XXXX年有色金属冶金学重点内容复习

1幻灯片12013年有色金属冶金学重点内容复习幻灯片2前言1有色金属是指除Fe、Cr、Mn之外的金属2有色金属分、、、（）3什么是轻金属、重金属、稀有金属、贵金属，代表性金属分别是？幻灯片355什么是轻金属、重金属、稀有金属和贵金属？答：幻灯片4稀有金属一般指工业上应用较晚，而为人们不太熟悉的，或者在自然界中赋存较分散以及提取方法较复杂的有色金属，包括锆、钨、钼、铪、稀土金属等。贵金属一般是指在空气中保持其美丽金属光泽，可用作装饰品，因而价值较高的金属，包括金、银、铂族金属等。幻灯片556根据氧化铝水合物所含结晶水的数目将其分为（）、（）、（）。57不同形态的氧化铝及其水合物溶解于酸和碱液中（）和（）是不相同的。三水铝石最易溶解，一水软铝石次之，一水硬铝石最难溶解。58铝土矿是一种以氢氧化铝矿物为主的成分复杂的岩石。幻灯片6按铝土矿矿物成分铝土矿可分为（）、（）、（）和（）。按铝土矿矿石结构特点铝土矿可分为（）、（）、（）。按铝土矿地质成因铝土矿可分为（）、（）、（）。幻灯片759铝土矿的质量标准（铝硅比）和（铝土矿类型）。60铝硅比：铝土矿中氧化铝和氧化硅的重量比，工业上一般用A/S表示。幻灯片861电解过程对氧化铝的要求？答：电解过程对氧化铝的要求：在电解质中溶解速度要快、流动性好、粉尘量少、保温性能好、吸附HF的能力要强。262安息角：物料在光滑平面上的自然堆积的倾角，是表示物料流动性好坏的指标。安息角大物料的流动性能就差。幻灯片963氧化铝的比表面积越大，氧化铝的化学活性越强越易溶解。幻灯片1064氧化铝的生产方法有（）、（）、（）、（）。幻灯片11酸法生产氧化铝是用硝酸、硫酸或盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸性水溶液。然后使这些铝盐成为水合物结晶（经蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）从溶液中析出，亦可用碱（NH4OH）中和这些铝盐水溶液，使铝成氢氧化铝析出。煅烧所得到的氢氧化铝即可得到氧化铝。幻灯片12碱法：是用碱（工业烧碱NaOH或纯碱Na2CO3）处理铝土矿，使矿石中的氧化铝变为可溶的铝酸钠。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。将不溶解的残渣（称作赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合处理利用。将净化的铝酸钠溶液（称为精液）进行分解以析出氢氧化铝，经分离洗涤和煅烧后，得到产品氧化铝。分解母液则循环使用处理铝土矿。幻灯片13电热法可用于处理高硅高铁的铝矿。在电炉内或高炉内还原熔炼矿石，同时获得硅铁合金与含氧化铝的炉渣，二者借比重不同而分开，再用碱法从炉渣中提取氧化铝。电热法仅适用于有廉价电能供应的个别情况。幻灯片14酸碱联合法：先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，再用碱法（拜耳法）处理。这一流程的实质酸法除硅，碱法除铁。幻灯片15拜耳法是直接利用含有大量游离苛性碱（NaOH）的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液，并用加氢氧化铝种子（晶种）搅拌分解的方法，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶。种分母液经蒸发后返回用于溶出另一批铝土矿。矿石中的主要杂质SiO2以水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)的形式进入赤泥3幻灯片16烧结法是在铝土矿中配入石灰石（或灰石）、纯碱（含大量Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结而得到含有固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶液溶出熟料，得铝酸钠溶液。经脱硅净化的铝酸钠溶液用碳酸化分解法（向溶液中通入二氧化碳气）使溶液中的氧化铝成氢氧化铝结晶析出。碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。