轻金属冶金学教学大纲-副本.docx

教学大纲课程名称 轻金属冶金学 课程编号 适用对象 2012级，冶金技术专业 甘肃有色冶金职业技术学院轻金属冶金学课程教学大纲课程中文名称：轻金属冶金学课程英文名称：Light metal metallurgy 课程编号：××××××适用对象：2012级，冶金技术专业一、课程的地位、教学目标和基本要求1、课程的性质、地位轻金属冶金学是冶金技术专业学生有色冶金方向的重要专业课，通过本课程的学习，使学生了解常用轻金属的性质、用途以及轻金属冶炼工艺的发展动态；掌握常用轻金属的冶炼工艺、原理、主体设备的构造和技术经济指标的控制。2、教学目标本课程的教学分为四大部分：包括氧化铝生产、铝冶金、镁冶金和稀有金属冶金三部分。第一部分是以生产氧化铝的原料、生产概况及具体的生产工艺为主线，着重介绍氧化铝生产的具体方法及流程设备的基本概念和基础理论知识，使学生通过本课程的学习，熟悉轻金属学的相关基础知识，为后续部分铝冶金解决材料氧化铝的生产、加工等问题；第二部分是使学生掌握铝冶金的基本原理和工艺，熟悉金属材料铝的基本物理化学性质，具体通过对电解铝过程的学习和理解来掌握铝冶金的生产工艺；第三部分是使学生了解镁冶金的基本物理化学性质以及发展概况，掌握镁的生产原料、方艺及流程；另一部分稀有轻金属冶炼，通过本部分的学习使学生了解同类轻金属铍、锂和碱土金属的物理化学性质及生产制取方式。3、教学要求（1）了解当代轻金属冶金学的发展趋势。了解氧化铝、铝、镁以及其他稀有轻金属的基本物理化学性质方面的知识。（2）理解具体某一金属的生产制取过程中所发生的一系列物理化学变化和基本反应原理。（3）掌握各类轻金属的生产方式和冶金工艺流程，了解实际生产过程中所用到的专用冶金设备。二、教学内容与要求绪论【教学目的】 通过本章学习，了解有色金属行业的背景知识，掌握有色金属的分类及基本性质。了解轻金属的冶金方法和冶金工艺流程。【教学重点与难点】本章重点是对各类轻金属冶金方法的了解，难点是工艺过程的了解和掌握。【教学内容】1、 有色金属及其分类 1.黑色金属：铁、铬、锰 2.有色金属：轻金属、重金属、稀有金属、贵金属2、 有色金属的冶金方法 1.火法冶金 2.湿法冶金 3.电冶金3、 有色金属冶金工艺过程 工艺过程：焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、浸出、液固分离、溶液净化、水溶液电解、熔盐电解四、有色金属在国民经济中的地位和作用第一篇 氧化铝生产第1章 氧化铝生产概况【教学目的】本部分从炼铝行业的背景知识入手，从了解氧化铝的生产概况，熟悉氧化铝及其水合物的基本物理化学性质，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，对比其他炼铝资源，讲授氧化铝生产方法的分类及各种方法的优缺点。  【教学重点与难点】本章重点是氧化铝及其水和物的理化性质及特点，难点是具体工业生产中氧化铝的各类生产方式。【教学内容】 第一节 氧化铝生产概况 一、氧化铝的用途： 1.电解炼铝 2.非冶金用多品种氧化铝 二、生产氧化铝的原料： 铝土矿、霞石、明矾石、黏土、黏土页岩等 三、氧化铝的具体工业生产方法： 1.拜耳法 2.碱石灰烧结法 3.拜耳烧结联合法 四、我国存在的主要问题： 能耗高、水平低劳动生产率低 第二节 氧化铝及其水合物的性质 一、氧化铝及其水合物分类： 氧化铝、氧化铝水合物 二、物理性质： 折光率、比重、硬度 三、化学性质： 两性氧化物、溶解度、溶解速度、化学活性 第三节 铝土矿及其他炼铝资源 一、铝土矿用途: 1.生产氧化铝 2.制取耐火材料 3.