轻金属冶金学教学大纲-副本fnsh.docx

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1、教学大纲课程名称称 轻轻金属冶冶金学 课程编号号 适用对象象 220122级，冶冶金技术术专业 甘肃有色色冶金职职业技术术学院轻金属属冶金学学课程程教学大大纲课程中文文名称：轻金属属冶金学学课程英文文名称：Ligght mettal mettalllurggy 课程编号号：适用对象象：20012级级，冶金金技术专专业一、课程程的地位位、教学学目标和和基本要要求1、课程程的性质质、地位位轻金属属冶金学学是冶冶金技术术专业学学生有色色冶金方方向的重重要专业业课，通通过本课课程的学学习，使使学生了了解常用用轻金属属的性质质、用途途以及轻轻金属冶冶炼工艺艺的发展展动态；掌握常常用轻金金属的冶冶炼工艺艺

2、、原理理、主体体设备的的构造和和技术经经济指标标的控制制。2、教学学目标本课程的的教学分分为四大大部分：包括氧氧化铝生生产、铝铝冶金、镁镁冶金和和稀有金金属冶金金三部分分。第一一部分是是以生产产氧化铝铝的原料料、生产产概况及及具体的的生产工工艺为主主线，着着重介绍绍氧化铝铝生产的的具体方方法及流流程设备备的基本本概念和和基础理理论知识识，使学学生通过过本课程程的学习习，熟悉悉轻金属属学的相相关基础础知识，为为后续部部分铝冶冶金解决决材料氧氧化铝的的生产、加加工等问问题；第第二部分分是使学学生掌握握铝冶金金的基本本原理和和工艺，熟熟悉金属属材料铝铝的基本本物理化化学性质质，具体体通过对对电解铝铝

3、过程的的学习和和理解来来掌握铝铝冶金的的生产工工艺；第第三部分分是使学学生了解解镁冶金金的基本本物理化化学性质质以及发发展概况况，掌握握镁的生生产原料料、方艺艺及流程程；另一一部分稀稀有轻金金属冶炼炼，通过过本部分分的学习习使学生生了解同同类轻金金属铍、锂锂和碱土土金属的的物理化化学性质质及生产产制取方方式。3、教学学要求（1）了了解当代代轻金属属冶金学学的发展展趋势。了了解氧化化铝、铝铝、镁以以及其他他稀有轻轻金属的的基本物物理化学学性质方方面的知知识。（2）理理解具体体某一金金属的生生产制取取过程中中所发生生的一系系列物理理化学变变化和基基本反应应原理。（3）掌掌握各类类轻金属属的生产产方

4、式和和冶金工工艺流程程，了解解实际生生产过程程中所用用到的专专用冶金金设备。二、教学学内容与与要求绪论【教学目目的】 通过本本章学习习，了解解有色金金属行业业的背景景知识，掌掌握有色色金属的的分类及及基本性性质。了了解轻金金属的冶冶金方法法和冶金金工艺流流程。【教学重重点与难难点】本本章重点点是对各各类轻金金属冶金金方法的的了解，难难点是工工艺过程程的了解解和掌握握。【教学内内容】一、 有色金属属及其分分类 1.黑色金金属：铁铁、铬、锰锰 2.有色金金属：轻轻金属、重重金属、稀稀有金属属、贵金金属二、 有色金属属的冶金金方法 1.火法冶冶金 2.湿法冶冶金 3.电冶金金三、 有色金属属冶金工工

5、艺过程程 工艺艺过程：焙烧、煅煅烧、烧烧结和球球团、熔熔炼、精精炼、浸浸出、液液固分离离、溶液液净化、水水溶液电电解、熔熔盐电解解四、有色色金属在在国民经经济中的的地位和和作用第一篇 氧化化铝生产产第一章 氧化铝铝生产概概况【教学目目的】本本部分从从炼铝行行业的背背景知识识入手，从从了解氧氧化铝的的生产概概况，熟熟悉氧化化铝及其其水合物物的基本本物理化化学性质质，讲授授铝土矿矿的化学学成分、结结构特点点和我国国铝土矿矿的分布布特征，对对比其他他炼铝资资源，讲讲授氧化化铝生产产方法的的分类及及各种方方法的优优缺点。【教学重重点与难难点】本本章重点点是氧化化铝及其其水和物物的理化化性质及及特点，难