矿石中的主要杂质SiO2是以原硅酸钙（2CaO·SiO2）的形式进入赤泥幻灯片1765铝酸钠溶液中碱的类型：苛性碱、碳酸碱、硫酸碱、全碱。什么是全碱？66铝酸钠溶液的苛性比值是指铝酸钠溶液中与的摩尔数之比。铝酸钠溶液的苛性比值越小，溶液的过饱和度值越大。已知铝酸钠溶液的浓度为：Al2O3,100g/L；Na2OT,120g/L;Na2OC,20g/L，计算此溶液的摩尔比MR。幻灯片1867铝酸钠溶液的硅量指数是指溶液中所含氧化铝与二氧化硅的质量的比值。硅量指数↗铝酸钠溶液中二氧化硅的含量↘纯度↗析出的氢氧化铝杂质含量↘；反之，则相反幻灯片1968不同温度下的Na2O-Al2O3-H2O系溶解度等温线图说明什么？各个温度下的溶解度等温线都包括两个线段，这两个线段的交点为该温度下溶解度的最大点随温度升高，等温线的曲率逐渐减小，即越来越直，它的两个线段所构成的夹角也逐渐增大，这样就使溶液的未饱和区越来越大溶解度的最大点随温度升高而向较高的Na2O浓度和Al2O3浓度方向推移这与溶液的平衡固相成分改变有关幻灯片2069在任何较高温度或高苛性碱浓度条件下制得的平衡或接近平衡的铝酸钠溶液，当进行冷却或稀释时，溶液都将处于过饱和状态。70从制得过饱和的铝酸钠溶液到开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短，可以衡量该铝酸钠溶液稳定性的高低。71过饱和程度越大，溶液的稳定性也越低。幻灯片2172铝酸钠溶液稳定性的影响因素：铝酸钠溶液苛性比值、温度、铝酸钠溶液浓度、工业铝酸钠溶液中溶解的杂质、添加晶种、搅拌。73铝酸钠溶液的稳定性决定于它的过饱和度的大小，同时又受溶液中所含杂质的影4响。74拜尔法工艺原理幻灯片22答：拜尔法工艺75拜尔法生产氧化铝的步骤？溶出：得到铝酸钠溶液，使氧化铝与杂质分离稀释：降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解，便于赤泥分离分解：使铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝的形式析出幻灯片23蒸发：排出多余的水分，保持水量平衡，使蒸发母液达到浓度要求煅烧：除去氢氧化铝的附着水和结晶水，并得到吸湿性较差的氧化铝以满足电解需求。76拜尔法生产氧化铝工艺的诸多工序中，主要由铝土矿的溶出、溶出浆液的稀释、晶种分解和分解母液蒸发等四个工序。77一次拜尔法循环、拜尔法循环、拜尔法的循环效率和循环碱量答：生产上将Na2Ok经历一次完整的溶出、稀释、晶种分解及分解母液蒸发过程称为一次拜尔法循环。幻灯片24答：拜尔法生产中利用循环母液在高温下溶出铝土矿中的氧化铝，而后又在低温、低浓度、添加晶种的情况下析出氢氧化铝。而母液经过蒸发又浓缩到循环母液原来的成分，这样一个循环过程称之为拜尔法循环。答：循环效率是指1t苛性碱（Na2Ok）在一次拜尔法循环中所产出的Al2O3量（t），用E表示。单位为。答：循环碱量是指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量。它是E的倒数，常用N表示，单位为。78假定在生产过程中不发生Na2Ok和Al2O3的损失，1m3循环母液中的苛性碱（Na2Ok）含量为n(t)，含Al2O3质量为a1(t),苛性比值为αk1，溶出后溶液含Al2O3质量为a2(t),苛性比值为αk2，那么1m3循环母液经过一次拜耳法循环后产出的氧化铝的t数应为：幻灯片25因为1m3循环母液中含有n(t)吨Na2Ok，所以循环效率：5循环碱量，它是E的倒数，幻灯片2679溶出时循环母液的αk1愈大，溶出液的αk2愈小，循环效率愈高，而生产1吨氧化铝所需的循环碱量越小。80在预热过程中铝土矿所含的易与碱液作用的硅矿物在常压温度下即开始与碱液反应而进入溶液，使溶液中的氧化硅迅速增加，然后又成为溶解度很小的水合铝硅酸钠（称为“硅渣”）从溶液中析出，在预热器表面形成结垢。幻灯片2781提高温度和原矿浆中的固体含量以及降低Na2O浓度，都可加速脱硅过程。