有色冶金电子课件第二章 铝冶金.ppt

铝——来自粘土中的白银 这是一款轿车------尼桑颐达，它在广告中的卖点之一就是“全铝合金引擎”。 　蓝宝石是色美、透明的宝石级刚玉,是美国国石。实际上自然界中的宝石级刚玉除红色的称红宝石外，其余各种颜色如蓝色、淡蓝色、绿色、黄色、灰色、无色等，均称为蓝宝石。　　蓝宝石的化学成分（Al2O3）,主要以Fe、Ti、致色 铝的发展史 2.1.2.铝的化学性质 2.1.2.铝的化学性质 2.1.3.铝的用途 在建筑业上，由于铝的抗氧化性和美观性，使铝在建筑业上被越来越多地广泛应用，特别是在铝合金门窗、铝塑管、装饰板、铝板幕墙等方面的应用。 在交通运输业上，汽车、火车、飞机、船只等交通运输工具开始大量采用铝及铝合金作为构件和装饰件，随着铝合金加工材的硬度和强度不断提高，航空航天领域使用的比例开始逐年增加。 在包装业上，各类软包装用铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖及易拉盖、药用包装等用铝范围也在扩大。 　冶金工业中，常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合，引发后即发生剧烈反应，交通上常用此来焊接钢轨；渗铝，是钢铁化学热处理方法的一种，使普通碳钢或铸铁表面上形成耐高温的氧化铝膜以保护内部的铁。 2.1.4 炼铝原料： 炼铝最主要的矿石资源为铝土矿。铝土矿主要含铝矿物为 三水铝石（Al2O3?3H2O），一水硬铝石（Al2O3?H2O），一水 软铝石（Al2O3?H2O）。 其他矿石主要有霞石、红柱石、蓝晶石、明矾石 、高岭石。 2.1.5 铝土矿： 2.1.5.1 铝土矿的类型 铝土矿按其含有的铝矿物的类型可分为：三水铝石型、一水 软铝石型和一水硬铝石型。国外铝土矿主要是三水铝石型， 具高铝、低硅、高铁的特点。我国主要是一水硬铝石型铝土 矿，总体特征是高铝、高硅、低铁。 2.1.5.2 铝土矿的化学成分 铝土矿的化学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O， 五者总量占成分的95%以上. 2.1.5.3 铝硅比（A/S）： 铝硅比是指铝土矿中的Al2O3和SiO2的质量比。是衡量铝土矿质 量的主要指标。铝土矿中的硅是碱法处理铝土矿制取氧化铝过 程中最有害的杂质。 2.2 铝的生产方法： 工业上生产铝的唯一方法为冰晶石—氧化铝熔盐电解法。它 包括从铝土矿中生产氧化铝以及氧化铝电解两个主要过程。 2.2.1 氧化铝生产方法 迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取 氧化铝的力法。由于技术和经济方面的原因，有些方法巳被 淘汰，有些还处于试验研究阶段，目前用于工业生产的只有 少数几种方法。提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱 法、酸法、酸碱联合法与热法。 基本要求： 本部分从氧化铝生产的原料入手，讲授铝土矿的化学成分、结构特点和我国铝土矿的分布特征，讲授氧化铝生产方法的分类及各种方法的优缺点；讲授铝酸钠溶液的组成及稳定性；讲授拜尔法、烧结法、拜尔－烧结联合法生产氧化铝的工艺流程及流程中各单元过程的原理、工艺条件的控制、主要设备和主要技术经济指标。通过对本部分的学习，应了解氧化铝生产的原料；熟悉烧结法、拜尔－烧结联合法生产氧化铝的工艺流程及流程中各单元过程的原理、工艺条件的控制、主要设备和主要技术经济指标；掌握拜尔法生产氧化铝的工艺流程及流程中各单元过程的原理、工艺条件的控制、主要设备及影响主要技术经济指标的因素。 教学内容：氧化铝生产的原料；氧化铝生产方法的分类及各种方法的优缺点；铝酸钠溶液的组成及稳定性；拜尔法、烧结法、拜尔－烧结联合法生产氧化铝； 重点难点：铝酸钠溶液的组成及稳定性控制，拜尔法生产氧化铝的工艺流程及流程中各单元过程的原理、工艺条件的控制、主要设备及影响主要技术经济指标的因素。 2.2.1.1 碱法生产氧化铝 用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的含铝矿物和碱 反应生成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛和二氧化硅等杂质成为 不溶性的化合物进入固体残渣中。渣液分离后，溶液可分解析 出A1(OH)3，煅烧A1(OH)3即获得氧化铝。 碱法是工业上生产氧化铝的主要方法，包括拜耳法、烧结 法和联合法。 烧结法：适于处理高硅的低品位矿石，要求A/S为3～5。 拜耳法：适于处理高铝、低硅矿石，一般要求A/S＞7。 联合法：适于处理中等品位的铝土矿，一般要求A/S为5～7。 2.2.1.2 酸法生产氧化铝 用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理铝矿石，得到含铝盐溶 液，然后用碱中和这些盐溶液，使铝成氢氧化铝析出，焙烧 氢氧化铝或各种铝盐的水合物晶体，便得到氧化铝。 2.2.1.3 酸碱联合法生产氧化铝: 酸碱联合法是先用酸法从高硅铝矿石中制取含铁、钛等杂质 的不纯氢氧化铝，然后再用碱法处理。这一流程的实质是用 酸法除硅，碱法除铁。 2.2.1.4 热法生产氧化铝: 热法实质是