鋁冶金行業(yè)知識管理分析(PPT-116頁)課件

1、冶金學有色金屬冶金部分江蘇科技大學材料科學與工程學院 張榮良2009、6 Nonferrous MetallurgyNonferrous Metallurgy主要參考書：傅崇說.有色冶金原理，冶金工業(yè)出版社（第2版），2004邱竹賢.有色金屬冶金學，冶金工業(yè)出版社，2004陳國發(fā).重金屬冶金學，冶金工業(yè)出版社，1992年彭容秋.重金屬冶金學(第2版),中南大學出版社，2004北京有色冶金設計研究總院等，重有色金屬冶煉設計手冊，冶金工業(yè)出版社，1995楊顯萬，邱定蕃.濕法冶金，冶金工業(yè)出版社，1998有色金屬種類現(xiàn)代冶金工業(yè)通常把金屬分為黑色金屬和有色金屬（或者鋼鐵和非鐵金屬）兩大類。鐵、鉻、錳

2、三種金屬稱為黑色金屬，其余各種金屬，例如鋁、鎂、鈦、銅、鉛、鋅、鎢、鉬、稀土、金、銀等數(shù)十種金屬，稱為有色金屬。按照金屬的密度、化學特性、在自然界中的分布狀況，以及習慣稱呼，有色金屬又可分為四類：輕金屬、重金屬、稀有金屬和貴金屬。輕金屬包括鋁、鎂、鈹、鈦、鉀、鈉、鋰、鈣、鍶、鋇等十余種金屬，其密度均小于5.0。它們具有很大的化學活性，不能用一般的火法冶金方法，而是用融鹽電解或真空冶金方法來提取。重金屬 包括銅、鎳、鈷、鉛、鋅、錫、銻、汞等十余種金屬，其密度大于5.0。它們的化學性質(zhì)一般不如輕金屬那樣活潑，因此大多數(shù)可以用火法冶金或濕法冶金方法來提取。稀有金屬 包括鎢、鉬、鋯、鉿、鈮、鉭、稀土金

3、屬等數(shù)十種金屬。按照金屬各自的化學特性不同，分別用火法冶金或濕法冶金或融鹽電解方法來制取。按照某些部門的傳統(tǒng)習慣，鈦算作稀有金屬。本書將鈦列入稀有金屬。貴金屬包括金、銀、鉑族金屬共八種。其化學性質(zhì)最穩(wěn)定。第1章 鋁冶金11 概 述1.1.1鋁冶金的歷史鋁在自然界中分布極廣，地殼中鋁的含量約為8%，僅次于氧和硅，居第三位。在各種金屬元素當中，鋁居首位。含鋁的礦物總計有250多種，其中主要的是鋁土礦、高嶺土、明礬石等。金屬鋁最初用化學法制取。自從1887-1888年電解法煉鋁工廠開始投入生產(chǎn)后，化學法便漸漸被棄用了。1888年，美國匹茲堡電解廠開始用冰晶石一氧化鋁融鹽電解法煉鋁。瑞士冶煉公司也在同

4、時采用該法煉鋁。與化學法相比，電解法成本比較低，而且產(chǎn)品質(zhì)量好，故沿用至今。以后，其他各國相繼采用電解法煉鋁。法國始于1889年，英國1890年，德國1898年，奧地利1899年，挪威1906年，意大利1907年，西班牙1927年，前蘇聯(lián)1931年，中國1938年。1.1.2 現(xiàn)代鋁工業(yè)自從發(fā)明冰晶石一氧化鋁融鹽電解法以來，全世界的原鋁產(chǎn)量迅速增長。用電解法或其他方法直接生產(chǎn)出來的純鋁稱為原鋁，現(xiàn)代鋁工業(yè)除了生產(chǎn)原鋁之外，還生產(chǎn)精鋁和高純鋁，以及多種鋁基合金?，F(xiàn)代鋁工業(yè)有三個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)：從鋁土礦提取純氧化鋁；用冰晶石一氧化鋁融鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁；鋁加工。此外，還有兩個重要的輔助環(huán)節(jié)：炭素電極

5、生產(chǎn)；氟鹽生產(chǎn)。1.1.3鋁的性質(zhì)和用途 鋁的物理性質(zhì)熔點低。鋁的熔點660。沸點高。液態(tài)鋁的蒸氣壓不高，沸點2467 。密度小。從晶格參數(shù)算出鋁的密度為2.6987g/cm3，而實測的密度值為2.6966-2.698 8g/cm3，同計算值接近。電阻率小。高純鋁（其中Al的質(zhì)量分數(shù)為99.995）的電阻率在293K時為（2.62-2.65) 10-8m，這相當于銅的標準電阻率的1.52-1.54倍。 鋁具有良好的導熱能力。在20時，鋁的熱導率為2.1W/(cm)。鋁具有良好的反射光線的能力，特別是對于波長為0.2 -12m的光線。鋁沒有磁性，不產(chǎn)生附加的磁場，所以在精密儀器中不會起干擾作用。

6、鋁易于加工，可用一般的方法把鋁切割、焊接或粘接，鋁易于壓延和拉絲。鋁的再生利用率高?，F(xiàn)在全世界的再生鋁量每年達到600萬t，大約是原鋁總產(chǎn)量的1/4。廢鋁再生所用的能量大約是原鋁生產(chǎn)所用的5%。鋁可以同多種金屬構(gòu)成合金。某些合金的力學強度甚至超過結(jié)構(gòu)鋼，具有很大的強度質(zhì)量比值。鋁的化學性質(zhì)鋁同氧反應，生成Al2O3。鋁粉容易著火。鋁在高溫下能夠還原其他金屬氧化物。利用這些反應可制取純金屬。在800以上溫度，鋁同三價鹵化物（例如AIF3, AIC13, AlBr3, AlI3）起反應，生成一價鋁的鹵化物。由于鋁的兩性性能，鋁易于同稀酸起反應，鋁又易于被苛性堿溶液侵蝕，生成氫氣和可溶性鋁鹽，但是高

7、純度鋁能夠抵御某些酸的腐蝕作用，可用來儲存硝酸、濃硫酸、有機酸和其他化學試劑。鋁不與碳氫化合物（飽和的或不飽和的，脂肪族的或芳香族的）起反應。鋁的保護劑。鋁的保護劑有多種有機的或無機的膠體（如樹脂、樹膠、淀粉、糊精等），堿金屬的鉻酸鹽和重鉻酸鹽，鉻酸，高錳酸鹽，過氧化氫以及其他氧化劑。它們能夠促進生成鋁表面上的保護性氧化膜。114鋁礦鋁的化學性質(zhì)十分活潑，它通常以化合物形態(tài)存在于自然界中。含鋁的礦物有250多種，最常見的是硅酸鹽族和硫酸鹽族?，F(xiàn)代鋁工業(yè)用鋁土礦作原料，其中A1的質(zhì)量分數(shù)為25%30%。一般泥土中A1的質(zhì)量分數(shù)大約為810%。已知有250多種含鋁礦物。其中硅酸鹽礦物約有100種，