6、难点是具具体工业业生产中中氧化铝铝的各类类生产方方式。【教学内内容】第一节氧氧化铝生生产概况况一、氧化化铝的用用途： 11.电解解炼铝 22.非冶冶金用多多品种氧氧化铝二、生产产氧化铝铝的原料料：铝土矿、霞霞石、明明矾石、黏黏土、黏黏土页岩岩等三、氧化化铝的具具体工业业生产方方法： 11.拜耳耳法 22.碱石石灰烧结结法 33.拜耳耳烧结联联合法四、我国国存在的的主要问题题：能耗高、水水平低劳劳动生产产率低第二节氧氧化铝及及其水合合物的性性质一、氧化化铝及其其水合物物分类：氧化铝、氧氧化铝水水合物二、物理理性质：折光率、比比重、硬硬度三、化学学性质：两性氧化化物、溶溶解度、溶溶解速度度、化学学

7、活性 第三节铝铝土矿及及其他炼炼铝资源源一、铝土土矿用途途: 11.生产产氧化铝铝 22.制取取耐火材材料 33.刚玉玉磨料二、铝土土矿的主主要成分分：三水铝石石、一水水软铝石石、一水水硬铝石石、刚玉玉三、铝土土矿中所所含的主主要杂质质：氧化硅、氧氧化铁、氧氧化钛、氧氧化钙、氧氧化镁等等四、我国国铝土矿矿的特点点：高铝、高高硅、低低铁第四节氧氧化铝生生产方法法一、氧化化铝物理理性质分分类：砂状氧化化铝、面面粉状氧氧化铝二、生产产方法：碱法、酸酸法、酸酸碱联合合法、热热法【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第二章 铝酸酸钠溶液液【教学目目的】通通过本部部分铝酸酸钠溶液液的组成成及稳定定性的介介绍，了

8、了解铝酸酸钠溶液液的特性性参数；了解铝铝酸钠溶溶液的具具体物理理化学性性质；了了解铝酸酸钠溶液液的结构构特征。掌掌握铝酸酸钠溶液液的组成成及稳定定性；【教学重重点与难难点】本本章重点点是铝酸酸钠溶液液的组成成及稳定定性控制制，难点点是铝酸酸钠溶液液的物理理化学性性质及稳稳定性，以以及铝酸酸钠溶液液的结构构问题。【教学内内容】第一节铝铝酸钠溶溶液的特特性参数数一、铝酸酸钠溶液液的主要要成分： NaAAl(OOH)44、NaaOH、NNa2CO3、Naa2SiOO4苛性碱、硫硫酸碱、碳碳酸碱、全全碱二、苛性性比值 铝酸钠钠溶液中中氧化钠钠与氧化化铝的摩摩尔比三、硅量量指数 铝酸钠钠溶液中中，氧化化

9、铝与氧氧化硅的的比值称称为硅量量指数 第第二节 铝酸酸钠溶液液的性质质一、稳定定性： 1.衡量标标准：析析出氢氧氧化铝的的时间长长短 2.意义：重重要性 3.影响因因素：溶溶液浓度度、苛性性比、温温度、杂杂质、晶晶种二、物化化性质：密度、黏黏度、电电导率、饱饱和蒸汽汽压、热热容、溶溶解热第三节铝铝酸钠溶溶液的结结构问题题 一、铝酸酸钠溶液液中：钠钠离子、铝铝酸根离离子二、铝酸酸钠溶液液由氢氧氧化钠溶溶液中的的氢氧化化铝微粒粒所组成成的胶体体溶液。【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第三章 拜耳耳法生产产氧化铝铝【教学目目的】本本部分从从拜耳法法的基本本原理和和基本流流程讲解解，通过过拜尔法法的学习

10、习，应掌掌握拜尔尔法生产产氧化铝铝的工艺艺流程及及流程中中各单元元过程的的原理、工工艺条件件的控制制、主要要设备及及影响主主要技术术经济指指标的因因教学内内容。掌掌握铝土土矿溶出出过程的的化学反反应及工工艺，掌掌握赤泥泥的分离离洗涤、铝铝酸钠溶溶液的晶晶种分解解、氧化化铝的煅煅烧工艺艺流程，掌掌握母液液的蒸发发与一水水碳酸钠钠的苛化化反应。【教学重重点与难难点】本本章重点点是拜尔尔法生产产氧化铝铝的冶金金工艺流流程及流流程中各各单元过过程的原原理、工工艺条件件的控制制、主要要设备及及影响主主要技术术经济指指标的因因素。难难点是具具体的拜拜耳法比比较复杂杂，以及及流程中中一些工工艺及设设备的选选

