2023年最新的鋁的基礎知識

1、第 PAGE9 頁 共 NUMPAGES9 頁2023年最新的鋁的基礎知識鋁是銀白色輕金屬。有延展性。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。下面是惠好考試網分享的鋁的基礎知識。供大家參考！鋁的基礎知識 一、什么是鋁 鋁是一種銀白色金屬，在地殼中含量僅次于氧和硅排在第三位。鋁的密度小，僅為鐵的34.61%、銅的30.33%，因此又被稱作輕金屬。拿同樣體積的鋁跟鋼鐵、銅比較，鋼鐵的重量是鋁的2.9倍，銅的重量是鋁的3.3倍，因此鋁又成為各種設施輕量化的首選金屬材料。 鋁是世界上產量和用量都僅次于鋼鐵的有色金屬。它既是常用的生產生活物資，又是重要的

2、戰(zhàn)略物資。它具有輕便性、導電性、導熱性、可塑性(易拉伸、易延展)、耐腐蝕性(不生銹)等優(yōu)良特性，所以成為機電、電力、航空、航天、造船、汽車制造、包裝、建筑、交通運輸、日用百貨、房地產等行業(yè)的重要原材料。我們每天都要跟鋁打交道，家里的餐具、炊具、門窗、電器，辦公室里的電腦、電話、文具、桌椅，工廠里的機器設備，出行乘坐的交通工具，無不與鋁有關。從日常生活用品到潛艇、戰(zhàn)機乃至火箭、飛船，鋁如影隨行、無處不在。隨著現代科學技術日新月異不斷向前發(fā)展以及新工業(yè)領域的不斷涌現，鋁的用途也越來越廣泛，需求量與日俱增，在國民經濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。在我國現有124個產業(yè)中，有113個部門使用鋁產品，占91

3、%。其中在101個物資生產部門中，有96個部門消耗鋁冶煉產品或壓延產品，占95%?，F在，鋁及鋁合金已能取代木材、鋼鐵、塑料等各種材料，其應用范圍之廣足以使現代生活的各個側面直接地受到影響。因此，目前世界各國都在根據各自的條件，積極發(fā)展本國的鋁工業(yè)。 二、鋁的特性 鋁及其合金的優(yōu)良特點是外觀好、質輕、可機加工、物理和力學性能好、抗腐蝕，在很多應用領域中被認為最經濟實用。 鋁的密度只有2.7 103/m3，約為鋼、銅或黃銅密度的1/3左右。由于鋁的材質輕，因此常用于制造汽車、火車、地鐵、船舶、飛機、火箭、飛船等陸海空交通工具，以減輕自重增加裝載量。鋁在軍工中也有廣泛應用。 在大多數環(huán)境條件下，包括

4、在空氣、水(或鹽水)、石油化學和很多化學體系中，鋁能顯示優(yōu)良的抗腐蝕性。 鋁的表面具有高度的反射性，輻射能、可見光、輻射熱和電波都能有效地被鋁反射，而經陽極氧化和深色陽極氧化的表面可以是反射性的，也可以是吸收性的，拋光后的鋁在很寬波長范圍內反射優(yōu)良，因而具有多種裝飾用途及反射功能性用途。 鋁通常顯示出優(yōu)良的電導率，它的導電能率約為銅的三分之二，但由于其密度僅為銅的三分之一，因而，將等質量和等長度的鋁線和銅線相比，鋁的導電能力約為銅的二倍，且價格較銅低，應用成本低，所以常被電力工業(yè)和電子工業(yè)選用。目前，具有高電阻率的一些特定鋁合金也已經研制成功，這些合金可用于如高轉榘的電動機中。 鋁的熱導率很高

5、，僅次于銅，鋁的導熱能力比鐵大3倍，大約是銅的50%60%。銅的導熱性雖然最佳，可是制造同樣大小的工件重量要比鋁大很多，價格也比鋁貴很多。因此，制造散熱器鋁仍是首選。鋁的性價比對制造熱交換器、蒸發(fā)器、加熱電器、炊事用具，以及汽車的缸蓋與散熱器都很有利。 鋁是非鐵磁性的，這對電氣工業(yè)和電子工業(yè)而言是一個極其重要的特性。 鋁是不能自燃的，這對涉及裝卸或接觸易燃易爆材料的行業(yè)來說十分重要。鋁的毒性非常微小，通常用于制造盛食品和飲料的容器。近年來，鋁箔在香煙、藥品、食品的包裝方面應用越來越廣泛，已成為包裝業(yè)的重要材料。 鋁的自然表面狀態(tài)具有宜人的外觀。它柔軟、有光澤，而且為了美觀，還可著色或染上紋理圖