刚玉磨料 二、铝土矿的主要成分： 三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石、刚玉 三、铝土矿中所含的主要杂质： 氧化硅、氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁等 四、我国铝土矿的特点： 高铝、高硅、低铁 第四节 氧化铝生产方法 一、氧化铝物理性质分类： 砂状氧化铝、面粉状氧化铝 二、生产方法： 碱法、酸法、酸碱联合法、热法【教学建议】多媒体、讲授法第二章 铝酸钠溶液【教学目的】通过本部分铝酸钠溶液的组成及稳定性的介绍，了解铝酸钠溶液的特性参数；了解铝酸钠溶液的具体物理化学性质；了解铝酸钠溶液的结构特征。掌握铝酸钠溶液的组成及稳定性；  【教学重点与难点】本章重点是铝酸钠溶液的组成及稳定性控制，难点是铝酸钠溶液的物理化学性质及稳定性，以及铝酸钠溶液的结构问题。【教学内容】 第一节 铝酸钠溶液的特性参数一、铝酸钠溶液的主要成分： NaAl(OH)4、NaOH、Na2CO3、Na2SiO4 苛性碱、硫酸碱、碳酸碱、全碱二、苛性比值 铝酸钠溶液中氧化钠与氧化铝的摩尔比三、硅量指数 铝酸钠溶液中，氧化铝与氧化硅的比值称为硅量指数 第二节 铝酸钠溶液的性质 一、稳定性： 1.衡量标准：析出氢氧化铝的时间长短 2.意义：重要性 3.影响因素：溶液浓度、苛性比、温度、杂质、晶种二、物化性质： 密度、黏度、电导率、饱和蒸汽压、热容、溶解热第三节 铝酸钠溶液的结构问题 一、铝酸钠溶液中：钠离子、铝酸根离子 二、铝酸钠溶液由氢氧化钠溶液中的氢氧化铝微粒所组成的胶体溶液。【教学建议】多媒体、讲授法第三章 拜耳法生产氧化铝【教学目的】本部分从拜耳法的基本原理和基本流程讲解，通过拜尔法的学习，应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教学内容。掌握铝土矿溶出过程的化学反应及工艺，掌握赤泥的分离洗涤、铝酸钠溶液的晶种分解、氧化铝的煅烧工艺流程，掌握母液的蒸发与一水碳酸钠的苛化反应。【教学重点与难点】本章重点是拜尔法生产氧化铝的冶金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。难点是具体的拜耳法比较复杂，以及流程中一些工艺及设备的选择。【教学内容】第一节 拜耳法的原理及基本流程 一、原理： 用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即种分过程。 分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程。 交替使用这两个过程，就能够每处理一批矿石便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。 二、拜耳法的循环效率： 一吨氧化钠在一次拜耳法循环中产出的氧化铝的量，用E来表示。 三、拜耳法基本流程 1.原矿将的制备 2.高压溶出 3.赤泥分离洗涤 4.晶种分解 5.氢氧化铝分离洗涤 6.氢氧化铝煅烧 第二节 铝土矿溶出过程的化学反应 一、氧化铝水合物在溶出过程的行为 1.循环母液主要成分：氢氧化钠、偏铝酸钠、碳酸钠、硫酸钠 2.溶出次序：三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石 3.化学反应式 Al2O3（1或3）H2O2NaOHaq2NaAl(OH)4aq 二、含硅矿物在溶出过程中的行为 1.含硅矿物：无定形蛋白石、石英等一类氧化硅及水合物 2.危害：碱损失、结疤、影响质量 3.处理方式：预脱硅 预脱硅：100左右从原矿浆长时间搅拌，使大部分氧化硅在原矿浆中溶出之前的预热阶段成为水合铝硅酸钠晶体析出。 三、含铁矿物在溶出过程的行为 1.含铁矿物：氧化物、硫化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐 2.危害：氧化铁含量越多，赤泥量越大，洗涤用水越多，提高了产品成本。 3.处理方式：氧化剂（漂白粉、硝酸钠） 四、含钛矿物在溶出过程的行为 1.