11、择。【教学内内容】第一节拜拜耳法的的原理及及基本流流程 一、原原理： 用用NaOOH溶液液溶出铝铝土矿，所所得到的的铝酸钠钠溶液在在添加晶晶种、不不断搅拌拌的条件件下，溶溶液中的的氧化铝铝呈氢氧氧化铝析析出，即即种分过过程。 分分解得到到的母液液，经蒸蒸发浓缩缩后在高高温下可可用来溶溶出新的的铝土矿矿，即溶溶出过程程。 交交替使用用这两个个过程，就就能够每每处理一一批矿石石便得到到一批氢氢氧化铝铝，构成成所谓的的拜耳法法循环。二、拜耳耳法的循循环效率率： 一一吨氧化化钠在一一次拜耳耳法循环环中产出出的氧化化铝的量量，用EE来表示示。 三、拜拜耳法基基本流程程 11.原矿矿将的制制备 22.高压

12、压溶出 33.赤泥泥分离洗洗涤 44.晶种种分解 55.氢氧氧化铝分分离洗涤涤 66.氢氧氧化铝煅煅烧第二节铝铝土矿溶溶出过程程的化学学反应一、氧化化铝水合合物在溶溶出过程程的行为为 11.循环环母液主主要成分分：氢氧氧化钠、偏偏铝酸钠钠、碳酸酸钠、硫硫酸钠 22.溶出出次序：三水铝铝石、一一水软铝铝石、一一水硬铝铝石 33.化学学反应式式Al2OO3（1或或3）HH2O22NaOOHaaq2NaaAl(OH)4aqq二、含硅硅矿物在在溶出过过程中的的行为 11.含硅硅矿物：无定形形蛋白石石、石英英等一类类氧化硅硅及水合合物 22.危害害：碱损损失、结结疤、影影响质量量 33.处理理方式：预脱

13、硅硅 预预脱硅：1000左右从从原矿浆浆长时间间搅拌，使使大部分分氧化硅硅在原矿矿浆中溶溶出之前前的预热热阶段成成为水合合铝硅酸酸钠晶体体析出。三、含铁铁矿物在在溶出过过程的行行为 11.含铁铁矿物：氧化物物、硫化化物、硫硫酸盐、碳碳酸盐及及硅酸盐盐 22.危害害：氧化化铁含量量越多，赤赤泥量越越大，洗洗涤用水水越多，提提高了产产品成本本。 33.处理理方式：氧化剂剂（漂白白粉、硝硝酸钠）四、含钛钛矿物在在溶出过过程的行行为 11.含钛钛矿物：金红石石、锐钛钛矿、板板钛矿 22.氧化化钛与氢氢氧化钠钠反应能能力：无无定形、锐锐钛矿、板板钛矿、金金红石 33.危害害：氧化化铝溶出出率降低低、氧化

14、化钠损失失、赤泥泥沉降性性能变坏坏、结疤疤 44.处理理方式：添加石石灰五、含钙钙镁矿物物在溶出出过程中中行为 11.含钙钙镁矿物物：方解解石、白白云石 22.危害害：生成成水合铝铝酸盐，造造成氧化化铝的损损失六、有机机物和微微量杂质质在溶出出过程中中的行为为 11.有机机物：腐腐殖酸、沥沥青 22.危害害：不利利于湿磨磨、赤泥泥沉降分分离、晶晶种分解解、母液液蒸发 33.处理理方式：煅烧一一定数量量一水碳碳酸钠 44.微量量元素：磷、硫硫、氟 55.处理理方式：溶出过过程中加加入石灰灰第三节铝铝土矿溶溶出过程程工艺一、工艺艺要求： 11.氧化化铝理论论溶出率率 22.氧化化铝实际际溶出率率二

15、、铝土土矿溶出出过程动动力学： 1.溶溶剂湿润润矿物表表面 2.生生成铝酸酸钠 3.铝铝酸根离离子扩散散三、影响响溶出过过程因素素 1.温温度 2.循循环母液液碱浓度度及苛性性比值3.矿石石磨细的的程度4.搅拌拌强度 5.石石灰添加加量四、溶出出工艺设设备流程程1.连续续作业蒸蒸汽直接接加热的的高压溶溶出组2.间接接加热高高压溶出出器组五、管道道化溶出出六、其他他热源1.无机机盐载热热体2.有机机载热体体3.低熔熔点合金金 4.火火焰直接接加热及及电热第四节赤赤泥的分分离与洗洗涤一、矿浆浆稀释的的目的 1.降降浓度 2.脱脱硅 3.分分离 4.稳稳定操作作二、赤泥泥分离洗洗涤的目目的三、赤泥泥