8、硫酸鹽礦物35種，氧化物礦物15種，鹵化物礦物15種，碳酸鹽礦物5種，其他80種。表1-4主要的鋁礦物在電解法煉鋁中，采用非常純的氧化鋁作原料。因此適于制造氧化鋁的礦物只有含鋁量高的少數(shù)幾種。其中最主要的是鋁土礦中所含的礦物三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石。(1)鋁土礦鋁土礦是含鋁礦物和赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、銳鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等礦物的混合礦。鋁土礦便是現(xiàn)代的煉鋁原料。鋁土礦的化學組成見表1-5?，F(xiàn)在通用的鋁土礦是三水鋁石型，其次是一水軟鋁石和一水硬鋁石型。三者之間的區(qū)分見表1-6。鋁土礦儲量的80%集中在幾內(nèi)亞、澳大利亞、巴西、加勒比海地區(qū)、印度、印度尼西亞和東歐等處于熱帶及亞熱帶的國家

9、和地區(qū)。這些鋁礦多數(shù)為三水鋁石型，在地中海沿岸以一水軟鋁石型居多，希臘為一水硬鋁石和一水軟鋁石混合型。這些鋁土礦中硅的質(zhì)量分數(shù)較低（約低于7%)，而鐵的質(zhì)量分數(shù)較高是其主要特色。中國鋁土礦資源十分豐富，分布甚廣。目前已經(jīng)探明的具有工業(yè)開采價值的鋁土礦床主要分布在山西、河南、貴州、廣西及山東等?。▍^(qū)）。我國的鋁土礦大多為一水硬鋁石型，其特點是高鋁、高硅和低鐵。礦石中m (A12O3)/m (SiO2)（簡稱鋁硅比）多數(shù)在4-7之間。鋁硅比在10以上的相對少些。福建、河南和廣西有少量的三水鋁石型鋁土礦。我國幅員遼闊，鋁土礦資源尚待深入勘探。鋁土礦一般用堿液來溶出。其可溶性在很大程度上取決于其中所含

10、主要礦物種類。三水鋁石易溶于苛性堿溶液中。一水軟鋁石要求堿濃度和溶出溫度較高。分解一水硬鋁石則需要更高的溫度和更多的能量。評價鋁土礦質(zhì)量的標準，除了礦石類型之外，主要是礦石中的可溶性氧化鋁含量。礦石中的氧化鋁總量愈高，可反應的氧化硅量愈低，則可溶性氧化鋁含量愈高。從某種近似概念而言，礦石中的鋁硅比也是一種重要的評價標準，鋁硅比高者為好礦。(2)紅柱石、霞石紅柱石（A12O3SiO2）有三種同素異形體：紅柱石、硅線石和藍晶石。由于構(gòu)造不同，硅線石和藍晶石在高溫和高壓下穩(wěn)定，紅柱石在比較低的溫度和壓力下穩(wěn)定。霞石(Na, K)2OA12O3SiO2出產(chǎn)于我國云南省和四川省。它通常與長石、磷灰石等礦

11、物伴生。(3）長石和高嶺石長石最廣泛分布于自然界中，它們是鈉、鉀、鈣、鋇的鋁硅酸鹽。主要礦物是斜長石（鈣長石和鈉長石等）和正長石。長石族礦物大約占地殼總質(zhì)量的90%。高嶺石以我國江西省的高嶺（地名）而得名。它是鋁硅酸鹽（主要是長石）的風化產(chǎn)物，或者是在酸性條件下經(jīng)受低溫水熱變化而生成。高嶺石分布極廣，它是以高嶺石（A12O32SiO22H2O）為主要礦物的礦石，可用作酸法提取氧化鋁或電熱法熔煉鋁硅合金的原料。黏土便是我們腳下的泥土，它也是長石的風化產(chǎn)物，但它含有高嶺石和較多的雜質(zhì)如Fe2O3，SiO2，MgO等，歷來建筑工業(yè)上用黏土造磚。它也將是一種潛在的煉鋁資源，因為其中鋁的質(zhì)量分數(shù)約為10

12、%。(4）明礬石礦明礬石礦中的主要礦物是鉀明礬石K2SO4A12 (SO4)324H2O和鈉明礬石 Na2SO4 A12(SO4)324H2O。我國明礬石儲量很豐富，出產(chǎn)于浙江、安徽和福建等省。1.2 從鋁土礦提取氧化鋁從鋁礦提取鋁，主要有兩個方案，這取決于所用礦石的品位。第一個方案是選用高品位鋁土礦，先用化學法從礦石中提取純凈的氧化鋁，然后用電解法從氧化鋁中提取純凈度為99.85的鋁。第二個方案是選用低品位的鋁礦（例如藍晶石族礦物），經(jīng)過物理選礦，分離掉一部分硅酸鹽礦物之后，送入溶出流程中去，提取氧化鋁；或者用化學法分離掉一部分氧化鐵和氧化鈦之后，在電解槽或電弧爐內(nèi)還原出鋁一硅一鐵一鈦合金，

13、以供某種工業(yè)應用。從礦石中提取氧化鋁有多種方法，例如拜耳法、堿石灰燒結(jié)法、拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法等，這要取決于所用的礦石類型。拜耳法一向是生產(chǎn)氧化鋁的主要方法，它采用三水鋁石型鋁土礦。用拜耳法生產(chǎn)的氧化鋁量約占全世界生產(chǎn)量的95%。由于氧化鋁具有兩性，因此既可用堿法又可用酸法提取。黏土中雖然SiO2含量高，但SiO2不溶于酸中，故近年來用酸法從黏土中提取氧化鋁的研究已有較大進展，但尚未在工業(yè)上應用。1.2.1 拜耳法 拜耳法是奧地利化學家拜耳（Karl Josef Bayer）于1887年發(fā)明的。拜耳法的原理是：用苛性鈉溶液（其質(zhì)量濃度為130350g Na2O/L）在加熱的條件下將鋁土礦中的各種氧

14、化鋁水合物溶解出來，生成鋁酸鈉溶液，此種溶液經(jīng)稀釋后在冷卻的條件下分解出純的氫氧化鋁，同時重新生成苛性鈉溶液，供循環(huán)使用。（1）拜耳法流程 拜耳法流程包括以下三個主要步驟：鋁土礦溶出；鋁酸鈉溶液分解；氫氧化鋁煅燒。第一步溶出： Al2O3xH2O+2NaOH2NaAlO2+(x+1)H2O Al(OH)3+NaOHNaAl(OH)4 AlOOH+NaOH+ H2ONaAl(OH)4第二步分解： 2NaAlO2+4H2O2NaOH+ Al2O33H2O第三步煅燒： Al2O33H2OAl2O3+3H2O（2）鋁土礦的溶出率所謂鋁土礦的溶出，是指用苛性堿溶液溶解鋁土礦中的氧化鋁。而鋁土礦中的不溶物

15、殘渣，經(jīng)沉降分離和洗滌過濾后排出。此種殘渣稱為赤泥，數(shù)量巨大。鋁土礦的溶出是一種液一固反應。要使氧化鋁得到充分的溶解，必須把礦石磨細。為此，在溶出前預先把礦石沖洗，然后破碎并磨細。磨礦時通常配入苛性堿溶液進行濕磨。磨好的礦漿送入壓煮器內(nèi)，在那里加熱并攪拌。所用的苛性堿溶出液的濃度，以及工作溫度和壓力視鋁土礦品種而異。原則上，鋁土礦中所含的各種形式氧化鋁水合物通過溶出條件的選擇，都可溶解。但在實際上，從經(jīng)濟方面考慮，目前大多數(shù)工廠采用三水鋁石型鋁土礦。而在處理一水軟鋁石型鋁土礦時，則使用濃度較高的堿溶液。溶出的目標是要達到較大的Al2O3溶出率，以使得到較高的生產(chǎn)量。為此，要采取較高的苛性堿濃度