含钛矿物：金红石、锐钛矿、板钛矿 2.氧化钛与氢氧化钠反应能力：无定形、锐钛矿、板钛矿、金红石 3.危害：氧化铝溶出率降低、氧化钠损失、赤泥沉降性能变坏、结疤 4.处理方式：添加石灰 五、含钙镁矿物在溶出过程中行为 1.含钙镁矿物：方解石、白云石 2.危害：生成水合铝酸盐，造成氧化铝的损失 六、有机物和微量杂质在溶出过程中的行为 1.有机物：腐殖酸、沥青 2.危害：不利于湿磨、赤泥沉降分离、晶种分解、母液蒸发 3.处理方式：煅烧一定数量一水碳酸钠 4.微量元素：磷、硫、氟 5.处理方式：溶出过程中加入石灰 第三节 铝土矿溶出过程工艺 一、工艺要求： 1.氧化铝理论溶出率 2.氧化铝实际溶出率 二、铝土矿溶出过程动力学： 1.溶剂湿润矿物表面 2.生成铝酸钠 3.铝酸根离子扩散 三、影响溶出过程因素 1.温度 2.循环母液碱浓度及苛性比值 3.矿石磨细的程度 4.搅拌强度 5.石灰添加量 四、溶出工艺设备流程 1.连续作业蒸汽直接加热的高压溶出组 2.间接加热高压溶出器组 五、管道化溶出 六、其他热源 1.无机盐载热体 2.有机载热体 3.低熔点合金 4.火焰直接加热及电热 第四节 赤泥的分离与洗涤 一、矿浆稀释的目的 1.降浓度 2.脱硅 3.分离 4.稳定操作 二、赤泥分离洗涤的目的 三、赤泥的物化性质 1.液相：铝酸钠溶液 2.固相：赤泥 四、影响拜耳法赤泥沉降性能的主要因素 1.矿物组成与化学成分 2.矿浆温度 3.矿石磨细程度 4.铝酸钠溶液的浓度、黏度、液固比 五、改善赤泥沉降性能的途径 1.预先焙烧 2.提高溶出温度 3.添加絮凝剂 第五节 铝酸钠溶液的晶种分解 一、铝酸钠溶液分解过程机理 1.微观过程：铝酸根离子、聚合离子群、三水铝石 2.添加晶种：氢氧化铝 3.宏观过程：次生成核、结晶长大、晶粒附聚、晶粒破裂与磨蚀 4.铝酸钠溶液的浓度、黏度、液固比 二、晶种分解过程的主要技术经济指标 1.分解率 2.产出率 3.分解槽单位产能 4.氢氧化铝产量 三、影响晶种分解过程的主要因素 1.分解原液的浓度和苛性比值 2.温度制度 3.晶种数量和质量 4.分解时间及母液苛性比值 5.搅拌强度 6.杂质的影响 四、晶种分解工艺 1.工艺流程及条件 2.分解设备 3.氢氧化铝的分离与洗涤 第六节 氢氧化铝的煅烧 一、煅烧过程变化 1.目的：去除附着水和结晶水 2.温度：1000-1250 3.杂质：氟化物 二、设备及改进 1.回转窑煅烧系统：烘干带、脱水带、煅烧带、冷却带 2.带旋风热交换器的氢氧化铝煅烧窑 3.循环流态化煅烧炉 4.沸腾闪速煅烧炉 第七节 分解母液的蒸发与一水碳酸钠的苛化 一、分解母液的蒸发 1.目的：去除多余水分 2.杂质：碳酸钠、硫酸钠、氧化硅 二、蒸发设备及流程 三、蒸发结构的预防和处理 四、降低蒸发水量的途径 1.减少循环碱液的流量 2.降低循环母液浓度 3.提高稀释后铝酸钠溶液浓度 五、一水碳酸钠的苛化回收 1.氧化铁法 2.石灰法【教学建议】多媒体、讲授法第四章 碱石灰烧结法生产氧化铝【教学目的】通过本章的学习，需要了解碱石灰烧结法的基本原理和基本流程；熟悉烧结法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；掌握烧结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教学内容：氧化铝生产的原料的区别；烧结法生产氧化铝的特点；  【教学重点与难点】本章重点是烧结法生产氧化铝的工艺流程。