有色金属冶金讲授要点修改

《有色金属冶金学》教学大纲

课程编号：020402 开课院系：冶金与生态工程学院有色金属冶金系课程类别：适用专业：冶金工程

课内总学时：40 学分：

实验学时：0 课内上机学时：0

先修课程：

执笔：朱鸿民，邹兴审阅：

一、课程教学目的

通过开设本课程使学生全面系统地学习和掌握各种有色金属冶金过程的基本原理、方法、工艺设备和生产特点。并介绍最新的发展动态。

二、课程教学基本要求

1．课程重点：着重介绍轻金属冶金、重金属冶金、稀有金属冶金以及再生金属冶金的原理以及技术特点。使学生对有色金属冶金有较全面、整体的理解和认识。

2．课程难点：由于有色金属种类繁多，各自的冶金原理及方法各不相同，本课程涉及到广泛的物理化学，电化学，金属学以及传输学等基础课程。

3．能力培养要求：

（1）了解有色金属冶炼原理、生产方法、国内外生产现状。

(2) 了解有色金属冶金的工艺流程。

（3）重点掌握铝、铜、镁、钛、稀土冶炼过程的原理、技术。

（4）了解有色金属冶炼过程的工业设备。

（5）了解有色金属冶金的发展动态。

三、课程教学内容与学时

课程内容学时分配

绪论（十分钟）

要点：简单介绍金属的分类(如黑色与有色之分)、有色冶金涉及的主要金属种类和冶炼方法、本课程的主要安排等事项。

第一篇轻金属冶金学（参考书：有色金属冶金学）12 第一章氧化铝的生产（4学时）

1.1 铝土矿的种类、组成、特点及要求（0.5）

要点：①概述氧化铝的用途和生产情况。

②铝土矿的主要矿物成分、化学成分和分类。评价铝土矿质量的标准(铝硅比)。

③我国铝土矿资源特点。世界铝土矿储量及分布情况。其他可利用的铝矿资源。

1.2 氧化铝的生产方法（0.25）

要点：①电解炼铝对氧化铝的质量要求；氧化铝物理性质。

②氧化铝生产方法：碱法、酸法(介绍概念和各自特点)。

1.3 Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图分析及应用（0.5）

要点：①铝酸钠溶液的组成和表征方法(苛性比)。

② Na2O-Al2O3-H2O系状态图。利用状态图解释铝酸钠溶液的稳定性。

1.4 拜尔法生产氧化铝（1.25）

要点：①拜尔法生产氧化铝的基本原理和流程。

②铝土矿的溶出：溶出时的主要反应、氧化铝的理论溶出率、影响铝土矿溶出过程

的因素、赤泥的分离与洗涤。

③拜尔法铝土矿溶出设备。

④铝酸钠溶液的加晶种分解：加晶种分解的原因、加晶种分解原理、铝酸钠溶液的

分解率、影响铝酸钠溶液分解率和氢氧化铝粒度的因素。

⑤氢氧化铝的煅烧：煅烧过程中的物理化学变化、煅烧设备。

1.5 烧结法生产氧化铝（1.0）

要点：①原理和工艺流程。

②烧结过程中的主要反应、烧结过程中的加煤问题(目的及意义)。

③熟料溶出与赤泥的分离洗涤(溶出过程的主要反应)。

④铝酸钠溶液脱硅(目的及方法)。

⑤铝酸钠溶液的碳酸化分解：分解的物理化学过程、影响产品氢氧化铝纯度的因素、

碳酸化分解的速度及对产品粒度的影响。

1.6 联合法生产氧化铝（0.5）

要点：①联合法生产氧化铝在我国氧化铝生产中占据重要地位。

②并联联合法流程及优缺点。

③串联联合法流程及优缺点。

④混联联合法流程及优缺点。

第二章铝电解（6学时）

2.1 铝电解生产概述（0.5）

要点：①铝的主要物理化学性质和用途、铝电解生产的历史和现状、现代铝工业生产的主要环节和生产流程。

2.2 铝电解体系（0.5）

要点：①铝电解生产流程。

②铝电解槽：发展概况、电解槽结构(预焙式、自焙式)。

③炭阳极：炭阳极作用、组成。

④炭阴极：炭阴极作用、组成。

⑤电解原料：炼铝原料(氧化铝)、熔剂(冰晶石+AlF3)、添加剂(CaF2、MgF2、LiF等)。

2.3 铝电解质体系（1.0）

要点：①NaF-AlF3二元系(相图及简单分析)、Na3AlF6-Al2O3二元系(相图及简单分析)、Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系(相图及简单分析)、工业铝电解质(种类和各自特点)。

②铝电解质的物理化学性质。

③铝电解质的酸碱度：酸碱度对铝电解生产的影响、铝电解质酸碱度的表示方法、

工业铝电解质的酸碱度。

2.4 铝电解过程机理（2.0）

要点：①冰晶石—氧化铝熔液的离子结构(Al2O3浓度对熔液离子结构的影响)。

②铝电解中的电极反应：

a) 阴极反应：阴极反应、阴极过电压；

b) 阳极反应：阳极反应、阳极过电压；

c) 铝电解的总反应。

③铝电解过程中的阳极效应：阳极效应的概念、阳极效应的危害、阳极效应的发生

机理及避免。

④铝在冰晶石—氧化铝熔液中的溶解：溶解机理、金属雾。

2.5 铝电解的电流效率（0.5）

要点：①电流效率定义及其计算：

②影响电流效率的因素。

2.6 铝电解生产的电能效率和能量平衡（1.0）

要点：①铝电解工业的电能消耗情况。

②铝电解槽的电压分配(五部分)。

③铝电解的电能效率：理论电耗与实际电耗之比、理论电耗的计算。

④铝电解槽的能量平衡。

⑤铝电解过程中的节能。

2.7 铝电解的生产技术（0.5）

要点：①铝电解槽的焙烧和启动。

②铝电解槽的常规作业、正常生产的技术条件和特征。

第三章镁生产工艺和原理（2学时）

3.1 概述（0.25）

要点：①镁的主要物理化学性质和用途、炼镁的主要方法和原料。

3.2 电解法炼镁（0.75）

要点：①原料准备：方法、流程、氯化反应。

②电解质的组成与性质。

③镁电解槽结构、镁电解的电流效率和电能消耗。