16、和溫度。但工業(yè)溶出過程必須對各種參數(shù)加以協(xié)調(diào)。對于三水鋁石型礦石，為了使其在高生產(chǎn)率之下溶出，采用低溶出溫度（140 -160）和低苛性堿濃度（大約1.2mo1的Na2O）是令人滿意的。當?shù)V石中一水軟鋁石含量增加時，溫度和苛性堿濃度必須提高。處理一水鋁石型鋁土礦時，溶出溫度必須在230 - 280，并且苛性堿濃度應該在2. 3-3.3mol的Na2O范圍內(nèi)，同時還要添加石灰。鋁酸鈉溶液中的Na2O與Al2O3的比值，可以用來表示溶液中氧化鋁的飽和程度，它是鋁酸鈉溶液的一個重要特性參數(shù)，也是一項重要的技術(shù)指標。對于這個比值有不同的習慣表示方法。我國和俄羅斯采用物質(zhì)的量比n (Na2O)/n (A

17、l2O3)，其中的Na2O是按苛性堿NaOH濃度計算的，其習慣術(shù)語叫做“苛性比”，符號為K。美國習慣用質(zhì)量比m (Al2O3)/m (Na2O)，符號為“A/C”，但其中的Na2O是按當量Na2CO3計算的。鋁土礦中的含硅礦物在苛性堿溶液中有不同的溶解度，其中卵白石（SiO2nH2O）化學活性最大，最容易溶解，在溫度100以下，生成硅酸鈉：SiO22NaOH Na2SiO3H2O 此硅酸鈉與鋁酸鈉溶液起反應，生成含水鋁硅酸鈉沉淀。在高壓溶出條件下，進入赤泥中的含水鋁硅酸鈉的組成大致相當于Na2OAl2O31.7 SiO2nH2O (n可以大到2)。從該式可知，每lkg的SiO2：要結(jié)合lkg的

18、Al2O3和0.61 kg的Na2O。根據(jù)此種含水鋁硅酸鈉礦物的組成，可以判定鋁土礦中氧化鋁的理論溶出率如下：由于鋁土礦中的SiO2含量對于氧化鋁的溶出率有很大影響，因此拜耳法適用于處理三水鋁石型鋁土礦。對于中等品位的鋁土礦則以采用拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法較為經(jīng)濟。鋁土礦中的鐵礦物有各種不同的形態(tài)。在拜耳法溶出過程中，鋁土礦中的赤鐵礦(-Fe2O3）實際上不溶于苛性鈉溶液，全部進入沉淀中，成為赤泥的重要組成部分。由于赤鐵礦呈紅色，沉淀物也呈紅色，因此工業(yè)上稱為赤泥。1.2.1 拜耳燒結(jié)聯(lián)合法這是拜耳法和燒結(jié)法聯(lián)合并用的一種氧化鋁生產(chǎn)方法。它用于處理氧化鋁與氧化硅質(zhì)量比為5-7的中等品位鋁土礦，其特點是

19、用燒結(jié)法系統(tǒng)所得的鋁酸鈉溶液來補充拜耳法系統(tǒng)中的堿損失。有三種形式的拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法，即串聯(lián)法、并聯(lián)法和混聯(lián)法。世界上只有美國、前蘇聯(lián)和中國采用拜耳一燒結(jié)聯(lián)合法，其中，美國采用串聯(lián)法，前蘇聯(lián)采用并聯(lián)法和串聯(lián)法，中國采用混聯(lián)法。(1)串聯(lián)法 先用拜耳法處理中等品位鋁土礦，然后用燒結(jié)法處理拜耳法中留下來的赤泥中的氧化鋁。 (2）并聯(lián)法 以拜耳法處理高品位的鋁土礦，同時以燒結(jié)法處理低品位的鋁土礦的氧化鋁生產(chǎn)方法。也有用燒結(jié)法系統(tǒng)處理高品位鋁土礦的。燒結(jié)爐料中不配石灰石，進行所謂兩組分爐料即鋁土礦與碳酸鈉的燒結(jié)。（3）混聯(lián)法 先用拜耳法處理高品位鋁土礦，然后用拜耳法赤泥加低品位鋁土礦共同燒結(jié)的氧化鋁生

20、產(chǎn)方法。燒結(jié)法系統(tǒng)所產(chǎn)的鋁酸鈉溶液除補充拜耳法系統(tǒng)的堿耗外，多余的部分通過碳酸化分解產(chǎn)出氫氧化鋁?；炻?lián)法實際上相當于一個串聯(lián)法廠與一個燒結(jié)法廠同時在生產(chǎn)，其工藝流程如圖1-5所示?；炻?lián)法的工藝特點是：生產(chǎn)過程中的全部堿損失都用價格較低的碳酸鈉補充，不消耗苛性堿；加種子分解母液蒸發(fā)時析出的一水碳酸鈉直接送往燒結(jié)法系統(tǒng)配料，因而可免除拜耳法的碳酸鈉苛化工序以及可免除苛化所得稀堿液的蒸發(fā)過程； 一水碳酸鈉吸附的有機物在爐料燒結(jié)過程中被燒掉，避免或減輕了有機物對拜耳法生產(chǎn)的不良影響； 燒結(jié)法系統(tǒng)苛性比K較低的溶液加入拜耳法溶液中，有利于提高鋁酸鈉的分解速度和制取砂狀氧化鋁產(chǎn)品。1.2.3 酸法 酸法生

21、產(chǎn)氧化鋁是一種用無機酸溶出黏土中氧化鋁的生產(chǎn)方法。 用各種無機酸溶出處理黏土時，原料中的氧化硅基本上不與酸起反應，而殘留在渣中。而得到含鐵的鋁鹽酸性水溶液。經(jīng)除鐵凈化后，可通過不同的方法得到鋁鹽水合物結(jié)晶或氫氧化鋁結(jié)晶，鍛燒這些結(jié)晶便得到氧化鋁。按溶出所用的無機酸的品種，酸法生產(chǎn)氧化鋁又有硫酸法和鹽酸法之分。（1)硫酸法 硫酸便宜，揮發(fā)性和腐蝕性都小，所以對硫酸法的研究較多。從硫酸鋁溶液中結(jié)晶析出的硫酸鋁帶有18-24個結(jié)晶水，氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)僅為1315%。煅燒這種結(jié)晶產(chǎn)物，熱耗大、易熔化，而且所得廢氣中的SO2和SO3體積分數(shù)低，不利于回收硫酸，或需要解決硫酸鋁在573K溫度下水解的耐酸設

22、備問題。(2）鹽酸法 法國彼施涅鋁公司于20世紀60年代中期，發(fā)明了被認為最有發(fā)展前途的酸法生產(chǎn)氧化鋁的一種方法，它是用于處理黏土和煤頁巖的H十法。此法是用濃硫酸處理含鋁原料得到硫酸鋁溶液，用冷卻結(jié)晶的方法從其中析出含有很多雜質(zhì)的硫酸鋁，然后用鹽酸溶解硫酸鋁，同時通入HCl氣體使溶液飽和，使溶液中的鋁幾乎全部以很純的AlCl36H2O析出。經(jīng)洗滌后的AlCl36H2O在1373-1473K溫度下煅燒可得到純度比拜耳法還高的氧化鋁成品和可再生鹽酸的含HCl氣體。1.2.4煉鋁用氧化鋁的質(zhì)量氧化鋁是煉鋁的原料。還用它作煙氣凈化劑、墻面保溫料和防氧化料?，F(xiàn)代鋁工業(yè)要求氧化鋁的純度高，而且要求其中的-