难点是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】第一节 碱石灰烧结法的原理及基本流程 一、原理： 烧结法生产氧化铝的基本原理是将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料在高温下进行烧结，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的原硅酸钙2CaO·SiO2,氧化铝与纯碱化合成可溶于水的固体铝酸钠Na2O·Al2O3、而氧化铁与纯碱化合成可以水解的铁酸钠Na2O·Fe2O3，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时Na2O·Al2O3便进入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。再用二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝。经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分母液（主要成分为Na2CO3），经蒸发后返回配料。 二、我国特点： 存在极为丰富的氧化硅含量较高的铝土矿，对碱石灰烧结具有特殊意义。 三、烧结法基本流程 1.生料浆的制备 2.烧结 3.溶出 4.脱硅 5.晶种分解 6.碳酸化分解 第二节 铝酸盐炉料烧结过程的物化反应 一、烧结过程目的与要求 1.目的：将生料中的氧化铝尽可能完全的转变成可溶性的铝酸钠。 2.要求：所得熟料具有相当的强度和可磨性。 二、铝酸盐炉料烧结过程的物化反应 1.进入湿磨工序的物料：铝土矿、苏打、石灰、硅渣、无烟煤、碳分母液 2.反应顺序：氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钛 三、碱石灰铝土矿的配方 1.要求：优质高产、低消耗 2.经验：烧结是关键、配料是基础 四、硫对氧化铝生产造成的危害 1.生料中含有硫增加碱耗 2.熟料中硫酸钠升高对大窑操作带来困难 3.母液中硫酸钠含量升高给蒸发带来困难 4.拜耳精液中硫酸钠含量升高，使分解率有所下降 5.排硫措施：生料加煤技术 五、含钙镁矿物在溶出过程中行为 1.含钙镁矿物：方解石、白云石 2.危害：生成水合铝酸盐，造成氧化铝的损失 六、有机物和微量杂质在溶出过程中的行为 1.有机物：腐殖酸、沥青 2.危害：不利于湿磨、赤泥沉降分离、晶种分解、母液蒸发 3.处理方式：煅烧一定数量一水碳酸钠 4.微量元素：磷、硫、氟 5.处理方式：溶出过程中加入石灰 第三节 熟料的溶出 一、目的： 熟料中氧化铝与氧化钠最大限度的溶解于溶液中，制取铝酸钠溶液。 二、原理： 在熟料溶出过程中，铝酸钠溶解在碱溶液中，铁酸钠水解生成氧化钠进入溶液及含水氧化铁进入赤泥 三、二次反应 原硅酸钙与溶液之间发生一系列反应，使溶出的有用成分氧化铝与氧化钠进入赤泥而损失。 四、溶出工艺 1.颗粒溶出 2.湿磨粉碎溶出 五、设备：球磨机 第四节 铝酸钠溶液的脱硅 一、硅的危害 1.随同氢氧化铝一起析出，进入成品氧化铝中，降低产品质量。 2.含氧化硅浓度高的碳分母液蒸发时，铝硅酸钠易于析出使蒸发管道结疤 二、一次脱硅 铝酸钠溶液不添加石灰脱硅，是在脱硅前加入种分母液，加压脱硅，沉淀氧化硅。 三、二次脱硅 一次脱硅浆液中加入石灰乳进行脱硅 四、三次脱硅 深度脱硅也称三次脱硅，是指在二次脱硅的基础上加入石灰乳，搅拌。 第五节 铝酸钠溶液的碳酸化分解 一、目的 铝酸钠溶液碳酸化分解的主要目的是在保证产品Al(OH)3质量的前提下，最大限度地提高Al(OH)3产量，同时获得循环使用的碳分母液。 二、原理 通入溶液中的CO2使部分游离苛性碱被中和按下式进行反应： 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 反应的结果使溶液苛性比值降低，铝酸钠溶液的过饱和度增大，溶液变得不稳定，分解结晶析出Al(OH)3，反应式如下：NaAl(OH)4+aq= Al(OH)3+NaOH+aq 反应产生的NaOH不断为连续通入的CO2气体所中和，从而使上述平衡向右移动。 