7铝冶金
铝铜冶金及现代冶金技术
铝铜的物理性质
铝
纯铝的密度较小，约为2.7克/立 方厘米，具有良好的导电性和导 热性，且易于加工。
铜
纯铜的密度较大，约为8.96克/立 方厘米，具有良好的导电性和导 热性，易于加工和延展。
铝铜的化学性质
铝
铝是活泼金属，易于与氧、硫、氯等 元素反应生成氧化物、硫化物和卤化 物。
铜
铜是中等活泼金属，与酸反应生成相 应的盐和氢气，与氧、硫等元素反应 生成氧化物和硫化物。
05 铝铜冶金的发展趋势与挑战
环保要求对铝铜冶金的影响
环保法规日益严格
随着全球环保意识的提高，各国 政府对铝铜冶金行业的环保要求 越来越严格，企业需要加大环保 投入，降低生产过程中的污染排
放。
资源循环利用
为了实现可持续发展，铝铜冶金 行业需要加强资源循环利用，提 高原材料的利用率，减少对自然
资源的依是一个庞大的产业链，涉及采矿、冶炼、 加工等多个环节。该行业的繁荣能够带动相关产业的发 展，促进区域经济的增长。
保障国家安全
铝和铜是战略性资源，对于国家的经济发展和国防建设 具有重要意义。铝铜冶金行业的发展有助于保障国家资 源安全，维护国家利益。
铝铜冶金的历史与发展
铝铜冶金特点
铝铜冶金具有高能耗、高污染的特点，同时其生产过程需要大规模的设备和投 资。然而，铝和铜是现代工业不可或缺的重要金属，应用广泛，因此铝铜冶金 行业一直保持着持续的发展。
铝铜冶金的重要性
01
满足工业需求
铝和铜是现代工业的重要原材料，广泛应用于建筑、电 子、交通、电力等领域。铝铜冶金行业为这些领域提供 了必要的金属材料，支撑了各行业的持续发展。
炼钢
将生铁通过氧化和脱碳等 反应，转变为钢的过程， 通常在转炉或平炉中进行。
《有色冶金概论》课程标准
《有色冶金概论》课程标准课程代码：00531101适用专业：冶金技术学时：32学分：2开课学期：第三学期第一部分前言1.课程性质与地位现代冶金通常把金属分为黑色金属和有色金属，铁、铬、锰三种金属称为黑色金属，其余金属称为有色金属。
按有色金属的比重，化学特性，自然界的分布情况以及习惯称呼，有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属和半金属五类。
《有色冶金概论》是高职冶金技术专业的一门专业基础课程。
本课程旨在让冶金技术专业学生全面了解，且并初步掌握现代工农业生产各行业较常用的十五种有色金属的物理、化学性质，矿物组成及冶金提取方法，重点培养学生的专业通识能力，是培养学生专业应用能力和冶金技术职业岗位能力的基础。
学生在学完《冶金基础化学》、《冶金制图》、《金属学及热处理》等课程的基础上，并通过认识实习后学习本课程，是后续课程《铝冶金》、《铝冶金》、《锌冶金》、《贵金属冶金技术》的基础。
2.课程的设计思路《有色冶金概论》课程是鉴于有色金属种类多、冶炼方法各异而开设的一门专业基础课。
本课程标准在设计上本着懂理论，重应用的总体思路，突出体现职业教育的技能型，应用性特色，注重培养学生的理论应用于实践的能力。
紧密结合企业岗位需求并考虑其与后续开设课程的关系进行课程内容的选取与组织。
主要介绍铜冶金、镍冶金、铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金、钨冶金、钛冶金及有色冶金中的综合回收。
鉴于我专业后续课程开设铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金，本课程重点介绍铜冶金、镍冶金、锡冶金、钨冶金和钛冶金。
在课程内容的设计上按有色冶金的种类设计10个学习单元，每个单元按金属的性质和用途、生产原料、冶炼方法、生产原理、工艺过程进行内容介绍。
本课程紧密结合生产实践，通过案例教学，启发引导教学，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的主体作用，充分调动学生的积极性、主动性，重在培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。
第二部分课程目标1.知识目标（1）掌握典型有色金属的物理化学性质、生产原料和冶炼方法；（2）理解典型有色金属冶炼的原理；（3）掌握典型有色金属冶炼的工艺过程；（4）了解有色冶金中有价金属的回收方法。
第二节-铝冶金与熔炼
生产过程自动化；节省能量， 如，采用流态化焙烧；生产 砂状氧化铝，满足烟气干式 净化需要。
（二）碱石灰烧结法
对铝硅比<4的铝土矿，碱石灰烧结 法几乎是唯一得到实际应用的方法。 我国铝土矿大多铝硅比不高。 1．原理 （1）铝土矿、苏打(Na2CO3)、石灰混 合 （2）1200℃烧结：SiO2与CaO化合成 不 溶 于 水 的 原 硅 酸 钙 (2CaO·SiO2) ； Al2O3 与 Na2CO3 化 合 生 成 可 溶 于 水 的 NaAlO2(或Na2O·Al2O3)。 （3）稀碱溶液浸出：NaAlO2进入溶液 、与2CaO·SiO2分离。
③ 溶液温度
浓度、 k 一定时，T↓→稳定性↓
④ 结晶核心和搅拌作用
细小的Al(OH)3的加入和搅拌，加速 速铝酸钠溶液分解。 对于制备的铝酸钠溶液
当Al2O3～(145±5)g/L、 k 1.7、