23、氧化鋁含量低、小于40m的粒度比例小，并且比表面積大于50m2g，對于現(xiàn)代鋁電解槽來說變得日益重要了。氧化鋁的技術(shù)規(guī)格趨向于限制大顆粒（即大于200m）的比例，因為它們在電解質(zhì)中的溶解速率低。由于煙塵及其處理問題，細粒過多也認為是有害的。小于44m的比例很少被允許超過15（質(zhì)量分數(shù)）。1.2.5 粉狀和砂狀氧化鋁歷史上，從鋁土礦中提取氧化鋁，通常采用苛刻的工藝條件。對于一水鋁土礦，需要濃苛性堿溶液，這導致細晶粒裹夾著堿，使其緞燒困難，并形成高含量和比表面積小的氧化鋁。因此，所得產(chǎn)品的流動性差，稱為“粉狀”氧化鋁。而拜耳法工廠處理三水鋁石礦時，傳統(tǒng)上采用不太苛刻的提取條件，包括更加稀釋的苛性堿浸

24、出，這導致形成較粗糙的晶體，采用較低的緞燒，所得產(chǎn)品具有較大的比表面積。因此，這種氧化鋁被稱為“砂狀的”。1.3 鋁電解1.3.1 鋁電解原理任何一類電解體系，都由電極、電解質(zhì)和盛置電解液的容器三個重要部分組成。電極是電流導入和引出電解質(zhì)的載體，可分為陰極和陽極兩種，它們分別與直流電源的負極和正極連接。電子從電解槽的陰極供入電解液，經(jīng)電解液從陽極引出，進入直流電源的正極，構(gòu)成一個回路。電極可由金屬或炭素材料構(gòu)成，它們屬于第一類導體，依靠自由電子的運動而導電。在外加的直流電流的作用下，二者之間的界面上發(fā)生電化學反應。在鋁電解中，陽極上生成氣體O2或CO2和CO，視電極材料而異：如果陽極并不參與電

25、化學反應，則屬于惰性陽極（例如鉑陽極），生成O2；如果陽極參與了電化學反應，則屬于活性陽極，例如炭陽極，生成氣體CO2和CO。陰極上生成鋁。電解質(zhì)屬于第二類導體，它依靠離子的定向運動而導電，即陽離子向陰極運動，而陰離子向陽極遷移，但電解液之中央部分仍是電中性。陽離子在陰極上獲得電子之后，生成鋁；而陰離子在陽極上交出電子之后，生成氣體O2或CO2和CO。鋁工業(yè)上采用熔融的電解質(zhì)，溫度高達8001000的冰晶石熔液，這也是第二類導體，因為它是由離子構(gòu)成。這種電解質(zhì)的電解屬于熔鹽電解范疇，它的特點是需要高溫，它熔化成流動性好的電解質(zhì)，具有良好的導電性和穩(wěn)定性，能夠溶解足夠數(shù)量的氧化鋁，可從中提取出鋁

26、來。高溫的冰晶石熔液具有很大的腐蝕性，所以盛置電解質(zhì)的容器，通常用內(nèi)部鋪砌炭素材料的鋼殼構(gòu)成。熔融電解質(zhì)體系的導電機理可用圖1-6來表示。1.3.2 NaF-AlF3二元系在NaF- AlF3二元系中，有兩種化合物：冰晶石（Na3AlF6）和亞冰晶石（Na5Al3F14)。此外，還可能有化合物單冰晶石（NaAlF4）1.3.3 Na3AlF6- Al2O3二元系Na3AlF6- Al2O3二元系已被公認為簡單共晶系，共晶點在摩爾分數(shù)為10.011.5或18.6 21.1處，962960。其中不存在固溶體。1.3.4工業(yè)鋁電解質(zhì)為了提高各項生產(chǎn)指標，在現(xiàn)代鋁工業(yè)中，采用了酸性電解質(zhì)，亦即在熔融的

27、電解質(zhì)里添加質(zhì)量分數(shù)為1015的過量氟化鋁，使電解質(zhì)體系成為冰晶石一氟化鋁一氧化鋁三元系。在該系中有一個三元共晶點（E) (684)（即三種組分同時結(jié)晶的溫度），其熔點最低。E點的位置在質(zhì)量分數(shù)Na3AlF6 59.5 % + AlF3 37.3 % + Al2O3 3.2處。添加劑氟化鈣（CaF2)，氟化鎂(MgF2)，氟化鋰( LiF)，氯化鈉（NaCl)，氯化鋇（BaCl2 )等都可以降低電解質(zhì)的初晶點。目前鋁電解工業(yè)上采用的電解質(zhì)分為三類：傳統(tǒng)電解質(zhì)，改良電解質(zhì)和低物質(zhì)的量比電解質(zhì)，其組成和電解溫度范圍列在表1-11上。1.3.5 冰晶石氧化鋁熔液的離子結(jié)構(gòu)與電極過程 一般認為，熔融的

28、冰晶石（n (NaF)/n (AlF3）=3)完全解離成鈉離子和六氟鋁酸離子： 根據(jù)冰點降低測定，拉曼光譜研究，以及蒸氣壓測量諸項結(jié)果，認為熔液中有兩種主要的鋁氧氟離子： Al2OF42-和 Al2OF62-。前者對應于較高的氧化鋁濃度，后者對應于較低的氧化鋁濃度：（1）陰極反應 在電解質(zhì)組成的溫度范圍內(nèi)，生成液態(tài)鋁的可逆電勢比生成氣體鈉的低0.24V，所以陰極上 Al3+優(yōu)先放電。在陰極上析出金屬的反應主要是析出鋁。陰極反應的主反應為：Al3+3e=Al（液）（2）陽極反應 炭陽極是一種活潑材料，它參與了陽極電化學反應。陽極主反應是鋁-氧-氟離子中的O2-在炭陽極上放電，生成CO2的反應。3

29、O2-+1.5C-6e=1.5 CO2 (氣) 鋁電解的總反應是：Al2O3+1.5C= Al（液）+ 1.5 CO2 (氣) 工業(yè)鋁電解槽的陽極氣體組成中CO2，CO的質(zhì)量分數(shù)分別約為：70%80%，20%30%。陽極碳的實際消耗量為400kg( 理論消耗量為333 kg)。其中存在多量CO主要是由于溶解在電解質(zhì)中的鋁同一次氣體CO2發(fā)生逆反應而生成的：3CO2 (氣) +2 Al（溶解的）= Al2O3（溶解的）+3CO (氣)1.3.6 鋁電解槽 鋁電解槽是煉鋁的主要設備。 現(xiàn)代鋁工業(yè)上有兩種形式的電解槽：自焙陽極電解槽和預焙陽極電解槽。 目前在全世界鋁工業(yè)上應用最廣的槽型是預焙槽，約占

30、總生產(chǎn)能力的70%。其次是上插棒槽，約占20%。側(cè)插棒槽大約只占10%左右。 預焙陽極電解槽的優(yōu)點：（1）預焙陽極的電壓降只有0.3V，而自焙陽極電壓降較大；（2）預焙槽的上部金屬結(jié)構(gòu)和陽極結(jié)構(gòu)比較簡單；（3）可以大型化；（4）操作的機械化和自動化程度較高；（5）電流效率較高；（6）電耗率較低；（7）煙害較小。 新建的大型鋁廠多采用預焙陽極電解槽。1.3.7 鋁電解的生產(chǎn)過程 概述 鋁電解槽的全部生產(chǎn)過程包括三個階段：焙燒期、啟動和啟動后期，正常生產(chǎn)期。 （1）鋁電解槽的焙燒期 目的是焙燒自焙陽極（對預焙陽極是加熱陽極）和加熱陰極，達到9001000，以利于下一步的啟動。焙燒期約為三天。（2）