16、的物化化性质1.液相相：铝酸酸钠溶液液2.固相相：赤泥泥 四、影响响拜耳法法赤泥沉沉降性能能的主要要因素 1.矿矿物组成成与化学学成分2.矿浆浆温度3.矿石石磨细程程度4.铝酸酸钠溶液液的浓度度、黏度度、液固固比五、改善善赤泥沉沉降性能能的途径径1.预先先焙烧2.提高高溶出温温度3.添加加絮凝剂剂第五节铝铝酸钠溶溶液的晶晶种分解解一、铝酸酸钠溶液液分解过过程机理理 1.微微观过程程：铝酸酸根离子子、聚合合离子群群、三水水铝石2.添加加晶种：氢氧化化铝3.宏观观过程：次生成成核、结结晶长大大、晶粒粒附聚、晶晶粒破裂裂与磨蚀蚀4.铝酸酸钠溶液液的浓度度、黏度度、液固固比二、晶种种分解过过程的主主要

17、技术术经济指指标 1.分分解率2.产出出率3.分解解槽单位位产能 4.氢氢氧化铝铝产量三、影响响晶种分分解过程程的主要要因素1.分解解原液的的浓度和和苛性比比值2.温度度制度3.晶种种数量和和质量4.分解解时间及及母液苛苛性比值值5.搅拌拌强度6.杂质质的影响响四、晶种种分解工工艺1.工艺艺流程及及条件2.分解解设备3.氢氧氧化铝的的分离与与洗涤第六节氢氢氧化铝铝的煅烧烧一、煅烧烧过程变变化1.目的的：去除除附着水水和结晶晶水2.温度度：10000-125503.杂质质：氟化化物二、设备备及改进进1.回转转窑煅烧烧系统：烘干带带、脱水水带、煅煅烧带、冷冷却带2.带旋旋风热交交换器的的氢氧化化铝

18、煅烧烧窑3.循环环流态化化煅烧炉炉4.沸腾腾闪速煅煅烧炉第七节分分解母液液的蒸发发与一水水碳酸钠钠的苛化化一、分解解母液的的蒸发1.目的的：去除除多余水水分2.杂质质：碳酸酸钠、硫硫酸钠、氧氧化硅二、蒸发发设备及及流程三、蒸发发结构的的预防和和处理四、降低低蒸发水水量的途途径 1.减减少循环环碱液的的流量2.降低低循环母母液浓度度3.提高高稀释后后铝酸钠钠溶液浓浓度五、一水水碳酸钠钠的苛化化回收 1.氧氧化铁法法 2.石石灰法【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第四章 碱石石灰烧结结法生产产氧化铝铝【教学目目的】通通过本章章的学习习，需要要了解碱碱石灰烧烧结法的的基本原原理和基基本流程程；熟悉悉烧

19、结法法的工艺艺流程及及流程中中各单元元过程的的原理、工工艺条件件的控制制、主要要设备和和主要技技术经济济指标；掌握烧烧结法生生产氧化化铝的工工艺流程程及流程程中各单单元过程程的原理理、工艺艺条件的的控制、主主要设备备及影响响主要技技术经济济指标的的因教学学内容：氧化铝铝生产的的原料的的区别；烧结法法生产氧氧化铝的的特点；【教学重重点与难难点】本本章重点点是烧结结法生产产氧化铝铝的工艺艺流程。难难点是流流程中各各单元过过程的原原理、工工艺条件件的控制制、主要要设备及及影响主主要技术术经济指指标的因因素。【教学内内容】第一节碱碱石灰烧烧结法的的原理及及基本流流程 一、原原理： 烧烧结法生生产氧化化

20、铝的基基本原理理是将铝铝土矿与与一定量量的纯碱碱、石灰灰（或石石灰石）配配成炉料料在高温温下进行行烧结，使使氧化硅硅与石灰灰化合成成不溶于于水的原原硅酸钙钙2CaaOSiOO2,氧化化铝与纯纯碱化合合成可溶溶于水的的固体铝铝酸钠NNa2OAl2O3、而氧氧化铁与与纯碱化化合成可可以水解解的铁酸酸钠Naa2OFe2O3，将烧烧结产物物（熟料料）用稀稀碱溶液液溶出时时Na22OAl2O3便进入入溶液，NNa2OFe2O3水解放放出碱，氧氧化铁以以水合物物与原硅硅酸钙一一道进入入赤泥。再再用二氧氧化碳分分解铝酸酸钠溶液液便可以以析出氢氢氧化铝铝。经过过焙烧后后产出氧氧化铝。分分离氢氧氧化铝后后的母液

