铝冶金行业知识管理分析.pptx

冶金学有色金属冶金部分;Nonferrous Metallurgy;有色金属种类;按照金属的密度、化学特性、在自然界中的分布状况，以及习惯称呼，有色金属又可分为四类：轻金属、重金属、稀有金属和贵金属。 轻金属—包括铝、镁、铍、钛、钾、钠、锂、钙、锶、钡等十余种金属，其密度均小于5.0。它们具有很大的化学活性，不能用一般的火法冶金方法，而是用融盐电解或真空冶金方法来提取。 重金属— 包括铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、汞等十余种金属，其密度大于5.0。它们的化学性质一般不如轻金属那样活泼，因此大多数可以用火法冶金或湿法冶金方法来提取。;稀有金属— 包括钨、钼、锆、铪、铌、钽、稀土金属等数十种金属。按照金属各自的化学特性不同，分别用火法冶金或湿法冶金或融盐电解方法来制取。按照某些部门的传统习惯，钛算作稀有金属。本书将钛列入稀有金属。 贵金属—包括金、银、铂族金属共八种。其化学性质最稳定。;第1章 铝冶金;金属铝最初用化学法制取。自从1887---1888年电解法炼铝工厂开始投入生产后，化学法便渐渐被弃用了。1888年，美国匹兹堡电解厂开始用冰晶石一氧化铝融盐电解法炼铝。瑞士冶炼公司也在同时采用该法炼铝。与化学法相比，电解法成本比较低，而且产品质量好，故沿用至今。 以后，其他各国相继采用电解法炼铝。法国始于1889年，英国1890年，德国1898年，奥地利1899年，挪威1906年，意大利1907年，西班牙1927年，前苏联1931年，中国1938年。;1.1.2 现代铝工业 自从发明冰晶石一氧化铝融盐电解法以来，全世界的原铝产量迅速增长。;用电解法或其他方法直接生产出来的纯铝称为原铝，现代铝工业除了生产原铝之外，还生产精铝和高纯铝，以及多种铝基合金。 现代铝工业有三个主要生产环节：①从铝土矿提取纯氧化铝；②用冰晶石一氧化铝融盐电解法生产金属铝；③铝加工。此外，还有两个重要的辅助环节：①炭素电极生产；②氟盐生产。;1.1.3铝的性质和用途 1.1.3.1 铝的物理性质 ①熔点低。铝的熔点660℃。 ②沸点高。液态铝的蒸气压不高，沸点2467℃ 。 ③密度小。从晶格参数算出铝的密度为2.6987g/cm3，而实测的密度值为2.6966-2.698 8g/cm3，同计算值接近。 ④电阻率小。高纯铝（其中Al的质量分数为99.995％）的电阻率在293K时为（2.62--2.65) ×10-8Ω·m，这相当于铜的标准电阻率的1.52--1.54倍。 ;⑤铝具有良好的导热能力。在20℃时，铝的热导率为2.1W/(cm·℃)。 ⑥铝具有良好的反射光线的能力，特别是对于波长为0.2 --12μm的光线。 ⑦铝没有磁性，不产生附加的磁场，所以在精密仪器中不会起干扰作用。 ⑧铝易于加工，可用一般的方法把铝切割、焊接或粘接，铝易于压延和拉丝。 ⑨铝的再生利用率高。现在全世界的再生铝量每年达到600万t，大约是原铝总产量的1/4。废铝再生所用的能量大约是原铝生产所用的5%。 ;⑩铝可以同多种金属构成合金。某些合金的力学强度甚至超过结构钢，具有很大的强度／质量比值。 1.1.3.2铝的化学性质 ①铝同氧反应，生成Al2O3。铝粉容易着火。 ②铝在高温下能够还原其他金属氧化物。利用这些反应可制取纯金属。 ③在800℃以上温度，铝同三价卤化物（例如AIF3, AIC13, AlBr3, AlI3）起反应，生成一价铝的卤化物。 ;④由于铝的两性性能，铝易于同稀酸起反应，铝又易于被苛性碱溶液侵蚀，生成氢气和可溶性铝盐，但是高纯度铝能够抵御某些酸的腐蚀作用，可用来储存硝酸、浓硫酸、有机酸和其他化学试剂。 ⑤铝不与碳氢化合物（饱和的或不饱和的，脂肪族的或芳香族的）起反应。 ⑥铝的保护剂。铝的保护剂有多种有机的或无机的胶体（如树脂、树胶、淀粉、糊精等），碱金属的铬酸盐和重铬酸盐，铬酸，高锰酸盐，过氧化氢以及其他氧化剂。它们能够促进生成铝表面上的保护性氧化膜。;1．1．4铝矿 铝的化学性质十分活泼，它通常以化合物形态存在于自然界中。含铝的矿物有250多种，最常见的是硅酸盐族和硫酸盐族。现代铝工业用铝土矿作原料，其中A1的质量分数为25%～30%。一般泥土中A1的质量分数大约为8％～10%。 已知有250多种含铝矿物。其中硅酸盐矿物约有100种，硫酸盐矿物35种，氧化物矿物15种，卤化物矿物15种，碳酸盐矿物5种，其他80种。;表1-4主要的铝矿物;在电解法炼铝中，采用非常纯的氧化铝作原料。因此适于制造氧化铝的矿物只有含铝量高的少数几种。其中最主要的是铝土矿中所含的矿物三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石。 (1)铝土矿 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矿。铝土矿便是现代的炼铝原料。铝土矿的化学组成见表1-5。 ;现在通用的铝土