31、鋁電解槽的啟動期 啟動是緊接著焙燒的一個重要步驟， 其任務是在電解槽內(nèi)焙化電解質(zhì)， 開始鋁電解。 有干式啟動與常規(guī)啟動兩種方式。前者適用于啟動新系列中的頭幾臺槽； 后者是常規(guī)的啟動方法， 在開始時從正在進行鋁電解的槽內(nèi)取出電解液和鋁液倒入新啟動的槽內(nèi)， 用以加速啟動過程。 當直流電經(jīng)炭陽極通入熔融電解質(zhì)中時， 鋁便在炭陰極上析出，這時候就開始鋁的電解。啟動所需的時間一般是 lh。 從啟動到正常生產(chǎn)之間有一個過渡期， 稱為啟動后期，大約需要1個月。因為在初始時，電解槽槽身的溫度低，尚未與周圍的環(huán)境建立起熱平衡，所以需要保持較高的電壓、溫度和電解質(zhì)摩爾比，然后漸漸降低，最終與周圍環(huán)境建立起穩(wěn)定的熱

32、平衡。同時，鋁的質(zhì)量逐步提高。 (3)鋁電解槽的正常生產(chǎn)期 電解槽經(jīng)過焙燒和啟動期之后，便進入正常生產(chǎn)期，直到停槽為止。正常生產(chǎn)期通常延續(xù) 57 年之久。在正常生產(chǎn)期內(nèi)，各項技術(shù)條件都已經(jīng)穩(wěn)定，并且達到優(yōu)良的生產(chǎn)指標。電解槽正常生產(chǎn)的特征如下 ： 從火眼中噴冒出有力的火苗， 顏色呈蔚藍色或淡紫藍色； 槽電壓和溫度穩(wěn)定地保持在設定的范圍內(nèi)； 陽極完好，周邊電解質(zhì)“沸騰”良好，炭渣分離出來； 槽面上的結(jié)殼完整，疏松好打 ； 電解質(zhì)與鋁液分層清楚； 電解槽側(cè)壁上有凝固的電解質(zhì)，它是由冰晶石和剛玉（-A1203）構(gòu)成的，是一種電和熱的絕緣體。在鋁電解生產(chǎn)期間，電解槽由計算機控制，有額定的電流，設定的氧

33、化鋁加料量和加料周期，以及穩(wěn)定的鋁產(chǎn)量、電能消耗量和物料消量。產(chǎn)品鋁的純度可達到99.5% - 99.85 %。 從鋁電解槽中排放出來的煙氣和粉塵在凈化系統(tǒng)中處理和回收。鋁電解中的電流效率和電能消耗率是兩項最重要的生產(chǎn)指標。 電流效率 鋁電解的電流效率通常是指陰極上實際產(chǎn)出的鋁量對于理論上按照法拉第定律計算的鋁量的百分數(shù)。在電解過程中，通過1法拉第電量，理論上應析出1mol的鋁。鋁的相對原子質(zhì)量為26.98154。因鋁是三價的，鋁的當量值26.98154/3 = 8.9938g。1法拉第電量為96485As，亦即96485/3600 = 26.8Ah。鋁的電化學當量值可以從下式計算出：C= 8

34、.9938/26.8=0.3356g/( Ah)提高鋁電解電流效率的主要措施如下。 在適當?shù)偷倪^熱溫度下進行電解。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計，每降低過熱溫度10 ，平均提高電流效率11.5%。目前工業(yè)上采取的過熱溫度值一般為515。 建立和保持理想的槽膛內(nèi)型。槽內(nèi)陰極電流效率各處不相等。陽極底掌下面的陰極部分，其電流密度較大。而在四周圍， 其陰極電流密度小得多。其結(jié)果是陽極底掌下面的陰極電流效率較高，而其周邊較低。所以，為了提高電流效率，需要收縮陽極周邊的那部分陰極面積。 盡可能使槽內(nèi)鋁液保持平靜。要求設計和配置好電解槽的導電母線。生產(chǎn)上盡可能地保持穩(wěn)定的電流，操作上不要攪動鋁液，以確保鋁液的安定性。今

35、后的努力方向是選用低熔點的電解質(zhì)組成，以及應用惰性的可濕潤陰極，例如二硼化鈦涂層陰極，以求進一步提高電流效率到 95%。 鋁電解中的電能消耗量 (1) 鋁工業(yè)中節(jié)電的意義和潛力 根據(jù)化學熱力學理論計算，生產(chǎn)每噸鋁只需要直流電能 6320 kWh。但是在工業(yè)上生產(chǎn)每噸鋁需要直流電能 1350014000kWh。如果計入變電和整流損失， 以及鑄造和動力用電（包括煙氣凈化用電）等，則每噸鋁需要交流電1500016000kWh。因此鋁工業(yè)是一個用電大戶。其節(jié)電的潛力是很大的。目前電價昂貴，而且供應緊張，節(jié)電顯然具有重要意義。 (2）每噸鋁所需的電能量計算 這要從電解槽的平均電壓、電流效率和鋁的電化學當

36、量值三者算出。所用的算式是： 生產(chǎn)每噸鋁所需的電能量=V/(0.3356)103 kWh式中 V電解槽的總平均電壓； 電流效率。 (3)節(jié)電途徑 從上文可知，節(jié)電的途徑顯然是提高電流效率和降低平均電壓。 當電流恒定時，如果降低電壓，亦即減少電解槽的能量收入，則為保持既定溫度下的能量平衡起見，必須相應地減少能量支出，這主要是減少熱量損失。提高電流效率也是這樣。換言之，在降低電壓或提高電流效率的時候，宜考慮到電解槽能量平衡所發(fā)生的變化，其中， 采取減少熱損失量的辦法是最適宜的。在電流恒定的條件下，減少電解槽的熱損失量是降低電壓的先決條件。 為了減少電解槽熱損失量，可采取下列辦法：增大槽底部和陰極棒

37、導出部位的保溫能力，加強槽面特別是陽極炭塊上面的保溫能力。14 鋁精煉1.4.1 鋁的純度分類 按照純度的不同，鋁可以分為以下3種。 原鋁。通常是指用融鹽電解法在工業(yè)電解槽內(nèi)制取的鋁，其純度一般為 99.599.85。這是大宗的工業(yè)產(chǎn)品，不包括配制的合金。 精鋁。一般來自三層液精煉 電解槽。在精煉槽內(nèi)，原鋁和銅配成的合金作為陽極，冰晶石氯化鋇熔液作為電解質(zhì)，析出在陰極上的精鋁，其純度通常在99.99以上。 高純鋁。主要用區(qū)域熔煉法制取。選用精鋁作原料，得到雜質(zhì)質(zhì)量分數(shù)不超過110-6的高純鋁。高純鋁還可用有機鋁化合物電解與區(qū)域熔煉相結(jié)合的方法制取。 除此之外，還有用凝固提純法從原鋁制取的接近精