21、液成为碳碳分母液液（主要要成分为为Na22CO3），经经蒸发后后返回配配料。二、我国国特点： 存存在极为为丰富的的氧化硅硅含量较较高的铝铝土矿，对对碱石灰灰烧结具具有特殊殊意义。 三、烧烧结法基基本流程程 11.生料料浆的制制备 22.烧结结 33.溶出出 44.脱硅硅 55.晶种种分解 66.碳酸酸化分解解第二节铝铝酸盐炉炉料烧结结过程的的物化反反应一、烧结结过程目目的与要要求 11.目的的：将生料料中的氧氧化铝尽尽可能完完全的转转变成可可溶性的的铝酸钠钠。 22.要求求：所得熟熟料具有有相当的的强度和和可磨性性。二、铝酸酸盐炉料料烧结过过程的物物化反应应 11.进入入湿磨工工序的物物料：铝

22、铝土矿、苏苏打、石石灰、硅硅渣、无无烟煤、碳碳分母液液 22.反应应顺序：氧化铝铝、氧化化硅、氧氧化铁、氧氧化钛三、碱石石灰铝土土矿的配配方 11.要求求：优质高高产、低低消耗 22.经验验：烧结结是关键键、配料料是基础础四、硫对对氧化铝铝生产造造成的危危害 11.生料料中含有有硫增加加碱耗 22.熟料料中硫酸酸钠升高高对大窑窑操作带带来困难难 33.母液液中硫酸酸钠含量量升高给给蒸发带带来困难难 44.拜耳耳精液中中硫酸钠钠含量升升高，使使分解率率有所下下降 55.排硫硫措施：生料加加煤技术术五、含钙钙镁矿物物在溶出出过程中中行为 11.含钙钙镁矿物物：方解解石、白白云石 22.危害害：生成

23、成水合铝铝酸盐，造造成氧化化铝的损损失六、有机机物和微微量杂质质在溶出出过程中中的行为为 11.有机机物：腐腐殖酸、沥沥青 22.危害害：不利利于湿磨磨、赤泥泥沉降分分离、晶晶种分解解、母液液蒸发 33.处理理方式：煅烧一一定数量量一水碳碳酸钠 44.微量量元素：磷、硫硫、氟 55.处理理方式：溶出过过程中加加入石灰灰第三节熟熟料的溶溶出一、目的的： 熟熟料中氧氧化铝与与氧化钠钠最大限限度的溶溶解于溶溶液中，制制取铝酸酸钠溶液液。二、原理理： 在熟料溶溶出过程程中，铝铝酸钠溶溶解在碱碱溶液中中，铁酸酸钠水解解生成氧氧化钠进进入溶液液及含水水氧化铁铁进入赤赤泥 三、二次次反应 原硅酸酸钙与溶溶液

24、之间间发生一一系列反反应，使使溶出的的有用成成分氧化化铝与氧氧化钠进进入赤泥泥而损失失。四、溶出出工艺1.颗粒粒溶出2.湿磨磨粉碎溶溶出五、设备备：球磨磨机第四节铝铝酸钠溶溶液的脱脱硅一、硅的的危害 1.随随同氢氧氧化铝一一起析出出，进入入成品氧氧化铝中中，降低低产品质质量。 2.含含氧化硅硅浓度高高的碳分分母液蒸蒸发时，铝铝硅酸钠钠易于析析出使蒸蒸发管道道结疤二、一次次脱硅 铝铝酸钠溶溶液不添添加石灰灰脱硅，是是在脱硅硅前加入入种分母母液，加加压脱硅硅，沉淀淀氧化硅硅。三、二次次脱硅一次脱硅硅浆液中中加入石石灰乳进进行脱硅硅四、三次次脱硅深度脱硅硅也称三三次脱硅硅，是指指在二次次脱硅的的基础

25、上上加入石石灰乳，搅搅拌。第五节铝铝酸钠溶溶液的碳碳酸化分分解一、目的的铝酸钠溶溶液碳酸酸化分解解的主要要目的是是在保证证产品AAl(OOH)33质量的的前提下下，最大大限度地地提高AAl(OOH)33产量，同同时获得得循环使使用的碳碳分母液液。 二、原理理通入溶液液中的CCO2使部分分游离苛苛性碱被被中和按按下式进进行反应应： 2NaOOH+CCO2=Naa2CO3+H22O反应的结结果使溶溶液苛性性比值降降低，铝铝酸钠溶溶液的过过饱和度度增大，溶溶液变得得不稳定定，分解解结晶析析出All(OHH)3，反应应式如下下：NaAll(OHH)4+aqq= AAl(OOH)33+NaaOH+aq反