在分解后期由于铝酸钠溶液中的NaOH大部分被CO2中和，这时CO2可直接与溶液反应：2NaAl(OH)4+CO2+aq= 2Al(OH)3+Na2CO3+ H2O +aq 三、设备：碳分槽 四、母液蒸发 烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需要蒸发。蒸发的目的主要是： 1.排除流程中的多余水份，保持循环系统的水量平衡； 2.使母液蒸浓到符合铝土矿溶出（种分母液）或配制生料浆（碳分母液）的浓度要求； 3.排除生产过程积累的杂质。【教学建议】多媒体、讲授法第五章 生产氧化铝的联合流程法【教学目的】通过学习拜尔烧结联合法生产氧化铝，了解各类不同的联合方式，掌握各方式的特点和优缺点。【教学重点与难点】本章重点是拜耳法与碱石灰烧结法具体的联合方式。难点 一、联合方式： 并联法、串联法、混联法 二、并联法： 原料：大量低硅铝土矿和一部分高硅铝土矿。 先拜耳法，后烧结法 并联法是拜耳法与烧结法平行作业，分别处理铝土矿，但烧结法只占总生产能力的1015，用烧结法流程转化产生的NaOH补充拜耳法流程中NaOH的消耗。 三、串联法： 串联法是用烧结法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3于处理拜耳法不能经济利用的三水铝石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代替烧碱，而且Al2O3的回收率也较高。 四、混联法 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结法除了处理拜耳法赤泥外，还处理一部分低品位矿石。 原硅酸钙与溶液之间发生一系列反应，使溶出的有用成分氧化铝与氧化钠进入赤泥而损失。【教学建议】多媒体、讲授法第二篇 铝冶金第六章 铝电解生产概论【教学目的】本部分从炼铝行业的铝冶金生产概论开始着手，需要了解整个铝冶金的生产发展概况，根据具体的流程图，掌握铝电解所用的原材料。理解在实际生产过程中铝电解生产的基本理论知识，了解铝电解的具体工艺及设备。  【教学重点与难点】本章重点是铝电解生产过程的工艺流程和原料的生产，难点是铝电解过程的具体工艺各设备。【教学内容】第一节 铝冶金发展概况 一、发展历史： 1.金属热还原法：产量小，成本高，未能广泛应用 2.冰晶石-氧化铝熔盐电解法：小型电解槽 3.冰晶石-氧化铝熔盐电解法：大型电解槽 二、电解基本流程 1.原料的制备 2.电解反应 3.残极回收 4.烟气净化 5.铝液净化 6.铸造 第二节 铝电解用原材料 一、原材料种类 氧化铝、冰晶石、氟化铝、铝电解用其它氟化盐、铝电解用炭素材料 二、氧化铝 1.电解生产主原料 2.不溶于水，可溶于冰晶石熔体中。 三、冰晶石 冰晶石的分子式为Na3AlF3，它是溶剂的主要成分。 四、氟化铝 在铝电解生产中，它是冰晶石氧化铝熔体的一种添加剂。 五、铝电解用其它氟化盐 铝电解生产中所用的氟化盐主要是冰晶石和氟化铝，其次有一些用来调整和改善电解质性质的添加剂，如氟化钙、氟化镁、氟化钠和碳酸钠等。 六、铝电解用炭素材料 铝工业上均采用炭素材料作电极炭阳极和炭阴极。 在电解过程中，炭阴极原则上是不消耗的，炭阳极由于直接参与电化学反应而消耗。 七、阳极生产工艺 石油焦粉碎后入回转器中煅烧，除去水份和挥发份，再与残极、生碎等回收料经破碎、磨粉、配料后加入液体沥青进行混捏。混捏好的糊料经振动成型，机制成生阳极块，冷却后送至阳极焙烧炉，1200温度下进行焙烧，制得符合电解生产要求的阳极碳块，阳极碳块在阳极组装工段与导杆组成阳极组，送至电解车间。 八、阴极碳块生产 无烟煤经过15002100电煅烧处理，使得后料部分石墨化，并配入部分人造石墨，制成阴极碳块，经过焙烧后进行机械加工，即可得到半石墨质阴极碳块。 第三节 铝电解生产基本理论知识 一、电解质的组成： 在铝电解生产中，连接阳极和阴极之间不可缺少的熔盐体叫电解质。 二、组成： 1.