【正文】 液反應(yīng)生成氫氣和偏鋁酸鹽。K) ? 良好的延展性和其合金的高比強(qiáng)度 ? 抗腐蝕性 ? 易著色 ? ......................... 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 導(dǎo)電性很好 ，僅次于銀、銅； 可以做電線、電纜 鋁的用途 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁的用途 —— 延展性很好，做成鋁箔可以用在食品工業(yè) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 —— 熱的良導(dǎo)體 : 導(dǎo)熱能力比鐵大三倍， 可以做炊具以及各種熱交換器。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 1888年美國匹茲堡電解廠開始用冰晶石 氧化鋁熔鹽電解法煉鋁 。AlCl 3混合鹽也得到金屬鋁，并在法國進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 3Na+AlCl3（熔融） 3NaCl +Al 一定條件 1886年，美國霍爾和法國埃魯用電解法冶煉得到鋁 2Al2O3（熔融） 4Al +3O2 ↑ 通電 法國的德維爾于 1854年制得鋁 氧化鋁的熔點(diǎn)（ 2054℃ ）很高，直接加熱使其溶化需要消耗很大的能量。然而輕金屬的生產(chǎn)迅速，鋁的產(chǎn)量在 1956年超過了銅，躍居有色金屬之首，成為產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵的金屬。 在舉行宴會(huì)時(shí) ， 只有他使用一套 鋁質(zhì)餐具 ， 其他人只能用銀制餐具 。 至今雖然為時(shí)不長(zhǎng) ， 但鋁冶金發(fā)展較快 。 Hall認(rèn)為氧化鋁是煉鋁的適當(dāng)原料 ， 唯一的問題是要尋找一種適宜的熔劑 ， 因?yàn)檠趸X的熔點(diǎn)很高 。?–1 2Al＋ 3S Al2S3 2Al＋ 3Cl2 2AlCl3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 （ 2）跟酸反應(yīng) a. 與非氧化性酸反應(yīng) ： 2Al3+ ＋ 6H＋ → 2Al3＋ ＋ 3H2↑ b. 與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)：常溫鈍化。 2Al＋ Fe2O3 →2Fe＋ Al2O3 ＋熱 高溫 鋁除了能與氧化鐵反應(yīng)，還原出鐵外， 還能與五氧化二釩、氧化鉻、二氧化錳等 金屬氧化物發(fā)生類似反應(yīng)，如： 2Al＋ Cr2O3 == 2Cr＋ Al2O3 ＋熱， 并放出大量的熱，使被還原的金屬在較高 的溫度下，呈熔融狀態(tài)并跟形成的爐 渣分離，從而獲得較純的金屬。 其分子式為： 三水鋁石： Al（ OH） 3 一水軟鋁石： γ AlOOH 一水硬鋁石： α AlOOH 剛玉： Al2O3 氧化鋁水合物的化學(xué)性質(zhì)也由于其結(jié)構(gòu)不同而有很大差別 。 目前工業(yè)上幾乎全部采用堿法生產(chǎn)氧化鋁 。 而氧化鋁則呈熔融狀態(tài)的爐渣而上浮 ， 由于密度不同而分離 ， 所得氧化鋁渣再用堿法處理從中提取氧化鋁 。2H2O等硅酸鹽礦物存在，有的含少量石英 (晶質(zhì) SiO2)、蛋白石 (SiO2蘇聯(lián)、美國等都擁有豐富的明礬石礦。 ? 交替使用這兩個(gè)過程就能夠每處理一批礦石 ， 便得到一批氫氧化鋁 ， 構(gòu)成所謂的拜耳法循環(huán) 。H 2O結(jié)晶 溶解 苛化 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 氧化鋁水合物在溶出過程中的行為 溶劑：循環(huán)母液中的主要成分有： NaOH、 NaAlO Na2CO Na2SO4等。Al 2O32SiO 2 它是在 100℃ 左右將原礦漿長(zhǎng)時(shí)間攪拌 ，使大部分 SiO2在原礦漿溶出之前的預(yù)熱階段成為水合鋁硅酸鈉結(jié)晶析出 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦中的硫是以黃鐵礦的形態(tài)存在， 黃鐵礦對(duì)設(shè)備的危害：硫在鋁酸鈉溶液中的積累對(duì)大部分工序產(chǎn)生不利，使鋼質(zhì)設(shè)備加快腐蝕。