T<100℃，溶液不稳定。越接近30℃、
过饱和程度越大。此时，加入Al(OH)3 晶种、并机械搅拌，过饱和铝酸钠溶
Al2O3·H2O500-550℃γ- Al2O3+ H2O (1.1.2.10)
γ- Al2O3 900℃开始α- Al2O3
(1.1.2.11)
反应(1.1.2.11)要在1200℃维持足够长时间,
才能获得适合电解要求的α- Al2O3 。 煅烧温度高、能耗大，一般采用带冷却机的
回转窑，以重油、煤气为燃料。最大的窑为
(1.1.2.26)
反应（1.1.2.25）将分解产生的NaOH中和，使反应持续进行。沉淀过滤、洗
涤送煅烧，母液蒸发后返回烧结配料。
四、金属铝的生产
铝电解法冶金技术
优化电解工艺，降低铝电解过程中的温室气体排 放。
废弃物资源化利用
对电解过程中产生的废渣、废气进行资源化利用 ，减少对环境的负担。
能源效率提升
提高电解过程的能源利用效率，降低能耗，减少 对化石能源的依赖。
市场竞争与产业升级
产业集中度提升
通过兼并重组等方式，提高铝电解产业的集中度，优化资源配置 。
品质量和产量。
混合质量控制
03
对混合后的原料进行质量检测，确保其满足生产要求。
铝电解过程
电解槽设计
根据工艺要求设计电解槽，选择合适的电解液和电极 材料。
电解温度控制
保持电解过程的温度稳定，以获得最佳的电解效果。
电流密度与电压控制
根据生产要求，控制电解过程中的电流密度和电压。
残渣处理与回收
1 2
残渣分离
生产能力强
铝电解法具有大规模生产的能力 ，是全球范围内生产铝的主要方 法。
适用范围广
该技术适用于不同品位和类型的 铝土矿。
铝电解法冶金技术的优缺点
• 技术成熟：经过多年的研究和改进，铝电解法技术已经非 常成熟，生产效率高。
铝电解法冶金技术的优缺点
能耗高
铝电解法冶金技术的能耗较高， 占整个生产成本的30%以上。
总结词
电源系统为铝电解法冶金技术提供电能，确保电解反应的稳定进行。
详细描述
电源系统包括变压器、整流器和控制系统等设备。变压器用于将电网电压升高或降低以满足电解工艺 需求，整流器则将交流电转换为直流电，控制系统则用于监测和控制电流、电压等工艺参数，保证电 解过程的稳定和安全。
PART 04
铝电解法冶金技术应用与 案例
将电解过程中产生的残渣与电解质进行分离。
铝合金粉末冶金的研究及应用
铝合金粉末冶金的研究及应用随着科技的进步和工业现代化的推进，人们的日常生活中越来越多的物品采用了铝合金材料。
铝合金的优点是轻质、耐腐蚀、抗氧化、导热性好等等。
其中，铝合金粉末冶金技术是制造铝合金物品的重要方法之一。
一、铝合金粉末冶金的概述铝合金粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）是一种利用粉状金属制造零部件的工艺技术。
该方法生产的零件密度高、材料均匀，能在铝合金材料的研究和开发中起到重要作用。
铝合金粉末冶金生产过程主要包括烘干、筛选、混合、压制、烧结等多个工序。
其中，为了保证材料的均匀性，混合环节的控制很关键。
同时，烧结工序也是制造高品质铝合金材料的重要工序。
二、铝合金粉末冶金的应用铝合金粉末冶金技术在许多领域中都有广泛的应用。
以下列举一些主要应用：1.汽车制造：铝合金粉末冶金技术生产的零部件密度高、强度大，适合应用于汽车轻质化的要求。
2.航空制造：航空器结构的高温、高强度、高刚性及耐腐蚀等多重特殊要求，铝合金粉末冶金技术生产的材料可以满足这些要求。
3.医疗器械和电子领域：铝合金粉末冶金材料具有良好的生物相容性和振动防护性能，可用于制造人类接触材料，如人工关节、牙科植入物等。
除此之外，铝合金粉末冶金技术在计算机行业、建筑业、船舶制造等领域也有广泛的应用。
三、铝合金粉末冶金技术的发展和前景铝合金粉末冶金技术，在其其他领域的应用得到迅速发展和广泛应用的基础上，其研究和应用也逐步升级。
特别是随着高技术和智能化的应用，国内外铝合金粉末冶金技术也进一步提高和发展，成为新材料和科技的重要领域。
在当前的国际环境下，在“新能源、新技术、新材料”的背景下，铝合金粉末冶金技术发展具有广泛而重要的应用前景。
同时，铝合金粉末冶金技术也将成为我国未来工业发展的重要方向。
总之，铝合金粉末冶金技术的研究和应用在现代工业制造中具有重要意义。
随着科技的不断进步，其应用领域也在不断扩展，为我们的生活和经济发展带来更丰富的选择。
有色冶金基础知识（二篇）
有色冶金基础知识1铸造铝合金（1）铝合金的性能及应用铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而比强度则较高。
因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。
铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。
纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。
纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。
铝合金具有良好的铸造性能。