26、应产生生的NaaOH不不断为连连续通入入的COO2气体所所中和，从从而使上上述平衡衡向右移移动。在分解后后期由于于铝酸钠钠溶液中中的NaaOH大大部分被被CO22中和，这这时COO2可直接接与溶液液反应：2NaAAl(OOH)44+COO2+aqq= 22Al(OH)3+Naa2CO3+ HH2O +aq三、设备备：碳分分槽四、母液液蒸发烧结法的的碳分母母液和拜拜耳法的的种分母母液都需需要蒸发发。蒸发发的目的的主要是是： 11.排除除流程中中的多余余水份，保保持循环环系统的的水量平平衡； 22.使母母液蒸浓浓到符合合铝土矿矿溶出（种种分母液液）或配配制生料料浆（碳碳分母液液）的浓浓度要求求；

27、33.排除除生产过过程积累累的杂质质。【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第五章生生产氧化化铝的联联合流程程法【教学目目的】通通过学习习拜尔烧结联联合法生生产氧化化铝，了了解各类类不同的的联合方方式，掌掌握各方方式的特特点和优优缺点。【教学重重点与难难点】本本章重点点是拜耳耳法与碱碱石灰烧烧结法具具体的联联合方式式。难点点一、联合合方式： 并并联法、串串联法、混混联法二、并联联法： 原料：大大量低硅硅铝土矿矿和一部部分高硅硅铝土矿矿。 先先拜耳法法，后烧烧结法并联法是是拜耳法法与烧结结法平行行作业，分分别处理理铝土矿矿，但烧烧结法只只占总生生产能力力的100155，用用烧结法法流程转转化产生生的N

28、aaOH补补充拜耳耳法流程程中NaaOH的的消耗。三、串联联法：串联法是是用烧结结法回收收拜耳法法赤泥中中的Naa2O和和Al22O3于于处理拜拜耳法不不能经济济利用的的三水铝铝石型铝铝土矿。扩扩大了原原料资源源，减少少碱耗，用用较廉价价的纯碱碱代替烧烧碱，而而且All2O33的回收收率也较较高。 四、混混联法混联法是是前两种种联合法法的综合合。此法法中的烧烧结法除除了处理理拜耳法法赤泥外外，还处处理一部部分低品品位矿石石。 原硅酸酸钙与溶溶液之间间发生一一系列反反应，使使溶出的的有用成成分氧化化铝与氧氧化钠进进入赤泥泥而损失失。【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第二篇 铝冶冶金第六章 铝电电解

29、生产产概论【教学目目的】本本部分从从炼铝行行业的铝铝冶金生生产概论论开始着着手，需需要了解解整个铝铝冶金的的生产发发展概况况，根据据具体的的流程图图，掌握握铝电解解所用的的原材料料。理解解在实际际生产过过程中铝铝电解生生产的基基本理论论知识，了了解铝电电解的具具体工艺艺及设备备。【教学重重点与难难点】本本章重点点是铝电电解生产产过程的的工艺流流程和原原料的生生产，难难点是铝铝电解过过程的具具体工艺艺各设备备。【教学内内容】第一节铝铝冶金发发展概况况 一、发发展历史史： 11.金属属热还原原法：产产量小，成成本高，未未能广泛泛应用 22.冰晶晶石-氧氧化铝熔熔盐电解解法：小小型电解解槽 33.冰

30、晶晶石-氧氧化铝熔熔盐电解解法：大大型电解解槽二、电解解基本流流程 11.原料料的制备备 22.电解解反应 33.残极极回收 44.烟气气净化 55.铝液液净化 66.铸造造第二节铝铝电解用用原材料料一、原材材料种类类 氧氧化铝、冰冰晶石、氟氟化铝、铝铝电解用用其它氟氟化盐、铝铝电解用用炭素材材料 二、氧化化铝 11.电解解生产主主原料 22.不溶溶于水，可可溶于冰冰晶石熔熔体中。三、冰晶晶石冰晶石的的分子式式为Naa3AlFF3，它是是溶剂的的主要成成分。 四、氟化化铝在铝电解解生产中中，它是是冰晶石石氧化铝铝熔体的的一种添添加剂。 五、铝电电解用其其它氟化化盐 铝电解生生产中所所用的氟氟化

31、盐主主要是冰冰晶石和和氟化铝铝，其次次有一些些用来调调整和改改善电解解质性质质的添加加剂，如如氟化钙钙、氟化化镁、氟氟化钠和和碳酸钠钠等。 六、铝电电解用炭炭素材料料铝工业上上均采用用炭素材材料作电电极炭阳极极和炭阴阴极。在电解过过程中，炭炭阴极原原则上是是不消耗耗的，炭炭阳极由由于直接接参与电电化学反反应而消消耗。 七、阳阳极生产产工艺 石石油焦粉粉碎后入入回转器器中煅烧烧，除去去水份和和挥发份份，再与与残极、生生碎等回回收料经经破碎、磨磨粉、配配料后加加入液体体沥青进进行混捏捏。混捏捏好的糊糊料经振振动成型型，机制制成生阳阳极块，冷冷却后送送至阳极极焙烧炉炉，12200温度下下进行焙焙烧，