主要是以冰晶石为熔剂，氧化铝为熔质而组成。 2.因为冰晶石和氧化铝含有一定数量的杂质成分，如：氧化钠,氧化铁,氧化矽和氧化钙等。 3.在电解生产中,为了改善电解质的物理化学性能，有利于提高电解生产指标，还向电解质中加入某些添加剂，如，氟化铝、氟化镁、氟化锂、氯化钠等。 三、电解质的性质 电解质的比重、电解质的熔点、电解质的粘度、电解质的表面张力与湿润性、氧化铝在电解质中的溶解度、电解质的挥发性 四、铝电解过程中的两极反应阴极反应 Al3+(配离子)+3eAl阳极反应 2O2-(配离子)+C4eCO2 总反应 2Al2O3+3C 4Al+3CO2 五、两级副反应 1.阴极副反应 （1）铝的溶解和损失 （2）金属钠的析出 2.阳极副反应 冰晶石氧化铝熔盐电解在电解过程发生主反应的同时，伴随着一系列副反应，主要发生如下反应： 2Al（溶解的）3CO2=Al2O3十3CO 此外，由于碳阳极散落掉渣，分离后飘浮在电解质表面，当二氧化碳气体与这些渣接触时，会发生还原反应而生成一氧化碳。 CCO22CO 六、阳极效应 1.阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。 2.现象：在阳极与电解质接触的周边上，出现许多细小的弧光闪烁，并带有特别的劈啪声；阳极周围的电解质犹如被气体拨开似的,阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；电解质的正常沸腾现象停止，并以小滴状似的向上飞溅；槽电压骤然升高到数十伏，并联在电压表上的指示信号灯也亮了起来，这就是工厂里俗称阳极效应为“灯亮”。效应时间里，阳极气体中的氟离子含量大大增高，并有HF逸出。 3.阳极效应的有利方面 (1) 可以利用效应来检查电解槽的生产状态是否正常； (2) 冷槽时可用效应提供热量调整热平衡； (3) 偶尔发生阳极效应对清理电解质中的碳粒和阳极底掌是有益的。 4.阳极效应的危害 (1) 增加电能消耗和各种原材料的损失，影响槽内铝质量； (2) 影响系列的供电稳定，尤其在供电容量额定的情况下，效应过于频繁易造成供电和生产之间的恶性循环，这样既影响供电又影响生产的正常进行 。 第四节 铝电解工艺及设备 一、铝电解生产有七个系统： 1.氧化铝输送系统：把氧化铝从料仓输送至烟气净化系统； 2.烟气净化系统：用氧化铝把电解产生的含氟烟气净化，脱除氟化氢，得到载氟氧化铝； 3.整流系统：把交流电变成直流电； 4.上料系统：把载氟氧化铝、氟化盐等加到电解槽； 5.碳素系统：制造电解需要的碳素材料； 6.电解系统：在直流电下完成氧化铝变成金属铝的反应； 7.浇铸系统：把电解得到的金属铝除去夹带电解质，把铝液浇铸成锭。 二、电解槽 1.自焙槽： 侧插式自焙阳极电解槽、上插式自焙阳极电解槽 2.预焙槽：连续式预焙阳极电解槽、不连续式预焙阳极电解槽 3.其它电解槽如：多室电解槽、惰性阴极电解槽、惰性阳极电解槽等。 三、预焙槽结构 1. 阳极装置（或称上部结构） 2. 阴极装置 3. 导电母线系统（或称母线结构） 四、正常生产的电解槽应具有下列特征： 1. 强劲有力的火苗； 2. 槽电压稳定； 3. 电解质温度平稳； 4. 阳极周边电解质“沸腾”均匀； 5. 炭渣分离良好，电解质清澈透亮； 6. 槽面上有完整的结壳，且疏松好大； 7. 电解质与铝液分层应清楚。 五、铝电解槽的常规作业 1.加料：氧化铝 2.出铝：真空抬包 3.阳极作业：更换阳极组 六、烟气净化 1.烟气成分：二氧化碳、一氧化碳、氟化碳、挥发分 2.净化方式： 湿法净化：水或者碱溶液作吸收剂 干法净化：氧化铝作吸收剂 【教学建议】多媒体、讲授法第三篇 镁冶金第十七章 概论【教学目的】通过本章内容的学习，了解镁的具体物理化学性质以及用途，掌握镁的生产原料种类和生产方法，了解现代镁冶金的发展概况。  【教学重点与难点】本章重点是镁的性质与用途，以及各类原料的特性。