由于熔点较低（纯铝熔点为660.230C，铝合金的浇注温度一般约在730～750oC左右），故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。
铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，放流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。
（2）铸法铝合会的分类、牌号铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金（分别以YL和ZL表示）。
在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金、造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铅锌合金（分别以ZL1xx，ZL2xx，ZL3xx和ZL4xx表示），在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。
表3中列出了铸造铝合金国家标准所包括的几种铝合金的牌号。
表3铸造铝合金的牌号见表2铸造铜合金铸造铜合金是工业上广泛应用的一种铸造合金材料。
铜基合金因具有良好的对淡水、海水及某些化学溶液的耐蚀性能而大量用于造船及化学工业。
铜基合金又由于具有良好的导热性及耐磨性，故也常用于制造各种机器上承受重负荷及高速运转轴的滑动轴瓦轴套等。
铸造铜合金分为两大类，即黄铜与青铜。
黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。
粉末冶金材料牌号
粉末冶金材料牌号
目前市场上常见的粉末冶金材料牌号有很多，以下是其中一些常见的
粉末冶金材料牌号。
1.高速钢：M2、M35、M42等是常见的高速钢牌号，它们具有优秀的
耐磨性和耐热性能，适用于切削工具和冲击工具等领域。
2.不锈钢：316L、304L、410L等是常见的不锈钢粉末冶金材料牌号，它们具有耐腐蚀性能和优异的力学性能，广泛应用于航空航天、汽车、化
工等领域。
3.铝合金：AlSi10Mg、Al7075等是常见的铝合金粉末冶金材料牌号，它们具有较高的强度、硬度和耐磨性能，广泛应用于航空航天、汽车、船
舶等领域。
4.铜合金：CuNi10、CuCrZr等是常见的铜合金粉末冶金材料牌号，
它们具有良好的导电性、导热性和耐磨性能，广泛应用于电子器件、汽车、船舶等领域。
5.铁基材料：FC-0205、FC-0208等是常见的铁基粉末冶金材料牌号，它们具有良好的机械性能和耐磨性能，广泛应用于汽车、机械设备等领域。
6.硬质合金：YG6、YG8等是常见的硬质合金粉末冶金材料牌号，它
们具有优异的硬度和耐磨性能，广泛应用于切削工具、矿山设备等领域。
7.钼钨合金：Mo70W30、Mo60W40等是常见的钼钨合金粉末冶金材料
牌号，它们具有较高的熔点和优异的耐热性能，广泛应用于航空航天、化
工等领域。
8.钛合金：Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V等是常见的钛合金粉末冶金材料牌号，它们具有较好的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
以上是一些常见的粉末冶金材料牌号，每种材料具有不同的特性和应用领域。
随着技术的进步和应用的不断拓展，粉末冶金材料的牌号也在不断增加和更新。
冶金工艺流程
冶金工艺流程冶金工艺流程是指利用矿石通过一系列的物理和化学处理操作，获得金属产品的过程。
下面是一个冶金工艺流程的示例，以铝的冶炼工艺为例。
首先，该流程从铝矾石的采矿开始。
铝矾石是一种含有铝元素的矿石，其主要成分是氧化铝和硫酸盐。
采矿工作通常包括矿石的开采、破碎、粉磨和浮选等步骤。
矿石开采是将铝矾石从地下或露天矿床中挖掘出来的过程。
矿石破碎是将矿石通过机械设备进行分解和碎磨，以便进一步处理。
矿石粉磨是将矿石破碎后的颗粒进行细磨，使其达到所需的细度。
矿石浮选是一种物理处理方法，通过在矿石和水混合物中加入气体和化学药剂，使含有不同成分的矿石颗粒分离。
在铝矾石的浮选过程中，将氧化铝从硫酸盐中分离出来。
接下来，经过浮选的铝矾石将被送入一系列的化学处理步骤。
首先，将铝矾石与氢氧化钠（NaOH）进行反应，使氧化铝转变为可溶性阳离子络合物。
然后，通过过滤和离心分离来分离出液体中的残渣和固体物质。
随后，通过加热和浓缩，将溶液中的氧化铝继续提纯。
在这个过程中，溶液中的水分被蒸发，使氧化铝浓缩。
然后，通过晶体生长和过滤等步骤，从浓缩液中获得纯度更高的氧化铝。
最后，通过电解法将氧化铝还原为铝金属。
这个过程通常在电解槽中进行，电解槽中包含有铝矾石和碳阳极。
当电流通过电解槽时，铝阳离子被还原成铝金属，并在碳阳极上析出。
在电解过程中，还需要添加一定的化学药剂，以调节电解液中的物质浓度，并保持电解液的稳定性。
电解过程中产生的铝金属将在电解槽的底部聚集，最后通过排出口从电解槽中取出。
这就是一个典型的铝冶炼工艺流程。
当然，实际的冶炼工艺还可能包括很多其他步骤，如浸取、氧化、还原、熔炼和铸造等，这些步骤的具体顺序和流程将根据矿石的种类和冶炼的要求而有所不同。