32、制制得符合合电解生生产要求求的阳极极碳块，阳阳极碳块块在阳极极组装工工段与导导杆组成成阳极组组，送至至电解车车间。 八、阴阴极碳块块生产 无无烟煤经经过1550021000电煅烧烧处理，使使得后料料部分石石墨化，并并配入部部分人造造石墨，制制成阴极极碳块，经经过焙烧烧后进行行机械加加工，即即可得到到半石墨墨质阴极极碳块。第三节铝铝电解生生产基本本理论知知识 一、电解解质的组组成： 在在铝电解解生产中中，连接接阳极和和阴极之之间不可可缺少的的熔盐体体叫电解解质。二、组成成： 11.主要要是以冰冰晶石为为熔剂，氧氧化铝为为熔质而而组成。 22.因为为冰晶石石和氧化化铝含有有一定数数量的杂杂质成分分

33、，如：氧化钠钠,氧化化铁,氧氧化矽和和氧化钙钙等。 33.在电电解生产产中,为为了改善善电解质质的物理理化学性性能，有有利于提提高电解解生产指指标，还还向电解解质中加加入某些些添加剂剂，如，氟氟化铝、氟氟化镁、氟氟化锂、氯氯化钠等等。 三、电解解质的性性质 电解质质的比重重、电解解质的熔熔点、电电解质的的粘度、电电解质的的表面张张力与湿湿润性、氧氧化铝在在电解质质中的溶溶解度、电电解质的的挥发性性四、铝电电解过程程中的两两极反应应阴极反应应 AAl3+(配离离子)+3eAl阳极反应应 22O2-(配离离子)+C44eCO2总反应 2AAl2O3+3CC 4All+3CCO2五、两级级副反应应

34、11.阴极极副反应应（1）铝铝的溶解解和损失失 （22）金属属钠的析析出 22.阳极极副反应应冰晶石氧化铝铝熔盐电电解在电电解过程程发生主主反应的的同时，伴伴随着一一系列副副反应，主主要发生生如下反反应： 2AAl（溶溶解的）3COO2=All2O3十3CCO此外，由由于碳阳阳极散落落掉渣，分分离后飘飘浮在电电解质表表面，当当二氧化化碳气体体与这些些渣接触触时，会会发生还还原反应应而生成成一氧化化碳。 CCCOO22CCO 六、阳阳极效应应 1.阳极效效应是铝铝电解过过程中发发生在阳阳极上的的一种特特殊现象象。 22.现象象：在阳阳极与电电解质接接触的周周边上，出出现许多多细小的的弧光闪闪烁，

35、并并带有特特别的劈劈啪声；阳极周周围的电电解质犹犹如被气气体拨开开似的,阳极与与电解质质界面上上的气泡泡不再大大量析出出；电解解质的正正常沸腾腾现象停停止，并并以小滴滴状似的的向上飞飞溅；槽槽电压骤骤然升高高到数十十伏，并并联在电电压表上上的指示示信号灯灯也亮了了起来，这这就是工工厂里俗俗称阳极极效应为为“灯亮”。效应应时间里里，阳极极气体中中的氟离离子含量量大大增增高，并并有HFF逸出。 3.阳极效效应的有有利方面面 (1) 可以以利用效效应来检检查电解解槽的生生产状态态是否正正常； (2) 冷槽槽时可用用效应提提供热量量调整热热平衡； (3) 偶尔尔发生阳阳极效应应对清理理电解质质中的碳碳

36、粒和阳阳极底掌掌是有益益的。 4.阳极效效应的危危害 (1) 增加加电能消消耗和各各种原材材料的损损失，影影响槽内内铝质量量； (2) 影响响系列的的供电稳稳定，尤尤其在供供电容量量额定的的情况下下，效应应过于频频繁易造造成供电电和生产产之间的的恶性循循环，这这样既影影响供电电又影响响生产的的正常进进行 。第四节铝铝电解工工艺及设设备一、铝电电解生产产有七个个系统： 1.氧化铝铝输送系系统：把把氧化铝铝从料仓仓输送至至烟气净净化系统统； 2.烟气净净化系统统：用氧氧化铝把把电解产产生的含含氟烟气气净化，脱脱除氟化化氢，得得到载氟氟氧化铝铝； 3.整流系系统：把把交流电电变成直直流电； 4.上料