6、案。在現代生活中，鋁已經廣泛地應用在建筑行業(yè)和日用百貨中。鋁還具有良好的吸音性能，根據這一特點，-些廣播室、現代化大建筑內的天花板等有的采用了鋁。 鋁的可塑性非常好。純的鋁很軟，強度不大，有著良好的延展性，可拉成細絲和軋成箔片，具有良好的可機加工性，大量用于電線、電纜制造業(yè)和無線電工業(yè)以及包裝業(yè)。在某些金屬中加入少量鋁，便可大大改善其性能。如在鋁中加入少量鎂、銅，可制得堅韌的鋁合金;又如青銅鋁(含鋁4%15%)合金，具有高強度的耐蝕性，硬度與低碳鋼接近，且有不易變暗的金屬光澤，常用于珠寶飾物和建筑業(yè)中，用于機器的零件和工具制造，用于酸洗設備和其它與稀硫酸、鹽酸和氫氟酸接觸的設備，可制作電焊機電

7、刷和夾柄、重型齒輪和蝸輪、金屬成型模、機床導軌、不發(fā)生火花的工具、無磁性鏈條、壓力容器、熱交換器、壓縮機葉片、船舶螺旋漿和錨等。在鋁中加入鎂，便制得鋁鎂合金，其硬度比純的鎂和鋁都大許多，而且保留了其質輕的特點，常用于制造飛機的機身、火箭的箭體、門窗，美化居室環(huán)境，制造船舶;在鋁里添加其它金屬成份，可以變成各種各樣的鋁合金，一些鋁合金在強度上甚至超過結構鋼材。 鋁的連接也很容易，可用各式各樣的方法，包括熔焊、電阻焊、硬焊、軟焊、粘結以及諸如鉚接和栓接之類的機械方法。 與鐵相比，鋁不易銹蝕，延長了使用壽命。因此，鋁具有極高的回收性,再生鋁的特性與原生鋁幾乎沒有區(qū)別，這點使鋁成為環(huán)保人士的寵兒。 三

8、、鋁的主要用途 由于具有優(yōu)良的物理性能，鋁在國民經濟各行業(yè)和國防工業(yè)中得到了廣泛的應用。鋁作為輕型結構材料，重量輕、強度大，海、陸、空各種運載工具，特別是飛機、導彈、火箭、人造地球衛(wèi)星等，均使用大量的鋁，一架超音速飛機的用鋁量占其自身重量的70%，一枚導彈用鋁量占其總重量的10%以上;用鋁和鋁合金制造的各種車輛，可以減少能耗，其所節(jié)省的能量遠遠超過煉鋁時所消耗的能量;在建筑工業(yè)中用鋁合金做房屋的門窗及結構材料;用鋁制作太陽能收集器，可以節(jié)能;在電力輸送方面，鋁的用量居首位，90%的高壓電導線是用鋁制作的;在食品工業(yè)上，從儲槽到罐頭盒，以至飲料容器大多用鋁制成;鋁粉可做難熔金屬(如鉬等)的還原劑

9、和做煉鋼中的脫氧劑，日常生活所用的鍋、盤、匙等大多由鋁制成。 鋁的化合物如氫氧化鋁可用來制備鋁鹽、吸附劑、媒染劑和離子交換劑，也可作為瓷釉、耐火材料等的原料，在醫(yī)藥上用作酸藥，有中和胃酸和治療潰瘍的作用;偏鋁酸鈉常用于印染織物;無水氯化鋁是石油工業(yè)和有機合成中常用的催化劑;六水合氯化鋁可用于制備除臭劑、安全消毒劑;六氟合鋁酸鈉(即冰晶石)，在農業(yè)上常用作殺蟲劑;磷化鋁遇潮濕或酸放出劇毒的磷化氫氣體，可毒死害蟲，農業(yè)上用作谷倉殺蟲的熏蒸劑;硫酸鋁常用作造紙的填料;硝酸鋁可用來鞣革和制白熱電燈絲,也可用作媒染劑;硅酸鋁常用于制玻璃、陶瓷、油漆的顏料以及油漆、橡膠和塑料的填料等;硫糖鋁又名胃潰寧，學

10、名蔗糖硫酸酯堿式鋁鹽，它能和胃蛋白酶結合，直接抑制蛋白分解活性，作用較持久，并能形成一種保護膜，對胃粘膜有較強的保護作用和制酸作用，幫助粘膜再生，促進潰瘍愈合，毒性低，是一種良好的胃腸道潰瘍治療劑。 近些年，人們又開發(fā)了一些新的含鋁化合物，如用作復合木地板耐磨層的三氧化二鋁，還有烷基鋁、納米氧化鋁等。隨著科學的發(fā)展，人們將會更多更好地利用鋁及化合物造福人類。 四、鋁的生產加工 鋁在生產過程中有四個環(huán)節(jié)構成一個完整的產業(yè)鏈：鋁礦石開采-氧化鋁制取-電解鋁冶煉-鋁加工生產。 一般而言，兩噸鋁礦石生產一噸氧化鋁;兩噸氧化鋁生產一噸電解鋁。 (一)氧化鋁的生產方法 迄今為止，已經提出了很多從鋁礦石或其