38、鋁級的鋁，以及熔煉廢鋁而得到的“再生鋁”。 從電解槽中取出的鋁液通常含有三類雜質(zhì)。除了伴生金屬雜質(zhì)以外，還有非金屬固態(tài)夾雜物和氣態(tài)夾雜物。 鋁液中的非金屬固態(tài)夾雜物有氧化鋁、炭和碳化鋁等。 鋁液中的氣態(tài)夾雜物有H2，CO2，CO，CH4和N2等幾種。其中最主要的是H2。1.4.2 鋁液凈化 往鋁液中通入惰性氣體（例如氮氣）或活性氣體（例如氯氣），可使鋁液中的固態(tài)夾雜物吸附在氣泡上，并隨氣泡上升至鋁液表面，最后在過濾層中分離。 現(xiàn)代鋁工業(yè)也采用混合氣體來凈化鋁液，其作用是既分離氣態(tài)和固態(tài)夾雜物，又清除某些金屬雜質(zhì)，例如鋰和鎂?；旌蠚怏w組分的體積分數(shù)是：90%N2+10%C12，或50%N2+50

39、%C12。此時，氯氣的污染問題可以減輕。氣體凈化鋁液的一種新方案是把氬氣從底部通入待凈化的鋁液，以提高凈化效率。1.4.3 三層液電解法制取精鋁 工業(yè)上通常用三層液電解法制取精鋁（純度為99.99%)。精鋁的主要用途（約70%）是制造電解質(zhì)電容器，另外一個重要用途是制造反光鏡。 三層液電解精煉法系美國賀浦氏(Hoopes)于1901年發(fā)明，因電解槽內(nèi)有三層液體而得名。其下層液體是陽極合金，由質(zhì)量分數(shù)30的Cu與70的Al組成。中層液體為電解質(zhì)，各國采用不同的體系，大體分為純氟化物體系和氯氟化物體系。最上層是精煉出來的鋁液，用作陰極。因此，此三層液體依密度差別而上下分層。 精鋁電解槽陽極部分的結(jié)

40、構(gòu)與原鋁電解槽的陰極相似，不同點在于：前者位于電解槽的上部 而后者位于電解槽的下部。在鋼質(zhì)外殼內(nèi)安裝有炭塊槽底，槽膛的側(cè)部由鎂磚砌成，鎂磚側(cè)壁是不導電的，以免陽極與陰極短路。陰極由直徑500mm、高360mm 的圓柱石墨化電極構(gòu)成，并在其側(cè)部和上部澆鑄鋁層保護，厚50mm，以防止石墨氧化，或者采用全部由精鋁澆鑄成的圓柱形陰極。陰極分兩行排列，陰極的數(shù)目與電解槽容量有關(guān)。 工業(yè)上沿用兩類電解質(zhì)體系： 純氟化物體系。其組成中AIF3，NaF， BaF2；熔點680，操作溫度740。此種電解質(zhì)體系主要應用于歐洲。 氯氟化物體系。其組成中AlF3，NaF，BaC12；熔點700-720，操作溫度760

41、-800。我國采用此種氯氟化物電解質(zhì)體系。鋁的電解精煉所依據(jù)的原理是：在陽極合金的各種金屬元素當中，只有鋁在陰極上溶解出來。陽極合金中，如銅、鐵、硅之類比鋁不活潑的金屬元素，并不溶解，仍然殘留在合金內(nèi)。電解精煉的最終結(jié)果是鋁從陽極合金中溶解出來，并在陰極上沉積，得到純度為99.99的精鋁。生產(chǎn) It 精鋁需要電能17000-18000kW h （直流電）。1.4.4 偏析法制取精鋁 此法依據(jù)一般相圖的基本原理而得出。偏析法所用 的原料是一般原鋁。一般當原鋁從熔融狀態(tài)下徐緩冷卻，到達其初晶點時，結(jié)晶析出純度很高的鋁粒，然后將此種鋁粒跟剩余的鋁液分離 便得到所求的偏析法產(chǎn)物，其中雜質(zhì)含量均遠小于原

42、鋁中所含的。工業(yè)生產(chǎn)結(jié)果也表明，可從99.8的原鋁中提取到純度為 99.95的鋁，其提取率為5-10% 。 現(xiàn)在，世界各國為制取精鋁，一般采用三層液電解法和偏析法。1.4.5 區(qū)域熔煉法制取高純鋁 用區(qū)域熔煉法制取高純鋁的原理是：在鋁的凝固過程中，雜質(zhì)在固相中的溶解度小于在熔融金屬中的溶解度，因此，當金屬凝固時，大部分雜質(zhì)將匯集在熔區(qū)內(nèi)。如果逐漸移動熔區(qū)，則雜質(zhì)會跟著轉(zhuǎn)移，最后富集在試樣的尾部。 在區(qū)域熔煉法中，分離雜質(zhì)元素的效果主要取決于各元素的分配系數(shù)。所謂分配系數(shù)，是指雜質(zhì)元素在固相中和在液相中的質(zhì)量分數(shù)分配比率。分配系數(shù)小于1的雜質(zhì)元素，在區(qū)域熔煉中富集在試樣的尾部；分配系數(shù)大于1的雜

43、質(zhì)元素，則富集在試樣的頭部；而分配系數(shù)約等于1的雜質(zhì)元素，難以分離。但用有機溶液電解精煉法可以分離它們。所以，采用有機溶液電解精煉法與區(qū)域熔煉法串聯(lián)的兩段精煉法，可以制取純度非常高的鋁。 預先經(jīng)過電解精煉的鋁，在多道區(qū)熔之后，達到的最高純度是不小于99.99995%。預先經(jīng)過有機溶液電解精煉的鋁，在多道區(qū)熔之后，達到的最高純度不低于99.99995%。 區(qū)域熔煉所得的鋁，晶粒是很大的，故不適于直接加工，必須在高純石墨坩堝內(nèi)再熔，然后鑄錠備用。1.5 煉鋁用炭素電極 在鋁電解生產(chǎn)上，采用高溫的、具有很大侵蝕性的冰晶石熔液。在各種材料中，能夠耐高溫并抵御這種侵蝕性、價格低廉且導電良好的惟有炭素制品

44、。因此鋁工業(yè)上用炭素電極炭陽極和炭陰極。在電解過程中，炭陽極參與電化學反應而連續(xù)消耗，炭陰極原則上只破損而不消耗，因為在炭陰極上經(jīng)常覆蓋著一層鋁液，它實際上就是陰極。(1）對炭陽極的特性要求首先是要求它的灰分低；其次是要求預焙陽極的比電阻?。ㄐ∮?0mm2m-1)；第三是氣孔率要低。優(yōu)質(zhì)預焙陽極的開口氣孔率在7以下。（2）炭陽極的生產(chǎn)流程 炭陽極的生產(chǎn)流程包括原料準備、混捏、成型、焙燒、陽極組裝等步驟。 按照現(xiàn)代鋁工業(yè)的要求，鋁用炭陽極可分為兩種：預焙陽極和自焙陽極。兩種陽極的區(qū)別在于：原料焦炭與黏結(jié)劑瀝青的配比不同，焦炭的粒度分配不同，以及應用形式的差異。在流程中產(chǎn)生的陽極糊直接加入自焙陽極

45、內(nèi)，利用電解槽內(nèi)熱量就地焙燒，形成固態(tài)陽極。而用于預焙陽極電解槽的陽極糊，還需要經(jīng)過成型和焙燒等工序制成預焙陽極，然后裝在電解槽上應用 。 原料通常是石油焦和瀝青焦，它們都是低灰分的優(yōu)質(zhì)炭素材料。瀝青的作用在于黏結(jié)固體焦炭粒子， 組成具有一定塑性的陽極糊， 并且在后來的焦化過程中把焦炭粒子焦結(jié)起來， 獲得適當好的力學強度。 對瀝青的要求：既要使單位體積內(nèi)生成的焦炭量多而焦層厚，又要使電極的比電阻小而且致密。優(yōu)質(zhì)的硬瀝青可以基本上滿足這些要求。 煅燒溫度一般要達到1300。煅燒的主要目的是：去掉水分，排除揮發(fā)物，增大焦炭粒子的密度和強度，提高焦炭粒子的導電性能，以適應制造電極之需要。 鋁工業(yè)制造