37、系系统：把把载氟氧氧化铝、氟氟化盐等等加到电电解槽； 5.碳素系系统：制制造电解解需要的的碳素材材料； 6.电解系系统：在在直流电电下完成成氧化铝铝变成金金属铝的的反应； 7.浇铸系系统：把把电解得得到的金金属铝除除去夹带带电解质质，把铝铝液浇铸铸成锭。 二、电解解槽 1.自焙槽槽： 侧侧插式自自焙阳极极电解槽槽、上插插式自焙焙阳极电电解槽 2.预焙槽槽：连续续式预焙焙阳极电电解槽、不不连续式式预焙阳阳极电解解槽 3.其它电电解槽如如：多室室电解槽槽、惰性性阴极电电解槽、惰惰性阳极极电解槽槽等。三、预焙焙槽结构构 1. 阳极装装置（或或称上部部结构） 2. 阴极极装置 3. 导电电母线系系统（

38、或或称母线线结构）四、正常常生产的的电解槽槽应具有有下列特特征： 11. 强强劲有力力的火苗苗； 22. 槽槽电压稳稳定； 33. 电电解质温温度平稳稳； 44. 阳阳极周边边电解质质“沸腾”均匀； 55. 炭炭渣分离离良好，电电解质清清澈透亮亮； 66. 槽槽面上有有完整的的结壳，且且疏松好好大； 77. 电电解质与与铝液分分层应清清楚。 五、铝电电解槽的的常规作作业 11.加料料：氧化化铝 22.出铝铝：真空空抬包 33.阳极极作业：更换阳阳极组六、烟气气净化 11.烟气气成分：二氧化化碳、一一氧化碳碳、氟化化碳、挥挥发分 22.净化化方式： 湿湿法净化化：水或或者碱溶溶液作吸吸收剂 干干

39、法净化化：氧化化铝作吸吸收剂 【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第三篇 镁冶冶金第十七章章 概概论【教学目目的】通通过本章章内容的的学习，了了解镁的的具体物物理化学学性质以以及用途途，掌握握镁的生生产原料料种类和和生产方方法，了了解现代代镁冶金金的发展展概况。【教学重重点与难难点】本本章重点点是镁的的性质与与用途，以以及各类类原料的的特性。难难点是镁镁的生产产方法。【教学内内容】第一节 镁的的性质和和用途 一、镁镁的性质质：二、镁的的用途： 铸铸造镁合合金 变变形镁合合金第二节炼炼镁原料料一、镁矿矿物： 硅硅酸盐、碳碳酸盐、氯氯化物、硫硫酸盐 二、产镁镁原料 海海水、盐盐湖水、地地下盐卤卤、光卤

40、卤石、菱菱镁矿、白白云石等等天然资资源三、菱镁镁矿：碳碳酸镁（电电解法）四、白云云石：碳碳酸镁和和碳酸钙钙的复盐盐五、光卤卤石：氯氯化镁和和氯化钾钾的含水水复盐六、海水水 一一立方米米海水中中含有一一千克镁镁。 七、盐盐湖水、地地下盐卤卤及化学学工业副副产的卤卤水 镁镁盐浓度度高，含含有钠盐盐，钾盐盐及其他他盐类。第三节镁镁的生产产方法一、方法法： 氯氯化镁熔熔盐电解解法、热热还原法法（半连连续法、横横罐还原原法）二、熔盐盐电解法法： 11.菱镁镁矿或氧氧化镁氯氯化生产产无水氯氯化镁 22.从氯氯化镁溶溶液制取取低水氯氯化镁水水合物和和无水氯氯化镁 33.光卤卤石脱水水制取无无水光卤卤石供电电

41、解 44.以氯氯化镁溶溶液和菱菱镁矿为为原料生生产金属属镁的联联合流程程 55.镁钛钛联合流流程三、热还还原法炼炼镁 1.横横罐硅热热还原法法 22.半连连续法四、溶出出工艺1.颗粒粒溶出2.湿磨磨粉碎溶溶出第四节镁镁冶金的的发展概概况一、氯化化镁熔盐盐电解法法二、硅热热还原法法【教学建建议】多多媒体、讲讲授法第十八章章氧化镁镁生产及及其氯化化过程【教学目目的】通通过本章章内容的的学习，需需要学生生了解镁镁的具体体生产方方式，掌掌握氧化化镁氯化化的基本本原理，以以及各种种因素对对于氯化化过程的的影响，了了解现代代氧化镁镁的氯化化工艺。【教学重重点与难难点】本本章重点点是氧化化镁的生生产及生生产后的的氯化过过程，对对于流程程及工艺艺的学习习。难点点是氧化化铝氯化化的基本本原理的的理解和和各因素素的影响响。【教学内内容】第一节氧氧化镁生生产 一、