总之，冶金工艺流程是一个复杂的过程，涉及到多种物理和化学处理操作，以从矿石中提取金属。
通过合理设计和优化工艺流程，可以提高冶炼效率，减少资源浪费，实现可持续发展。
“粉末冶金铝合金”资料汇总
“粉末冶金铝合金”资料汇总目录一、粉末冶金铝合金及复合材料的研究现状与发展趋势二、粉末冶金铝合金的研究现状和发展趋势三、粉末冶金铝合金的研究综述四、粉末冶金铝合金烧结致密化过程粉末冶金铝合金及复合材料的研究现状与发展趋势粉末冶金是一种制造金属材料及复合材料的重要技术。
粉末冶金铝合金及复合材料具有优异的性能和广阔的应用前景，在汽车、航空航天、电子等领域得到广泛应用。
本文将介绍粉末冶金铝合金及复合材料的研究现状和发展趋势，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
粉末冶金是一种通过将金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物进行压缩、烧结等工艺处理，制得所需形状和性能的制品的方法。
粉末冶金铝合金及复合材料是指采用粉末冶金工艺制备的铝合金及以铝合金为基体的复合材料。
粉末冶金铝合金及复合材料具有以下特点：（1）材料成分均匀，组织细密，性能稳定；（2）可根据需要定制材料成分和组织结构，实现材料的高性能化；（3）工艺灵活多变，可实现复杂形状和结构的高精度制程。
粉末冶金铝合金及复合材料的研究现状和应用领域粉末冶金铝合金及复合材料的研究和应用已经得到了广泛。
在汽车领域，粉末冶金铝合金及复合材料被广泛应用于发动机、变速器等关键部件的制造，其轻量化效果显著，有效提高了汽车的燃油效率和性能。
在航空航天领域，粉末冶金铝合金及复合材料可用于制造高温部件和结构件，表现出优异的耐高温性能和承载能力。
粉末冶金铝合金及复合材料在电子、能源、环保等领域也有着广泛的应用。
尽管粉末冶金铝合金及复合材料具有诸多优点，但在其研究和应用过程中也存在着一些问题和挑战。
粉末冶金铝合金及复合材料的制造成本较高，影响了其广泛应用。
粉末冶金工艺的控制难度较大，需要精确控制工艺参数，以保证制品的稳定性和一致性。
粉末冶金铝合金及复合材料的可回收性较差，对环境影响较大，需要采取有效措施加以解决。
为了应对上述问题和挑战，粉末冶金铝合金及复合材料的未来发展趋势应聚焦于以下几个方面：（1）降低制造成本，提高生产效率。
冶金概论-7铝冶金
赤泥。
（4）SiO2： SiO2 +2NaOH=Na2O·SiO2 +H2O
硅酸钠与铝酸钠相互作用，生成不溶性铝硅酸钠： Na2O ·Al2O3+ 2(Na2O·SiO2 )+ 4H2O= Na2O ·Al2O3·SiO2·2H2O+4NaOH
2）压煮器
是一种强度很大的钢制容器，铝土矿 的溶出在其中进行。
耐高压：33大气压（250℃蒸汽压）。 铝工业广泛采用蒸气直接加热的压煮器， 此种压煮器的特点是结构简单。在这种压
煮器中，向喷头通入蒸气，蒸气由下向上供 入，加强并强烈地搅拌矿浆 压煮器里的矿桨 经由垂直管4压出。
工业压煮器的容积为25～35立方米，直径 1.6～2.3米，高13.5米。
热硝酸则发生强烈反应。 3）与卤素、硫、碳都能化合。 4）铝有多价。
3.用途
由于铝具有比重小，导热性、导电性、抗腐蚀性良好等突出优点， 又能与许多金属形成优质铝基轻合金，所以铝在现代工业技术上 的应用极为广泛。
铝的应用有的二种形式：纯铝和铝合金。 1）纯铝在电气工业上用作高压输电线，电缆壳，导电板以及各种电
如粒度、安息角、α－A1203含量、真比重、容量比重、比表面 积和强度等。
根据这些物理性质的不同，氧化铝类型： 砂型、 中间型 粉型
现今砂型氧化铝在电解铝工业中得到广泛应用。
二、拜尔法生产氧化铝
目前采用碱法从铝土矿等原料制取氧化铝，主要的碱 法有： 1、拜耳法 2、烧结法 3、拜耳－烧结联合法 目前90％氧化铝用拜耳法生产。
反应使NaOH变成Na2CO3，使苛性碱浓度降低，不利Al2O3溶出。 CaCO3 +2NaOH＝Ca(OH)2+ Na2CO3 MgCO3 +2NaOH＝Ca(OH)2+ Na2CO3 FeCO3 +2NaOH＝Ca(OH)2+ Na2CO3
铝冶金讲义
铝冶金讲义一、引言铝是一种重要的金属材料，广泛应用于工业、建筑、交通等领域。
铝冶金是指将铝矿石中的铝氧化物还原为金属铝的过程。
本文将从铝冶金的原理、工艺和应用等方面进行介绍。
二、铝冶金的原理铝冶金主要依靠铝氧化物还原反应来实现。
常用的还原剂有焦炭、石油焦和天然气等。
还原反应的化学方程式如下：2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2三、铝冶金的工艺1. 铝矿石的选矿：首先需要对铝矿石进行选矿，去除其中的杂质，提高铝的纯度。
2. 熔炼：将经过选矿处理的铝矿石与还原剂一起放入电解炉或熔炼炉中，进行熔炼。
在高温下，还原剂与铝氧化物发生反应，生成金属铝。
3. 精炼：经过熔炼后的铝还需要进行精炼，去除其中的杂质，提高铝的纯度。
4. 凝固：将精炼后的铝液注入模具中，冷却凝固，形成铝锭或铝板等产品。
四、铝冶金的应用1. 工业：铝是一种轻便、耐腐蚀的金属，广泛应用于飞机、汽车、船舶等制造业。