46、陽極時對瀝青的要求是：既要使單位體積內(nèi)生成的焦炭量多而焦層厚，又要使電極的比電阻小而且致密。優(yōu)質(zhì)的硬瀝青可以基本上滿足這些要求。 焦炭在送去配料之前都要煅燒，煅燒溫度一般要達到1300。煅燒的主要目的是：去掉水分，排除揮發(fā)物，增大焦炭粒子的密度和強度，提高焦炭粒子的導電性能，以適應制造電極之需要。 混捏好的糊料在溫度150左右進入振動成型機成型。 現(xiàn)在有兩種成型法：振動成型法和擠壓成型法。振動成型法是經(jīng)常采用的方法。 振動成型法是一種新方法，它與以前廣泛采用的擠壓成型法相比，顯然有下述優(yōu)點： 現(xiàn)代預焙槽采用大型陽極炭塊，如用擠壓法，要使單位壓力不低于40MPa，則必須用3000t以上的壓機。這

47、種設備投資大，土建投資亦大。如用振動成型機，可節(jié)省投資 50% 75 %，它不僅可以生產(chǎn)大型炭塊，而且能夠制造異型炭塊，以適應鋁電解之需要。每臺振動成型機每兩分鐘可生產(chǎn)1塊陽極，每小時可生產(chǎn)30塊生電極，而且產(chǎn)品性能優(yōu)于擠壓成型的。 生電極需要焙燒。這是因為，生電極是由焦炭顆粒和黏結(jié)劑瀝青混合后壓制而成，它的電阻極大。它在常溫下雖有一定強度，但性脆不耐沖擊和磨刷。因此需要按照一定的工藝條件進行焙燒，使黏結(jié)劑焦化，在骨料炭粒之間形成焦炭網(wǎng)絡，把所有炭粒牢固地黏結(jié)在一起，才能得到合乎要求的產(chǎn)品預焙陽極。 生電極的焙燒，通常是在焙燒爐內(nèi)在隔絕空氣的條件下按照一定的升溫速度進行間接加熱。 生電極的焙燒

48、過程也就是黏結(jié)劑瀝青的分解、排出揮發(fā)分和焦化的過程。可劃分為四個階段:揮發(fā)物排出階段（200600）、焦化階段（600800）、高溫燒結(jié)階段（8001150）、冷卻階段（1150250）。整個周期23 天。 從焙燒窯內(nèi)取出的預焙炭塊，清除了表面上的炭粒和焦粉之后，運往組裝工段。往其孔洞中插入鋼質(zhì)導電棒（工廠稱為“鋼爪”），在炭塊與鋼質(zhì)導電棒之間澆鑄磷生鐵。此鋼質(zhì)導電棒是循環(huán)使用的，所以它的末端爪頭先浸沾石墨粉，以防鑄入高溫生鐵時受侵蝕，并改善爪頭與鑄鐵之間的接觸。在鋁電解槽上60cm高的陽極炭塊組的使用時間約為28天，到期就要更換。殘余的陽極炭塊約為20cm，破碎后仍可返回去配料，而鑄鐵和鋼爪

49、可循環(huán)使用 。(3) 炭陽極的消耗量計算 炭陽極的消耗量可從鋁電解的總反應式算出。鋁電解的總反應式可從陽極氣體中CO和CO2體積分數(shù)推算出來： 當N=70時， 總反應式將是：以1000kg的Al為計算基礎 在現(xiàn)代鋁工業(yè)上，生產(chǎn)每噸鋁所需的炭陽極量，以自焙槽而言約為陽極糊530550kg,以預焙槽而言約為炭塊450kg（凈重）或500550kg（總重）。 工業(yè)生產(chǎn)上實際消耗的炭量總是超過理論量。按照每安時電量核算的實際炭耗量對理論炭耗量的比值，稱為炭耗指數(shù)。（4）預焙陽極質(zhì)量的檢測 對炭陽極的系統(tǒng)研究結(jié)果表明：炭陽極的質(zhì)量與所產(chǎn)鋁的品位、陽極消耗量、電能消耗量、電流效率和環(huán)境污染等有著密切關(guān)系；

50、油焦的純度、結(jié)構(gòu)和氣孔率三者則是決定炭陽極質(zhì)量的重要因素。所以在評價陽極質(zhì)量時，首先要檢測所用原料油焦的純度、晶體組織和氣孔率。（5）鋁用炭陰極 鋁用炭陰極原則上是不消耗的，所以它是用無煙煤作原料，雖然其灰分的質(zhì)量分數(shù)達10以上，但是并不影響鋁的質(zhì)量，因為在炭陰極上面經(jīng)常覆蓋著一層電解出來的鋁液，作為保護層。1.7 廢鋁與廢舊陰極炭塊的再生利用1.7.1 廢鋁再生利用 (1) “綠色金屬” 鋁是最重要的有色金屬品種，廣泛用于國防、建筑、運輸、包裝等行業(yè)和日常生活領域。 鋁工業(yè)之所以能成為一種可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)，不僅在于鋁具有良好的性能（密度小、塑性變形性能好等），而且由于其相當高的可回收性，它是

51、最具回收與再生利用價值的工程金屬， 其回收節(jié)能效果甚佳，能反復循環(huán)利用。鋁廢料再生的能耗僅為制取原鋁的3%5%。廢鋁的回收和再生利用不僅節(jié)能效果顯著， 而且可以減少或避免鋁生產(chǎn)中和發(fā)電工業(yè)生產(chǎn)中的CO2和CO排放量。這對于防治大氣污染有重要意義，所以再生鋁被譽為“綠色金屬”。廢鋁回收和再生利用可以節(jié)約鋁礦和石油焦、螢石等資源。我國優(yōu)質(zhì)鋁礦并不豐富，一部分氧化鋁還要從國外進口，回收利用廢鋁其經(jīng)濟價值確實是很大的。(2） 廢鋁再生的方法 廢鋁再生方法一般包括預處理、熔煉和合金調(diào)配三個步驟。 預處理。目的是清除易爆物，鐵質(zhì)零件和水分，并使之具有適宜的塊度。 熔煉。經(jīng)預處理的廢鋁在爐內(nèi)熔化、精煉和調(diào)整

52、合金成分，一般在反射爐和電爐內(nèi)進行。精煉是熔煉的重要環(huán)節(jié)，其中包括往熔化的鋁液或合金液表面上添加熔劑覆蓋，以免鋁液受空氣氧化，同時通入氣體對液體施加攪拌作用，促使其中夾雜物和氫氣分離出來。 調(diào)整合金成分。由于有的合金成分在熔煉過程中有損失，在精煉處理之后要向液態(tài)鋁合金中添加合金元素，使熔煉后的鋁合金符合產(chǎn)品標準要求。1.9 電熱還原法熔煉鋁-硅-鐵-鈦合金1.9.1 概 述 從鋁土礦貧礦直接提取鋁-硅-鐵-鈦合金可采取電熱還原法。曾經(jīng)得到了鋁的質(zhì)量分數(shù)約為 70附近的鋁-硅母合金。但是目前優(yōu)質(zhì)鋁礦還有許多儲存量，貧礦暫時還用不上，所以電熱法還未興起。1.9.2 熔煉Al-Si合金的還原反應 A

