铝冶金课件

三水铝石
一水硬铝石
一水软铝石
其他矿石：
红柱石
蓝晶石
霞 石
明矾石
高岭石
氧化铝生产方法：
迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝 原料中提取氧化铝的力法。由于技术和经济方面 的原因，有些方法巳被淘汰，有些还处于试验研 究阶段，目前用于工业生产的只有少数几种方法。 提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、 酸法、酸碱联合法与热法。
拜 耳 法 工 艺 流 程
拜耳（K.J.bayer） 1889－1892年提出拜 耳法
拜耳法生产Al2O3主要工序包括：
• 铝土矿原料准备、预脱Si、溶出、赤泥分离洗涤、 种分、氢氧化铝分离洗涤、煅烧、母液的蒸发和 苛化回收等工序组成。
拜耳法原理：
拜耳法基本原理是基于两大过程： （1）铝土矿的溶出过程 • 即用NaOH溶液、返回的循环母液以及石灰和矿石进行配 料后，在加压高温下铝土矿中的Al2O3反应生成NaAl(OH)4 溶液； （2）铝酸钠溶液加种子分解（种分） • 即Na 2 O/Al 2 O 3 摩尔比为1.55的铝酸钠溶液在常温下加入 Al(OH)3作为晶种，在不断搅拌下溶液中Al2O3以Al(OH)3 徐徐析出，直到Na2O/Al2O3提高到6为止，此过程即铝酸 钠溶液的晶种分解过程。
航空航天
铝是轻金属，号称“会飞的金属”
交通运输
厨具：
建筑领域：
宝石的化学成分（Al2O3）,主要以Fe、Ti、致色
铝资源：
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（Al2O33H2O），一水硬铝石（Al2O3H2O）， 一水软铝石（Al2O3H2O）。 其他矿石主要有霞石、红柱石、蓝晶石、明矾石 、高岭 石。
铝冶金
曹廷
铝的性质及其用途 纯铝为银白色金属，铝的比重为2.698（g/cm3）， 约为铁的三分之一。 铝的熔点与其纯度有关，当纯度为 99.996%时，熔点为 660.24℃。 铝具有优良的导电、导热性，其导电性仅次于银和铜. 铝的塑性很好，具有延展性，便于各种冷、热压力加工， 它既可以制成厚度仅为0.006 毫米的铝箔，也可以冷拔成 极细的丝。 通过添加其它元素还可以将铝制成合金使它硬化，强度甚 至可以超过结构钢，但仍保持着质轻的优点。
铝电解过程中的两极反应:
2O2- + C － 4e ＝CO2
Al3+ + 3e ＝Al
2Al2O3 + 3C ＝4Al + 3CO2`
冰晶石：
冰晶石作用：
• 熔融的冰晶石能够较好的熔解氧化铝，而且所构成的电 解质可在冰晶石的熔点1008℃以下进行电解，从而也降低了 氧化铝的还原温度。 • 冰晶石—氧化铝熔体具有较好的流动性 • 具有相当良好的导电性。
三种碱法生产工艺比较：
方法 区别
拜耳法 烧结法 联合法
生产流程简单； 单位能耗低； 优点 外加物少；晶种自 发分解；杂质数量 少；氧化铝质量好 。
可处理铝硅比 低的高硅铝土 矿；生产消耗 价格低廉的碳 酸钠。
充分回收了赤泥中的氧化铝 和氧化钠，适应铝土矿成分 不均一性，最大限度利用资 源；生产过程中的补碱由价 格低廉的碳酸钠供应。
铝的生产工艺：
• 工业上生产铝的唯一方法为冰晶石—氧化铝熔盐电解法。 它包括从铝土矿中生产氧化铝以及氧化铝电解两个主要过 程。 铝 的 生 产 流 程
成品铝:
铝
锭
讲义结束
请点评
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碱法生产氧化铝：
碱法是工业上生产氧化铝的主要方法，包括拜耳法、烧结 法和联合法。 烧结法：适于处理高硅的低品位矿石，要求A/S为3～5。 拜耳法：适于处理高铝、低硅矿石，一般要求A/S＞7。 联合法：适于处理中等品位的铝土矿，一般要求A/S为5～7。
拜耳法生产工艺：
拜耳法生产成本低，经济效益好，流程简单，因 此，碱法以拜耳法为主。目前全世界90%以上的 氧化铝是用拜耳法生产的。
不能处理A/S低的铝 土矿，仅适合处理 缺点 铝硅比大于7的铝土 矿。
有烧结工序， 单位能耗高， 两种工艺混合，生产流程复 生产流程复杂 杂，设备繁多；工艺交叉， ；碳酸化分解 生产协调非常复杂。 的方法造成氧 化铝质量差
金属铝生产：
原理： 电解过程在电解槽内进行，直流电经过电解质使 氧化铝分解。依靠电流的焦耳热维持电解温度 950~970℃。电解产物在阴极上是液体铝。在阳极 上是氧，它使碳阳极氧化而析出气体CO2和CO， 铝液用真空罐法抽出，经净化澄清之后，浇注成 商品铝锭，其质量一般达到99.5~99.7%Al。