同时，铝也是电力、电子、包装等行业的重要材料。
2. 建筑：铝合金具有优异的强度和耐候性，被广泛应用于建筑领域，如门窗、幕墙、铝合金板材等。
3. 交通：铝合金轻便、耐腐蚀，被广泛应用于汽车、火车、自行车等交通工具的制造中，可以减轻车辆重量，提高燃油效率。
4. 包装：铝是一种优良的包装材料，可以用于制作易拉罐、药品包装等，具有良好的密封性和保鲜性。
五、铝冶金的发展趋势1. 绿色环保：铝冶金过程中会产生大量的二氧化碳排放，对环境造成一定的影响。
未来的铝冶金将更加注重绿色环保，采用清洁能源和环保技术来减少碳排放。
2. 节能减排：铝冶金是一种能耗较高的工艺，未来的发展将更加注重节能减排，提高能源利用效率。
3. 创新技术：随着科技的进步，新的铝冶金技术不断涌现。
例如，电解铝技术、气体还原技术等，都在不断改善冶金工艺，提高铝的生产效率和质量。
六、结论铝冶金是一项重要的工业技术，对于现代社会的发展起到了关键作用。
随着技术的不断进步和需求的增加，铝冶金将迎来更广阔的发展前景。
有色金属冶金技术
有色金属冶金技术的发展历程
古代冶金技术
古代人类通过简单的物理方法， 如采矿、破碎和熔炼等，提取有
色金属。
近代冶金技术
随着科技的发展，开始采用更先进 的物理和化学方法提取有色金属， 如电解法、萃取法等。
现代冶金技术
现代冶金技术结合了物理、化学和 材料科学等多学科知识，实现了有 色金属的高效、节能和环保生产。
钛冶金技术的案例分析
总结词
技术原理
工艺流程
应用领域
优缺点
介绍钛冶金技术的案例 分析，包括技术原理、 工艺流程、应用领域和 优缺点等方面的内容。
钛冶金技术主要采用氯 化法和镁热还原法，通 过化学反应将钛元素从 其化合物中提取出来。
氯化法主要包括氯化、 精制、还原等环节，镁 热还原法则主要包括熔 炼、真空电弧凝壳熔炼 等环节。
新材料
研发具有优异性能的有色金属新材料，满足高端制造业、新能源等领域的需求，是未来发展的重要方 向。
新技术
推动有色金属冶金技术的创新发展，开发高效、低成本、环保的冶金新技术，提高生产效率和产品质 量。
智能化与自动化技术的应用
智能化
通过智能化技术的应用，实现生产过程的自动化、智能化控制，提高生产效率和产品质 量。
有色金属冶金技术
目录
• 有色金属冶金技术概述 • 有色金属的提取冶金技术 • 有色金属的精炼与加工技术 • 有色金属冶金技术的挑战与未来发展 • 有色金属冶金技术的典型案例分析
01
有色金有色金属冶金技术是指通过物理或化 学方法从矿石中提取、纯化和制备有 色金属及其合金的工艺技术。
表面处理
采用化学、物理或机械方法对金属材料表面进行处理，以提高其耐腐蚀性、耐磨 性和装饰性。
《铝冶炼操作》学习领域课程标准
《铝冶炼操作》学习领域课程标准学习领域：铝冶炼操作适用专业：冶金技术一、前言1.学习领域定位（地位、功能及与其它课程的关系）《铝冶炼操作》是高职高专冶金技术专业的一门专业核心必修课程，是获得本专业核心工种证书（氧化铝制取等级工证书）的对应课程，是理论实践一体化的课程。
其功能是制定不同情况下氧化铝的生产计划，并组织安全实施和产品质量的分析反馈，发现可能的革新之处并提交相关报告。
具体任务包括会操作生产设备，会采用合理的工艺技术指标、会判断和处理生产故障，会编制工艺方案，懂得氧化铝生产的基本理论，具有未来创新的潜在能力。
因此本课程在冶金技术专业中处于非常重要的地位。
本课程构建于“钢铁生产认知与体验”、“冶炼基础知识”等课程的基础上，是职业能力发展第三阶段的课程，是初学者过渡为专家的一门核心课程，与“烧结球团、炼铁、氧化铝生产实习实训”、“冶金热工设备与操作参数优化”、“冶金生产班组管理”等后续课程相衔接体现了完整的职业能力发展进程。
2.学习领域设计思路（1）学习领域开设依据与内容选择标准《铝冶炼操作》课程的设置不同于以往的学科式课程和岗位培训课程。
在设置本课程之前，我们首先利用产业报告、技术文献等职业资料文献和多方面的调研结果进行了行业和职业分析，在此基础上通过专业采访和专家访谈进行了工作分析，结果表明氧化铝生产是高职高专冶金技术专业毕业生在今后相当长一段时期内从事的主要工作领域之一。
随后通过召开实践专家访谈会，归纳提炼出典型工作任务，并进行汇总。
若干个典型工作任务的集合构成行动领域，对行动领域进行教学分析，确定主题单元，从而把行动领域转化为学习领域，对学习领域进行教育学处理，重构了冶金技术专业工作过程为导向的新课程体系。
《铝冶炼操作》即为新课程体系中的重要的核心课程之一。
为了达到促进学生综合职业能力发展的培养目标，本课程的设计理念是以能力培养为重点、工作过程为导向，以工学结合为人才培养模式，以学生为主体，以教师为主导，以工作过程系统化为课程实施结构，以促进学生综合职业能力发展为目标，校企全程共建。
第一篇 轻金属冶金学 1铝冶金
• 电解法炼铝 1886年美国Hall法国Heroult申请专利： 方法不同，结果一样 Hall-Heroult法，即冰晶石-氧化铝法 法国：1889 挪 威：1906 英国：1890 意大利：1907 德国：1898 西班牙：1927 奥地利1899 前苏联：1931 中国：1938
• 铸造铝合金 • 加工用铝合金 自学内容: 何为铸造铝合金? 加工用铝合金?