53、l-Si 合金的還原過程可分以下3個步驟： 鋁礦與碳反應，生成SiC：SiO23C=SiC2CO 在更高的溫度下生成Al4O4C：2Al2O33C=Al4O4C2CO 最后SiC與Al4O4C發(fā)生反應，生成8Al3Si 合金。其中(Al)72%，反應式為3SiC+ 2Al4O4C+ 3C= 8Al+ 3Si + 8CO 在還原過程中，生成的揮發(fā)性低價氧化硅(SiO）和低價氧化鋁（Al2O）以及鋁蒸氣通過爐料層時，一部分冷凝下來，一部分繼續(xù)隨CO氣體上升并從爐口逸出。1.10 融鹽電解法制取鋁基母合金 工業(yè)鋁電解是以冰晶石一氧化鋁為電解質(zhì)，用炭陰極和鋁陽極得到純鋁，其純度達到99.8%。如往此電

54、解液中加入另外一種金屬（Me）化合物（一般是氧化物），它的分解電壓低于氧化鋁，則有可能生成鋁基母合金（Al-Me），母合金中Me元素的質(zhì)量分數(shù)視條件而異，可達到5%- 20%，而此種鋁基母合金可用來配制一種具有特殊性能的工業(yè)用合金，例如增大其可塑性和抗腐蝕性或者細化晶粒等。 現(xiàn)在已經(jīng)研制出多種鋁基母合金，形成一門新的邊緣學科。 各種鋁基母合金的生成機制在于以下兩種還原作用。 金屬化合物（一般是氧化物）被鋁還原成金屬（Me），構(gòu)成鋁基母合金； 在電解過程中，金屬（Me）與鋁一起在陰極上析出，構(gòu)成鋁基母合金。.（.）成立于2004年，專注于企業(yè)管理培訓。提供60萬企業(yè)管理資料下載，詳情查看：/ma

55、p.htm提供5萬集管理視頻課程下載，詳情查看：/zz/提供2萬GB高清管理視頻課程硬盤拷貝，詳情查看：/shop/2萬GB高清管理視頻課程目錄下載：/12000GB.rar高清課程可提供免費體驗，如有需要請于我們聯(lián)系。咨詢電話：020-.值班手機：.網(wǎng)站網(wǎng)址：在線文檔： （第14講）考場作文開拓文路能力分解層次(網(wǎng)友來稿)江蘇省鎮(zhèn)江中學 陳乃香說明：本系列稿共24講，20XX年1月6日開始在資源上連載【要義解說】文章主旨確立以后，就應該恰當?shù)胤纸鈱哟?，使幾個層次構(gòu)成一個有機的整體，形成一篇完整的文章。如何分解層次主要取決于表現(xiàn)主旨的需要?！静呗越庾x】一般說來，記人敘事的文章常按時間順序分解層

56、次，寫景狀物的文章常按時間順序、空間順序分解層次；說明文根據(jù)說明對象的特點，可按時間順序、空間順序或邏輯順序分解層次；議論文主要根據(jù)“提出問題分析問題解決問題”順序來分解層次。當然，分解層次不是一層不變的固定模式，而應該富于變化。文章的層次，也常常有些外在的形式：1小標題式。即圍繞話題把一篇文章劃分為幾個相對獨立的部分，再給它們加上一個簡潔、恰當?shù)男祟}。如世界改變了模樣四個小標題：壽命變“長”了、世界變“小”了、勞動變“輕”了、文明變“綠”了。 2序號式。序號式作文與小標題作文有相同的特點。序號可以是“一、二、三”，可以是“A、B、C”，也可以是“甲、乙、丙”從全文看，序號式干凈、明快；但從

57、題目上看，卻看不出文章內(nèi)容，只是標明了層次與部分。有時序號式作文，也適用于敘述性文章，為故事情節(jié)的展開，提供了明晰的層次。 3總分式。如高考佳作人生也是一張答卷。開頭：“人生就是一張答卷。它上面有選擇題、填空題、判斷題和問答題，但它又不同于一般的答卷。一般的答卷用手來書寫，人生的答卷卻要用行動來書寫。”主體部分每段首句分別為：選擇題是對人生進行正確的取舍，填空題是充實自己的人生，判斷題是表明自己的人生態(tài)度，問答題是考驗自己解決問題的能力。這份“試卷”設計得合理而且實在，每個人的人生都是不同的，這就意味著這份人生試卷的“答案是豐富多彩的”。分解層次，應追求作文美學的三個價值取向：一要勻稱美。什么

58、材料在前，什么材料在后，要合理安排；什么材料詳寫，什么材料略寫，要通盤考慮。自然段是構(gòu)成文章的基本單位，恰當劃分自然段，自然就成為分解層次的基本要求。該分段處就分段，不要老是開頭、正文、結(jié)尾“三段式”，這種老套的層次顯得呆板。二要波瀾美。文章內(nèi)容應該有張有弛，有起有伏，如波如瀾。只有這樣才能使文章起伏錯落，一波三折，吸引讀者。三要圓合美。文章的開頭與結(jié)尾要遙相照應，把開頭描寫的事物或提出的問題，在結(jié)尾處用各種方式加以深化或回答，給人首尾圓合的感覺。【例文解剖】 話題：忙忙，不亦樂乎 忙，是人生中一個個步驟，每個人所忙的事務不同，但是不能是碌碌無為地白忙，要忙就忙得精彩，忙得不亦樂乎。 忙是問號

59、。忙看似簡單，但其中卻大有學問。忙是人生中不可缺少的一部分，但是怎么才能忙出精彩，忙得不亦樂乎，卻并不簡單。人生如同一張地圖，我們一直在自己的地圖上行走，時不時我們眼前就出現(xiàn)一個十字路口，我們該向哪兒，面對那縱軸橫軸相交的十字路口，我們該怎樣選擇?不急，靜下心來分析一下，選擇適合自己的坐標軸才是最重要的。忙就是如此，選擇自己該忙的才能忙得有意義。忙是問號，這個問號一直提醒我們要忙得有意義，忙得不亦樂乎。 忙是省略號。四季在有規(guī)律地進行著冷暖交替，大自然就一直按照這樣的規(guī)律不停地忙，人們亦如此。為自己找一個目標，為目標而不停地忙，讓這種忙一直忙下去。當目標已達成，那么再找一個目標，繼續(xù)這樣忙，就

60、像省略號一樣，毫無休止地忙下去，翻開歷史的長卷，我們看到牛頓在忙著他的實驗；愛迪生在忙著思考；徐霞客在忙著記載游玩；李時珍在忙著編寫本草綱目。再看那位以筆為刀槍的充滿著朝氣與力量的文學泰斗魯迅，他正忙著用他獨有的刀和槍在不停地奮斗。忙是省略號，確定了一個目標那么就一直忙下去吧!這樣的忙一定會忙出生命靈動的色彩。 忙是驚嘆號。世界上的人都在忙著自己的事，大自然亦如此，小蜜蜂在忙，以蜂蜜為回報。那么人呢?居里夫人的忙，以放射性元素的發(fā)現(xiàn)而得到了圓滿的休止符；愛因斯坦在忙，以相對論的問世而畫上了驚嘆號；李白的忙，以那豪放的詩歌而有了很大的成功；張衡的忙，因為那地動儀的問世而讓世人仰慕。每個人都應該有