82各类型铝土矿中的氧化铝矿物，与苛性碱反应均以铝酸钠形式转入溶液83脱硅反应幻灯片2884含硅矿物的危害答：1）造成Na2O和Al2O3损失2）水合铝硅酸钠在溶出设备上结垢幻灯片293）水合铝硅酸钠进入产品造成产品质量降低85氧化钛对生产的危害答：1）造成苛性碱的损失2）在一水硬铝石型铝土矿溶出时，溶出率会降低3）细小的酞酸钠会生成胶体，恶化赤泥沉降幻灯片3086影响铝土矿溶出过程的因素：矿石细度、溶出温度、循环母液碱浓度和苛性比值、溶出液的苛性比值、添加石灰。87高压溶出系统主要设备：矿浆输送泵、预热器组、溶出器组、自蒸发器88什么是单流法和双流法？幻灯片316单流法是指将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的方法双流法是指：仅将一部分循环母液送去磨制矿浆，大部分母液单独预热到溶出温度，再于溶出器内和浓稠矿浆混合进行溶出的方法。89赤泥分离洗涤过程的步骤：赤泥料浆稀释、沉降分离、赤泥反向洗涤、溢流控制过滤幻灯片3290分解率是指铝酸钠溶液中分解析出的氢氧化铝中所含氧化铝数量占精液中氧化铝数量的百分数。91铝酸钠溶液的加种子分解实际上包括两个方面：铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶幻灯片3392在铝酸钠溶液加种子分解过程中，析出的氢氧化铝多晶体的形成机理：氢氧化铝晶核的形成；氢氧化铝晶体的长大；氢氧化铝晶体的附聚；氢氧化铝晶体的破裂磨损。93什么是二次成核（次生成核）？答：次生成核系指当分解温度低，晶种表面积小，分解精液的过饱和度高时，生成的晶核表面变得粗糙，长成向外突出的细小枝晶，在颗粒相互碰撞以及流体剪切力作用下，这些细小晶体脱离母晶而落入溶液中，称为新晶核。幻灯片3494附聚在适当条件下，一些细小的晶种颗粒（特别是20微米以下的）由于相对运动而碰撞并粘结成为一个较大的颗粒，同时伴随有颗粒数目的减少。95溶液过饱和度高、温度高、种子晶粒细小且数量多时，有利于附聚过程的进行。96影响晶种分解的主要因素：分解原液的浓度和分子比（摩尔比）、分解温度、种子数量和质量、杂质影响。幻灯片3597种子的数量通常用种子系数或种子比来表示，其定义为种子中Al2O3含量与溶液中Al2O3含量的比值。98种子分解设备系统分解原液冷却，分解槽及氢氧化铝的分离和洗涤。99氢氧化铝在煅烧过程中将发生附着水的蒸发、氢氧化铝结构水的脱水及相变。幻灯片36100根据物料在窑内发生的物理化学变化，可以将窑从窑尾起划分为烘干带、脱水带、煅烧带和冷却带四个带。101拜尔法生产氧化铝进入生产流程的水分为赤泥洗水、氢氧化铝洗水、原料带入、蒸汽直接加热的冷凝水。幻灯片377102蒸发设备：外加热式自然循环蒸发器、降膜式蒸发器、闪速蒸发器103烧结法原理？答：烧结法原理是用碳酸钠和石灰石按一定比例与铝土矿烧结，使原料中的各成分通过烧结反应（高温固相反应）转变为固体铝酸钠Na2O·Al2O3、铁酸钠Na2O·Fe2O3、硅酸二钙2CaO·SiO2和钛酸钙CaO·TiO2的熟料。用稀碱溶液溶出这种熟料得到铝酸钠溶液，向溶液中通入CO2气体，即可析出氢氧化铝。原料中的氧化硅则以原硅酸钙的形式转入泥渣。幻灯片38104碳酸化分解是指铝酸钠溶液经过净化（脱硅），通入CO2气体，降低其稳定性，析出氢氧化铝的方法105烧结法工艺过程？答：烧结法工艺工程：生料配料和烧结、熟料溶出、粗液脱硅、碳酸化分解、氢氧化铝煅烧、碳分母液蒸发。幻灯片39106烧结过程的目的就是要使原料中的Al2O3转变成易溶于水或稀碱溶液的化合物，而使SiO2、Fe2O3和TiO2等杂质转变为不溶于水或稀碱溶液的2CaO·SiO2、Na2O·Fe2O3和CaO·TiO2等化合物。幻灯片40107熟料的物相组成：铝酸钠（Na2O·Al2O3）、铁酸钠（Na2O·Fe2O3）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、钛酸钙（钙钛石CaO·TiO2）108正烧结熟料、正烧结、正烧结温度、烧结温度范围、过烧结熟料、过烧结、过烧结温度、近烧结熟料、近烧结、近烧结温度、黄料、欠烧结、欠烧结温度。幻灯片41答：生产上把烧结过程中液相量为20%~30%时所得到的熟料称正烧结熟料；生产上把得到正烧结熟料的烧结称为正烧结；生产上把得到正烧结熟料的烧结温度称正烧结温度；正烧结的上限温度与正烧结的下限温度之差称为熟料的烧结温度范围；生产上把烧结过程中液相量多于30%时所得到的熟料称过烧结熟料；生产上把得到过烧结熟料的烧结称为