1.1.3.5
• • • •
铝的用途
传统用途 铝在交通运输业上的应用 铝在航空工业上的应用 铝在冶金工业上的应用
• 铝在农业上的应用 • 铝合金能源
1.1.4 铝矿 （1） 铝土矿（Bauxite)
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，是现代炼铝的原料。
铝土矿的化学成分质量分数和主要矿物成分
化学成分质量分数 矿物
三水铝石 Al2O3· 3H2O
Al2O3 40~60% 一水软铝石Al2O3· H 2O
一水硬铝石Al2O3· H 2O
SiO2 0.5~10% 高岭石Al4(OH)8· Si4O10
石英SiO2
Fe2O33~30%
赤铁矿Fe2O3 针铁矿Fe2O3· H2O
• 我国铝土矿的特点高硅、高铝和低铁， 为一水硬铝石型，矿石中m(Al2O3)/ m(SiO2)（简称铝硅比）在4~7之间。福 建、河南和广西有少量的三水铝石型铝 土矿。 • 铝土矿的可溶性 碱液溶出：三水铝石型、一水软铝石型、 一水硬铝石型。 • 铝土矿质量评价标准： A、矿石类型 B、矿石中可溶性氧化铝含量
铝板型号与用途
铝板型号与用途铝板是一种广泛应用于建筑、航空航天、电子、包装和交通等领域的材料。
根据不同的合金成分、生产工艺和表面处理方式，铝板可以分为多种型号，并具有不同的用途。
下面将详细介绍几种常见的铝板型号及其用途。
1. 1系铝板（纯铝板）1系铝板，也称为纯铝板，是指铝铜合金系列中的铝板。
由于其铝含量超过99%，因此具有良好的塑性、耐腐蚀性和导电性。
纯铝板广泛应用于电子、化工、石化、冶金和航空等行业。
例如，电子领域中常用的冷排和散热板就是由1系铝板制成的。
2. 3系铝板（铝锰合金板）3系铝板，也称铝锰合金板，主要由锰元素和少量铜、镁、锂等元素组成。
这种铝板具有良好的抗腐蚀性、抗氧化性和焊接性能，是建筑、交通工具和航空航天领域常用的材料之一。
例如，汽车车身板、油箱、船舶外壳和建筑外墙等都可以使用3系铝板。
3. 5系铝板（铝镁合金板）5系铝板，也称铝镁合金板，是由铝、镁和少量的铜、锰、锌等元素组成。
铝镁合金板具有高强度、耐磨性、耐热性和优良的焊接性能，广泛应用于航空航天、船舶制造和汽车工业等领域。
例如，航空器外壳、飞机起落架、汽车底盘和高铁车厢等都使用5系铝板。
4. 6系铝板（铝镁硅合金板）6系铝板，也称铝镁硅合金板，是一种高强度铝板，由铝、镁和硅等元素组成。
这种铝板具有良好的塑性和耐热性，广泛应用于航空航天、造船和交通工具制造等行业。
例如，航天器构件、船舶甲板和车辆制动系统等都使用6系铝板。
5. 7系铝板（铝锌合金板）7系铝板，也称铝锌合金板，主要由锌、铜、镁和铝等元素组成。
由于其高强度、优良的耐腐蚀性和良好的塑性，7系铝板被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业和武器制造等领域。
例如，飞机翼梁、导弹外壳和军舰甲板等都是由7系铝板制成的。
总结起来，铝板具有良好的塑性、耐腐蚀性和导电性，广泛应用于建筑、航空航天、电子、包装和交通工具等领域。
根据不同的合金成分，铝板可以分为1系铝板、3系铝板、5系铝板、6系铝板和7系铝板等各种型号。
冶金有关的名词解释
冶金有关的名词解释冶金作为一门古老而重要的技术学科，负责研究和应用金属的提取、精炼和加工。
它涉及到众多专业名词和概念，今天我们将解释一些与冶金密切相关的术语。
1. 钢铁（Steel）钢铁是一种由碳和铁组成的合金，碳的含量通常在0.2%至2.1%之间。
钢铁具有高强度、良好的可塑性和导电性，使其成为工业中最重要的材料之一。
钢铁的生产通常通过炼铁和炼钢的工艺实现。
2. 炼铁（Iron smelting）炼铁是将天然铁矿石加热到高温，从中提取出金属铁的过程。
它通常使用高炉或直接还原炉等设备进行。
在高炉中，铁矿石与燃料和矿石中的杂质反应，产生液态铁以及一些炉渣。
这一过程在高温下进行，让铁矿石中的氧气与燃料中的碳反应，从而还原出铁。
3. 炼钢（Steelmaking）炼钢是将生铁通过冶金工艺进一步精炼，去除其余的杂质，控制碳含量，并添加一些其他元素来调节钢铁的性能。
常见的炼钢方法包括转炉法和电弧炉法。
在炼钢过程中，对生铁进行钝化、脱硫、脱氧和合金化等处理，使得最终的钢铁具备所需的强度、韧性和耐腐蚀性。
4. 冶金矿物（Metallurgical minerals）冶金矿物是指含有金属元素的矿石和矿物。
冶金过程中，矿石经过选矿和矿石预处理，将金属元素从其它杂质中分离出来。
例如，铁矿石中的铁通过冶金过程从石头和其它元素中提取出来。
5. 铝冶金（Aluminium metallurgy）铝冶金是一种将铝从铝矿石中提取出来的过程。
铝是一种轻质、耐腐蚀和导电性能良好的金属。
有效的铝冶金工艺可以从铝矿石中提取出高纯度的铝，并进行铸造、轧制和铸造等加工过程。
6. 地下采矿（Underground mining）地下采矿是指在地下开采金属矿石的一种方法。
与露天采矿不同，地下采矿需要在地下进行挖掘和开采工作。
它适用于那些埋藏在地下较深处的矿石储量，如金、银、铜等。
地下采矿需要考虑隧道工程、支护结构等因素，以确保安全和高效的采矿过程。
冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝的差异
冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝的差异在这个讲究效率和质量的时代，冶金级氧化铝和非冶金级氧化铝就像是两位风格迥异的朋友，一个是严肃的学霸，一个是风趣的游手好闲者。
今天，让我们聊聊它们之间的那些事儿，顺便逗乐一下，怎么样？1. 冶金级氧化铝：专注于事业的学霸1.1 什么是冶金级氧化铝？冶金级氧化铝，顾名思义，主要是用在冶金界，真可谓是“身怀绝技”。
它的纯度高，杂质少，对外界的要求比较严格。
就像你参加高考，得把课本背得滚瓜烂熟，才能争取个好成绩。
而冶金级氧化铝恰恰就是那种能给金属冶炼提供强大动力的“神奇粉末”，它在铝土矿中抽取铝金属的过程中，提出了自己的独门秘籍。
1.2 使用领域大揭秘冶金级氧化铝主要是在铝冶炼中出场，它的角色就像电影里的主角，举足轻重，分分钟决定剧情走向。