难点是镁的生产方法。【教学内容】第一节 镁的性质和用途 一、镁的性质： 二、镁的用途： 铸造镁合金 变形镁合金 第二节 炼镁原料 一、镁矿物： 硅酸盐、碳酸盐、氯化物、硫酸盐 二、产镁原料 海水、盐湖水、地下盐卤、光卤石、菱镁矿、白云石等天然资源 三、菱镁矿：碳酸镁（电解法） 四、白云石：碳酸镁和碳酸钙的复盐 五、光卤石：氯化镁和氯化钾的含水复盐 六、海水 一立方米海水中含有一千克镁。 七、盐湖水、地下盐卤及化学工业副产的卤水 镁盐浓度高，含有钠盐，钾盐及其他盐类。 第三节 镁的生产方法 一、方法： 氯化镁熔盐电解法、热还原法（半连续法、横罐还原法） 二、熔盐电解法： 1.菱镁矿或氧化镁氯化生产无水氯化镁 2.从氯化镁溶液制取低水氯化镁水合物和无水氯化镁 3.光卤石脱水制取无水光卤石供电解 4.以氯化镁溶液和菱镁矿为原料生产金属镁的联合流程 5.镁钛联合流程 三、热还原法炼镁 1.横罐硅热还原法 2.半连续法 四、溶出工艺 1.颗粒溶出 2.湿磨粉碎溶出 第四节 镁冶金的发展概况 一、氯化镁熔盐电解法 二、硅热还原法【教学建议】多媒体、讲授法第十八章 氧化镁生产及其氯化过程【教学目的】通过本章内容的学习，需要学生了解镁的具体生产方式，掌握氧化镁氯化的基本原理，以及各种因素对于氯化过程的影响，了解现代氧化镁的氯化工艺。【教学重点与难点】本章重点是氧化镁的生产及生产后的氯化过程，对于流程及工艺的学习。难点是氧化铝氯化的基本原理的理解和各因素的影响。【教学内容】第一节 氧化镁生产 一、主要方法： 菱镁矿煅烧法、氢氧化镁法 二、煅烧菱镁矿生产氧化镁： 三、用氯化镁溶液生产氧化镁 四、其他方法： 碳酸氢镁法、氯化镁水合物热解法 第二节 氧化镁氯化的基本原理 一、基本氯化过程 1.氧化镁氯化制得氯化镁 2.氯化镁电解得到镁金属 二、不加碳质还原剂的氧化镁氯化过程 三、有碳质还原剂存在时氧化镁的氯化 第三节 各种因素对于氯化过程的影响 一、氯化基本要求： 1.高的氯化速度 2.高的产能 3.高的氯化镁利用率及氯气利用率 二、对氯化炉炉料要求： 1.炉料的化学活性 炉料：氧化镁或碳酸镁与碳质还原剂 2.炉料的化学组成 杂质：氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化硅、硫酸镁、水 3.炉料的机械强度和孔隙率 炉料在氯化炉内必须保持为颗粒状或块状，才能使氯化正常进行。 第四节 氧化镁的氯化工艺 一、氧化镁-卤水球团炉料 二、天然菱镁矿压团炉料【教学建议】多媒体、讲授法第二十章 氯化镁电解【教学目的】通过本部分内容的学习，了解镁电解质的基本物理化学性质，理解氯化镁电解的基本原理，掌握镁电解生产的基本工艺流程，  【教学重点与难点】本章重点是镁电解过程中各工艺流程的掌握。难点是如何理解镁电解过程的基本原理。【教学内容】第一节 镁电解质的物理化学性质 一、主要指标： 溶度、密度、电导率、黏度、界面张力、蒸汽压、水解性能、氧化性能 二、镁电解质的溶度和离子形态： 三、镁电解质的密度 四、镁电解质的黏度 五、镁电解质的表面性质 六、镁电解质的蒸汽压 七、镁电解质的电导率 八、镁电解质中氯化镁的水解和氧化镁的氯化 第二节 氯化镁电解的基本原理 一、氯化镁电解的理论能耗及氯化镁的分解电压 二、镁电解过程的副反应 1.镁和氯的溶解 2.镁的氯化 3.杂质的行为 第三节 镁电解生产工艺 一、镁电解槽： 1.有隔板槽 2.无隔板槽 3.道屋型电解槽 二、无隔板槽结构： 1.上插阳极电解槽 2.无隔板镁电解槽 三、镁电解的流水作业线 加料、出镁、出渣、拍废电解质【教学建议】多媒体、讲授法第二十一章 热还原法炼镁【教学目的】通过对本章内容的学习，需要了解热还原法炼镁的基本理论知识，理解硅热法炼镁的基本原理，掌握皮江法炼镁的工艺流程。对比镁的不同生产工艺方式。  【教学重点与难点】本章重点是热还原法炼镁的基本理论知识和基本原理。难点是具体工艺流程