冶金概论7铝冶金().ppt

5）碱石灰烧结法的特点 （1）流程复杂； （2）能量消耗大； （3）投资和成本都较高； （4）成品氧化铝质量有时还差些； （5）可以处理SiO2含量较高的矿石； （6）在生产过程中消耗的是比苛性碱更为便宜的碳酸钠，更有条 件实现原料的综合利用。 * 四.拜耳-烧结联合法 可兼收拜耳法和烧结法的优点，取得较单一的拜耳法或烧结法更好的经济效果，同时也使铝矿资源得到更充分的利用。 二种基本流程： 1、并联法 2、串联法 联合法原则上以拜耳法为主，烧结法系统的生成能力一般占总能力的10～20％。 * 1.串联法 全部高硅铝土矿首先用拜耳法处理，而含有大量氧化铝和苛性碱的赤泥再用烧结法处理，所得铝酸钠溶液并入拜耳法的技术作业处理，而从蒸发母液中析出的一水苏打返回烧结系统，用作配料。 串联联合法流程最适于处理中等品位铝土矿。 串联法流程图 * 2.并联法 并联法流程由二个平行的生产系统组成。 主要部分是按拜耳法处理低硅铝土矿，辅助部分则是按烧结法处理高硅铝土矿。烧结法系统的溶液并入拜耳法系统，以补偿拜耳法系统的苛性碱损失。 并联法流程图 * §7-2铝电解 冰晶石－氧化铝熔盐电解法 电解过程在电解槽内进行，直流电经过电介质使氧化铝分解。依靠电流的焦耳热维持电解温度950～970℃。 电解产物： 阴极：Al3+(络和)+3e＝Al液 阳极：O2+-2e＋C→CO，CO2 总反应：Al2O3+3/2C=2Al+3/2CO2 Al2O3+3C=2Al+3CO 每吨铝消耗阳极碳400～450kg/t 电耗：13000～15000kWh/t 铝液用真空抽出，经净化澄清后，浇注成铝锭，99.5～99.7％Al。 * 一、铝电介质性质 1、冰晶石比 电解铝工业中，通常用冰晶石分子比（简称冰晶石比）来表示电解质中NaF和AlF3的相对含量。纯冰晶石分子比为NaF:AlF3＝3。 富有NaF的冰晶石熔体(NaF／A lF3＞3)称为碱性电解质。 富有A1F3的冰晶石熔体(NaF／ A lF3 ＜3)称为酸性电解质。 现在铝电解槽普遍采用酸性电解质，一船冰晶石比为2.6～2.8。 过酸： 过酸的电解质挥发性很大，而且熔解Al2O3的能力降低。 碱性： 碱性电解质因为Na+离于浓度高，容易在阴极上析出钠，故都不采用。 * 2、Al2O3在电解质中的溶解度 电解质： NaF-A lF3为主的熔体， Na3A lF6- Al2O3系是一简单的二元共晶系。 共晶点温度：938℃ 共晶成分：14.8 wt％Al2O3 溶解度：1000℃时，16.5wt％ 电解过程， Al2O3逐渐消耗，需定时补加。 3.电解质的离解 包括熔熔融冰晶石的离解和溶解于其中的氧化铝的离解。冰晶石—氧化铝熔液中的离子质点 有Na+、AlF63-、 AlF4- 、F-，还有Al-O-F型络合离子。其中Na-是单体离子， Al3+结合在络合离子里。 * 4、添加剂 在现代铝电解生产中，为了改善电解质的物理化学性质而使用了一些添加剂， 常用的添加剂有氟化铝(AlF3)、氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)以及氟化锂（LiF）等。 * 二.工艺流程 Al2O3 氟盐 碳阳极 电解 铝液 净化 铸锭 铝锭 直流电 阳极气体 净化 载氟氧化铝 废气 * 电解槽 两类：自焙阳极电解槽和预焙阳极铝电解槽。 1、自焙阳极电解槽 有侧插槽和上插槽2种。 侧插槽是中小型铝厂使用的主槽型。 阳极糊：经1300℃左右高温煅烧的沥青焦、石油焦等作为骨架和粘结剂的沥青的块状碳素材料。 在通电的情况下，借助自身的电阻热和电解质传给的热量，将阳极糊软化成糊状，最后烧结成型－－阳极锥体。 缺点：1）散发含氟烟气和大量沥青烟，捕集率低，对环境污染严重。 2）电解槽阳极电阻大，电能消耗较高。 优点： 1）结构简单，投资省； 2）阳极可连续使用。 * 2、预焙阳极铝电解槽 上世纪50年代出现，我国90年代引进。 不连续和连续2种。 预焙阳极是由预先成型焙烧好的阳极碳块所组成。 优点： 无沥青烟气散发，密封情况好，阳极气捕集率达95％以上，捕集的烟气通过排烟管送干法净化，净化率达99％，改善了劳动条件，回收氟化物。 * 3.电极反应 阴极反应： Al3+（络和的）＋3e=Al 碳阳极反应： 6O2-（络和的）＋3C+12e=3CO2 总反应： 2Al2O3+3C=4Al+3CO2 950℃时，Al2O3理论分解电压为1.19V，实测为1.65V，超电压所致。 * 三、自焙阳极电解槽操作 五个步骤： 1、 向槽中加A1203 当溶解在电解质中的氧化铝的浓度近于1％时．电解槽上发生阳极效应