MgCO 3。在煅燒過程中隨著溫度的提高，濕的氫氧化鋁會(huì)發(fā)生脫水和晶型轉(zhuǎn)變等一系列復(fù)雜變化，最終由三水鋁石變?yōu)?γ － Al2O3 和 α A12O3。 雜質(zhì)氧化鐵 、 二氧化硅和二氧化鈦分別生成鐵酸鈉 （ Na2OTiO 2不溶于水 ， 與堿溶液的反應(yīng)也較微弱 。 因此在生產(chǎn)過程中 Na2CO3也是 循環(huán) 使用的 。 在生產(chǎn)過程中消耗的是比苛性堿便宜的 碳酸鈉 ， 并且更有條件實(shí)現(xiàn)原料的綜合利用和制取多品種氧化鋁 。SiO2。 S2%的熟料是黑心多孔，質(zhì)量好； S2%的熟料黃心或粉狀黃料，質(zhì)量差。在 1000℃ 下反應(yīng)經(jīng)過一小時(shí)就完成。Fe2O3+ Al2O3→Na2O ? 高鈣配方，高堿低鈣配方 ? 我國長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，采用低堿高鈣配方，熟料質(zhì)量好： ? 堿比 ，鈣比 ? 由于我國礦石中鐵含量低，熟料中只有部分生成鐵酸鈉。 ? 鐵酸鈉 ：固體鐵酸鈉在水中是極不穩(wěn)定的，在溶出時(shí)立即發(fā)生水解 : Na2OFe2O3兩種鐵酸鈣在堿溶液和鋁酸鈉溶液中都可能分解，反應(yīng)式如下： 3(CaOFe2O3 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 溶出過程的二次反應(yīng)主要有： ① 2CaOxH2O+4NaOH+aq 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ⑤ 3CaOyH2O+2(1+x)NaOH+aq 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 二次反應(yīng)的影響因素和抑制措施 ① 溶出溫度 提高溶出溫度使溶出過程中的所有反應(yīng)都加速進(jìn)行。SiO 2的分解，減少二次損失。 它的脫硅程度用 硅量指數(shù) （ A／ S） 來表示 。 超深度脫硅還能大大改善氧化鋁產(chǎn)品的物理性能 ， 使其流動(dòng)性增加 ， 強(qiáng)度提高 ， 細(xì)粒子數(shù)量減少等， 達(dá)到砂狀氧化鋁的要求 。 在堿石灰燒結(jié)法粗液脫硅過程中 ， 由于在水合鋁硅酸鈉的核心上吸附了 NaAl(OH)4等附加鹽 ， 因此 ， 鈉硅渣的成分大體上相當(dāng)于Na2O 在壓力為＞ (約170℃ )時(shí)溶液的 A/S最高 。 2H2O) ⑥ 脫硅時(shí)間 當(dāng)溫度一定，二氧化硅沒有達(dá)到平衡濃度以前，溶液的硅量指數(shù)隨著時(shí)間延續(xù)而提高。 為了減少 CaO的消耗和 Al2O3的損失 ， 通常是在一段脫硅中將大部分的 SiO2轉(zhuǎn)化成為水合鋁硅酸鈉分離后 ， 再添加石灰進(jìn)行深度脫硅 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鈉溶液添加石灰的脫硅過程 對(duì)于中等濃度的工業(yè)鋁酸鈉溶液 （ A12O3 100～120g/L,α ， SiO23～ 4g/L） 來說 ， 未添加石灰時(shí) ， 不論是高壓還是常壓脫硅 ， 其精液的硅量指數(shù)一般只能達(dá)到350～ 450， 滿足不了碳分過程生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的要求 。nH 2O一類沸石族化合物 。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ② 原液 Al2O3的濃度 精液中的 SiO2平衡濃度是隨 Al2O3(Na2O)濃度的降低而降低的。 其實(shí)質(zhì)都是使鋁酸鈉溶液中的 SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛群苄〉幕衔镎鄢觥?碳分分解率和產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)越好 。熟料粒度也必須適當(dāng)。