没有它，铝金属的提取就像一盘散沙，怎么也凑不成劲儿。
而且，由于它的加工要求高，几乎没有大瑕疵，使用场景如航空航天、汽车制造等，对于质量的把控简直是近乎苛刻。
2. 非冶金级氧化铝：风趣的游手好闲者2.1 非冶金级氧化铝的基本情况说到非冶金级氧化铝，它就好比是个爱玩儿的青年，随性而为，活得潇潇洒洒。
它的纯度就稍微差点儿，杂质比较多。
虽然不够高端，但在一些不那么“精致”的场合表现得也挺不错。
就像你在聚会上，虽然没穿西装，但只要心态好，谁还在乎你是穿个T恤还是巴宝莉呢？2.2 应用范围非冶金级氧化铝通常在一些轻工业和化工产品中占据一席之地，像是陶瓷、耐火材料以及一些污水处理的领域，无所不在。
就跟家里的万用胶带似的，虽然不是什么专门工具，但赶上个紧急情况，那效果可是杠杠的。
虽然它不在冶炼工业的舞台上大展拳脚，但在生活的其他角落，也能轻松应对各种挑战。
3. 总结差异：学霸与游手好闲者的对比3.1 技术与要求的对比冶金级氧化铝就像是个完美主义者，什么都要“完美cumplimiento”，只要稍微差了一点儿，它都觉得心里不舒服。
而非冶金级氧化铝却是个潇洒哥，不太在意那些小细节，能“行得通”就行，偶尔也会松一口气，过得随性一点儿。
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铝酸钠溶液的过饱和特性，有利于铝土矿的溶出， 不利于氢氧化铝的析出。
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影响铝酸钠溶液稳定性的因素
① 溶液的苛性比值：提高溶液苛性比值使溶液的过饱和程 度减小其稳定性增加； ② 温度：提高温度稳定性增加； ③ 溶液浓度：铝酸钠溶液的浓度(Al2O3)与其稳定性的关系 比较复杂，一般在高浓度和低浓度时稳定性好，中等浓 度稳定性差； ④ 溶液中的杂质：如Na2CO3、Na2SO4、Na2SiO3以及有机 物等杂质使溶液粘度增大而稳定性提高； ⑤ 晶种：加入结晶核心如Al(OH)3微粒则使稳定性降低； ⑥ 搅拌作用：搅拌会使稳定性下降。
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酸法生产氧化铝（小规模应用）
用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理含铝原料而得到 相应铝盐的酸性水溶液，然后使这些铝盐或水合物 晶体(通过蒸发结晶)或碱式铝盐(水解结晶)从溶液中 析出，也可用碱中和这些盐溶液，使铝成氢氧化铝 析出，焙烧氢氧化铝、各种铝盐的水合物或碱式铝 盐，便得到氧化铝。
二氧化钛：含量2%左右
不与碱作用形成钛酸钠而消耗碱；生成的钛酸钠成膜 状覆盖在矿石表面，阻碍溶出反应进行。并且在换热 表面生成钛结疤，极难清洗。
氧化钙：
与TiO2生成更为稳定的钛酸钙，减少碱的损失； 促进针铁矿(FeOOH)转变为赤铁矿(Fe2O3)； 生成比钠硅渣更易脱离的水化石榴石，从而破坏矿石 表面的致密结构，促进了铝的溶出。
2.铝冶金的主要矿物原料
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，一水硬铝石，一水软铝石。 其他矿石主要有霞石、红柱石、蓝晶石、明矾石 、高岭石。
三水铝石
低铝，低硅，高铁
一水软铝石
一水硬铝石
高铝，高硅，低铁
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各种铝土矿的晶体结构
一水软铝石
使得单纯的拜耳法不能处理高硅铝土矿！
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溶出设备——压煮器与管道化
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溶出设备——压煮器与管道化
原理：高压溶出器的厚度与 其直径及工作压强成正比
能耐受更高压强； 强烈的紊流搅拌； 结疤易堵塞管道。
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要掌握其核心，必先了解铝酸钠溶液的性质
Na2O-Al2O3-H2O系相图
40 35 30 25
至Al2O3· 3H2O点 至Al2O3· H2O点 分子比1.65
分析相图，可知：
温度一定时，碱浓度增 大，氧化铝溶解度也增 大； 碱浓度一定时，温度升 高，氧化铝溶解度增大。
Al2O3 , %
20 15 10 5 0 C
一水硬铝石
三水铝石
溶出难度 逐渐增加
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铝土矿的化学成分
铝土矿的化学成分主要为Al2O3； 主要杂质为：SiO2、Fe2O3、TiO2等，以及大量结晶水。 微量杂质为：钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、 磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。
酸法生产氧化铝，除铁将是重要任务； 碱法生产氧化铝过程中，最核心的任务是铝硅分离。
铝土矿（Al2O3）
Al(OH)3
高温 高碱
NaOH
低温 低碱
铝酸钠溶液（Na2O-Al2O3-H2O）
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拜耳法溶出铝土矿杂质的行为 一个合理的冶金工艺，必须要妥善安排杂质的出口 氧化铁：含量7%~25%
不与碱作用，入渣，使渣呈红色，渣因此称为赤泥。
危害：
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硅酸盐：铝土矿中最有害杂质
含硅矿物主要为高岭石、伊利石、叶腊石等，与苛性 碱反应，以硅酸钠的形式进入溶液：。： SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 在溶液中，硅酸钠进而与铝酸钠相互作用，生成铝硅 酸钠（钠硅渣）： 2NaAlO2+2Na2SiO3+4H2O = Na2O· Al2O3· 2SiO2· 2H2O +4NaOH
