2/H2+)=0 Me2++2e →Me 只有Cu能够还原，H+和Me2+保留在电解液里。 习题与思考题 1、高炉炼铁的原料有那些？有何质量要求？ 2、高炉炼铁的实质是什么？在高炉内发生哪些基本冶金反应？ 3、能否通过增加渣量的办法来降低高炉生铁的含硫量？在实际生产中降低高炉生铁中硫含量的基本措施是什么？ 4、炼钢生铁和炼铁生铁有何主要不同点？ 5、炼钢的实质是什么？在炼钢过程中发生哪些基本冶金反应？ 6、试分析炼钢过程中脱磷和脱硫的基本条件，在何种条件下出现回磷现象？应如何防止？ 7、综合分析比较顶吹氧气转炉和电弧炉的冶金质量。 8、分析比较镇静钢钢锭、沸腾钢钢锭和半镇静钢钢锭的结构特点、冶金质量及其一应用场合。 9、评定钢冶金质量的主要依据是什么？为提高钢的冶金质量可采取哪些有效措施？ 10、解释为何钢中总会含有一定量的Si、Mn、P、S杂质元素？ 11、火法冶金、湿法冶金和电冶金的主要特点是什么？ 12、简述火法冶金和湿法冶金的基本工艺过程。 13、说明拜耳法和碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺过程。 14、铝合金熔炼的特征有哪些？ 15、试述火法炼铜的基本工艺过程。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * （2）碱石灰烧结法 适于处理铝硅比小于4的铝土矿 ①原理： 铝土矿、苏打(Na2CO3)、石灰（CaO）混合 1200℃烧结：SiO2与CaO化合成不溶于水或稀碱的原硅酸钙(2CaO·SiO2)；Al2O3与Na2CO3化合生成可溶于水或稀碱的NaAlO2(或Na2O·Al2O3)。 稀碱溶液浸出：NaAlO2进入溶液、与2CaO·SiO2分离。 碳酸化分解：通入CO2 ，析出氢氧化铝，同时得到碳分母液（Na2CO3溶液） 母液浓缩，用来配料处理下一批铝土矿。 ②工艺：生料烧结，熟料溶出，铝酸钠液脱硅，碳酸化分解。?? 一、 铝冶金与熔炼 生料烧结 由铝土矿、石灰、苏打组成的生料中，主要成分为Al2O3、NaCO3、Fe2O3和SiO2等，主要反应：?? 生料的烧结在回转窑中进行，烧结温度达1200℃。烧结的结果，得到主要由铝酸钠、铁酸钠和原硅酸钠组成的块状多孔的熟料与含尘炉气。熟料经冷却、破碎送去溶出；炉气经除尘净化后供给碳酸化过程，作为CO2的来源。 熟料溶出 用稀碱进行溶出，主要反应：?? 原硅酸钠在水中的溶解度很小，一般进入到赤泥中。但由于赤泥与溶液不能马上分离，已进入赤泥中的原硅酸钠可与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使溶解出来的部分氧化铝、氧化钠又重新转入固相，造成氧化铝和氧化钠的损失，这些反应称为二次反应。主要二次反应有： 以上反应生成的NaO·SiO2进入溶液，当溶液中SiO2达到一定浓度时，便与NaAlO2反应，造成二次反应的损失： 在我国，采用低苛性比二段磨料浸出流程，可大大减小二次反应损失。 铝酸钠溶液的脱硅 在溶出及赤泥分离的过程中，虽然溶液中的SiO2不断转入沉淀，但赤泥中的CaO·SiO2又不断被碱分解，因而溶液中的硅含量始终维持较高。为进行碳酸化分解，必须有一个单独的脱硅工序。脱硅的基本方法有两种： 长期加热溶液，促进铝硅酸钠沉淀：? 此沉淀即所谓“白泥”（或称硅渣） 往溶液中加入一定量的石灰，使之生成溶解度更小的铝硅酸钙： 脱硅后的液体送去进行碳酸化分解，硅渣重新返回烧结： 碳酸化分解 把CO2炉气通入铝酸钠溶液中，使CO2与溶液中的苛性碱作用，发生中和反应，生成铁酸钠，从而降低了溶液的稳定性，引起溶液的分解，反应如下：? 铝酸钠分解所产生的NaOH被CO2所中