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ③碳酸鈉濃度 溶液中的 Na2CO3能分解 2CaO6H2O+xNa2SiO3+aq =3CaOSiO2+2NaOH+aq=2Ca(OH)2↓+Na2SiO3+aq ③ 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO 由于熟料溶出時(shí)的溫度和堿濃度都比拜耳法溶出鋁土礦時(shí)低，溶出時(shí)間也短，所以熟料中的 Fe2O3Fe2O3H 2O 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 鋁酸鈣： CaO 在蒸發(fā)過程中呈復(fù)鹽析出 ， 影響蒸發(fā)作業(yè) ? 生料加煤可消除氧化鐵和硫的有害作用 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 影響熟料質(zhì)量的主要因素 ?爐料成分：鋁硅比，鐵鋁比，堿比、鈣比，生料中硫酸鈉 ?燒結(jié)溫度 ?煤粉質(zhì)量 ?爐料的粒度和混合程度 ?熟料窯的操作 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 提高燒結(jié)窯產(chǎn)能和降低熱耗得途徑 ?降低生料漿的含水量 ?擴(kuò)大窯體直徑 ?提高窯的發(fā)熱能力 ?提高冷卻機(jī)的冷卻效果 ?生料摻煤 ?選擇最佳作業(yè)制度 ?提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁酸鹽熟料的溶出 溶出過程的目的和要求 ?目的：使熟料中的 Na2O 物相鑒定結(jié)果表明 ， TiO2以鈣鈦礦的形態(tài) （ CaOFe 2O3的反應(yīng)占優(yōu)勢(shì) ， 隨著溫度的升高鐵酸鈉相對(duì)數(shù)量降低 ， 而 Na2O燒結(jié)車間的投資為全廠的 1/3，燒成費(fèi)用約為成本的 1/2，能量消耗為全廠總能耗的一半。 燒結(jié)過程的目的及要求 熟料燒結(jié)目的 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 ? 熟料中 Al2O3含量高，生產(chǎn)一噸氧化鋁的熟料量少 ? Al2O3與 Na2O必須是可溶性的物相，其余雜質(zhì)則要成為不溶性物相 ? 原硅酸鈣 2CaO熟料燒結(jié)在燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中占著非常重要的地位，目前氧化鋁企業(yè)一般采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行熟料燒結(jié)。 主要技術(shù)指標(biāo)要求其燃燒值，碳含量。SiO 2， CaOSiO 2） 和鈦酸鈣 （ CaO3H 2O→ Al 2O3 后者實(shí)際上不溶解于堿溶液 ， 全部隨同赤泥排出 。 FeS葉濾時(shí)可以透過過濾介質(zhì)，進(jìn)入精液、使產(chǎn)品氧化鋁含鐵超標(biāo) 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 TiO2在溶出過程中的行為 TiO2在鋁土礦中通常以金紅石、銳鈦礦和板鈦礦的形態(tài)存在。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 含鐵礦物在溶出過程中的行為 鋁土礦中含鐵的礦物有氧化物 、 硫化物 、 硫酸鹽 、 碳酸鹽以及硅酸鹽 。 當(dāng)硅酸鈉濃度達(dá)到最大值 （ 210g/L） 之后 ， 兩者相互反應(yīng)生成 水合鋁硅酸鈉 逐漸析出 ， 這一反應(yīng)使溶液的 SiO2含量降低 ， 因而稱為脫硅反應(yīng)： +2NaAl(OH)4= Na2OAl 2O3 溶出條件與方式： 由于氧化鋁在鋁土礦中的存在形態(tài)不同所以要求的溶出條件也不相同 。 往徹底分離赤泥后的鋁酸鈉溶液中添加晶種 ， 在不斷攪拌的條件下進(jìn)行晶種分解 ， 使反應(yīng)向左進(jìn)行析出氫氧化鋁 。我國云南和四川有儲(chǔ)量很大的霞石礦。 二氧化硅是鋁土礦的主要有害成分，它是氧化鋁生產(chǎn)中引起堿和氧化鋁損失的主要來源。 安徽工業(yè)大學(xué) ? 冶金與資源學(xué)院 有色金屬冶金概論 鋁土礦分類 鋁土礦中 Al2O3含量大致為 50%～ 7