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氧化镓：含量0.0001%~0.001%
化学性质与铝相似，溶出后在溶液中累积； 90%以上的镓是氧化铝生产过程中提取的。
氧化钒：含量0.05%~0.15%
约1/3以钒酸钠形式溶出，种分时与Al(OH)3同析出；
易在阴极还原析出进入原铝，影响产品质量； 热水洗涤Al(OH)3除钒。
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钠硅渣的危害：
引起A12O3和Na2O的损失； 钠硅渣进入氢氧化铝后，降低成品质量； 钠硅渣在生产设备和管道的换热表面结疤，使传热 系数严重降低，增加能耗和清理工作量； 大量钠硅渣的生成增大赤泥量，并且可能成为极分 散的细悬浮体，极不利于赤泥的分离和洗涤。
4.铝冶金方法概述
冰晶石熔体电解氧化铝成功后，一直是生产金 属铝的唯一方法。由此，铝冶金分为铝矿石生 产氧化铝和氧化铝电解生产铝两个主要过程。 据原料不同，氧化铝可选择不同生产方法，这 些方法包括：碱法、酸法、酸碱联合法、热法。 碱法是当前氧化铝生产的主流工艺； 酸法存在设备腐蚀、酸难回收等问题，虽被研 究过试验过，但未获大规模应用；而当处理粉 煤灰等非传统铝资源，这些方法再度浮沉。
B
分子比3.40
A D
相图之外的性质：
过饱和铝酸钠溶液具有 一定的稳定性。
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Na2O , %
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铝酸钠溶液的稳定性对氧化铝生产过程具有重要意义
作为氧化铝生产过程中的中间产物，铝酸钠溶液从 制成到分解析出氢氧化铝要经过赤泥沉降、脱硅、 净化等多道工序，在此期间要尽量保持铝酸钠溶液 的稳定性，尽量避免析出氢氧化铝； 分解工序时，则要降低铝酸钠溶液的稳定性，使铝 酸钠溶液较快地析出氢氧化铝。
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拜耳法生产氧化铝 的基本流程
溶出
稀释
晶种分解
蒸发
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拜耳循环的巧妙之处——变换浓度和温度，铝酸钠溶 液吐新纳故，氢氧化钠闭路循环！
高温高碱条件下，将铝土矿中的氧化铝溶出； 低温低碱条件下，溶出的铝以氢氧化铝的形式析出。
热法生产氧化铝
在电炉中熔炼铝矿石和碳的混合物，使矿石中的氧化 铁、氧化硅、氧化钛等杂质还原，形成硅铁合金。而 氧化铝则呈熔融状态的炉渣而上浮，由于密度不同而 分离，所得氧化铝渣再用碱法处理从中提取氧化铝。
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本章重点讲授：
氧 化 铝 熔 盐 电 解 生 产 铝
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1.铝的性质和用途
银白色，常用金属中密度较小，导电、导热、延展性和反 光性能较好的金属； 化学活性强，与氧、硫、碳、卤素及多种酸碱有较大反应 趋势（热力学），但由于表面存在有致密氧化膜，又具有 良好的抗腐蚀能力（动力学）； 常温下稳定的氧化态为 +3 ，具有两性金属的特性，氧化铝 既溶于酸，又溶于强碱； 铝元素能损害人的脑细胞。根据世界卫生组织的评估，规 定铝的每日摄入量为0～0.6mg/kg。
拜耳法生产氧化铝
Vs
碱石灰烧结法生产氧化铝
Vs
选矿-拜耳法生产氧化铝
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5.拜耳法生产氧化铝
拜耳法由四个主要工序构成了一个封闭的拜耳法循环
铝土矿的 高温溶出
分解母液的 蒸发与苛化
铝酸钠溶液的 性质
矿浆的 稀释和过滤
铝酸钠溶液 的晶种分解
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碳酸盐：
高碱浓度下，发生反苛化作用，造成苛性钠浓度降低： CaCO3+2NaOH ＝ Ca(OH)2+Na2CO3
蒸发母液析出 Na2CO3· H2O ，继而用过量石灰苛化， 在95℃以上，发生苛化反应，重新得到NaOH溶液：
Ca(OH)2+Na2CO3 ＝ CaCO3+2NaOH
铝酸钠溶液的晶种分解（简称种分）
晶种分解是向铝酸钠溶液中加入晶种，充分搅拌，控 制分解条件，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝。 目的：获得质量良好的氢氧化铝产品（纯度和形貌要 求），同时得到苛性比值较高的种分母液。
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氢氧化铝结晶形成的机理
（1）氢氧化铝晶体的长大 整个种分作业中，均存在着晶种的直接长大过程。晶 种长大是氧化铝直接从溶液中析出的唯一途径，因而也是 直接影响产出率的唯一过程。 （2）次生晶核的形成 晶种分解时，在一定条件下会产生大量新的晶核。这 种产生于晶种表面而后脱落进入溶液的很细小的晶核称为 “次生晶核”，这种现象称为“次生成核”或“繁殖成 核”。
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我国铝产量不断增加，占全球总产量的比值逐年上升
19.8%
2003至2013年我国和世界铝生产量
44.1%
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我国铝消费量是世界上最多、增速最快的国家
2006至2013 年中国和美国以及世界铝总消费量比较图
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优点：适合处理高硅低铁铝矿
缺点：需要昂贵的耐酸设备，酸的回收比较复杂， 从铝盐溶液中除铁也较困难等。
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