11、它含鋁原料中提取氧化鋁的方法。由于技術和經濟方面的原因，有些方法已被淘汰，有些還處于試驗研究階段。已提出的氧化鋁生產方法可歸納為四類，即堿法、酸法、酸堿聯合法與熱法。目前用于大規(guī)模工業(yè)生產的只有堿法。 鋁土礦是世界上最重要的鋁礦資源，其次是明礬石、霞石、粘土等。目前世界氧化鋁工業(yè)，除俄羅斯利用霞石生產部分氧化鋁外，幾乎世界上所有的氧化鋁都是用鋁土礦為原料生產的。 鋁土礦是一種主要由三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石組成的礦石。到目前為止，我國可用于氧化鋁生產的鋁土礦資源全部為一水硬鋁石型鋁土礦。 鋁土礦中氧化鋁的含量變化很大，低的僅約30%，高的可達70%以上。鋁土礦中所含的化學成分除氧化鋁外，

12、主要雜質是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦。此外，還含有少量或微量的鈣和鎂的碳酸鹽、鉀、鈉、釩、鉻、鋅、磷、鎵、鈧、硫等元素的化合物及有機物等。其中鎵在鋁土礦中含量雖少，但在氧化鋁生產過程中會逐漸在循環(huán)母液中積累，從而可以有效地回收，成為生產鎵的主要來源。 衡量鋁土礦優(yōu)劣的主要指標之一是鋁土礦中氧化鋁含量和氧化硅含量的比值，俗稱鋁硅比。 用堿法生產氧化鋁時，是用堿(NaOH或Na2CO3)處理鋁礦石，使礦石中的氧化鋁轉變成鋁酸鈉溶液。礦石中的鐵、鈦等雜質和絕大部分的硅則成為不溶解的化合物。將不溶解的殘渣(赤泥)與溶液分離，經洗滌后棄去或進行綜合處理，以回收其中的有用組分。純凈的鋁酸鈉溶液即可分解析出氫氧

13、化鋁，經分離、洗滌后進行煅燒，便獲得氧化鋁產品。分解母液則循環(huán)使用來處理另一批礦石。堿法生產氧化鋁有拜耳法、燒結法以及拜耳-燒結聯合法等多種流程。 拜耳法是由奧地利化學家拜耳(K J Bayer)于18891892年發(fā)明的一種從鋁土礦中提取氧化鋁的方法。一百多年來在工藝技術方面已經有了許多改進，但基本原理并未發(fā)生變化。為紀念拜耳這一偉大貢獻，該方法一直沿用拜耳法這一名稱。 拜耳法包括兩個主要過程。首先是在一定條件下氧化鋁自鋁土礦中的溶出(氧化鋁工業(yè)習慣使用的術語，即浸出。以下同)過程，然后是氫氧化鋁自過飽和的鋁酸鈉溶中水解析出的過程，這就是拜耳提出的兩項專利。拜耳法的實質就是以濕法冶金的方法，

14、從鋁土礦中提取氧化鋁。在拜耳法氧化鋁生產過程中，含硅礦物會引起Al2O3和Na2O的損失。 在拜耳法流程中，鋁土礦經破碎后，和石灰、循環(huán)母液一起進入濕磨，制成合格礦漿。礦漿經預脫硅之后預熱至溶出溫度進行溶出。溶出后的礦漿再經過自蒸發(fā)降溫后進入稀釋及赤泥(溶出后的固相殘渣)的沉降分離工序。自蒸發(fā)過程產生的二次汽用于礦漿的前期預熱。沉降分離后，赤泥經洗滌進入赤泥堆場，而分離出的粗液(含有固體浮游物的鋁酸鈉溶液，以下同)送往葉濾。粗液通過葉濾除去絕大部分浮游物后稱為精液。精液進入分解工序經晶種分解得到氫氧化鋁。分解出的氫氧化鋁經分級和分離洗滌后，一部分作為晶種返回晶種分解工序，另一部分經焙燒得到氧化

15、鋁產品。晶種分解后分離出的分解母液經蒸發(fā)返回溶出工序，形成閉路循環(huán)。氫氧化鋁經焙燒后得到氧化鋁。 不同類型的鋁土礦所需要的溶出條件差別很大。三水鋁石型鋁土礦在105的條件下就可以較好地溶出，一水軟鋁石型鋁土礦在200的溶出溫度下就可以有較快的溶出速度，而一水硬鋁石型鋁土礦必須在高于240的溫度下進行溶出，其典型的工業(yè)溶出溫度為260。溶出時間不低于60分鐘。 拜耳法用于處理高鋁硅比的鋁土礦，流程簡單，產品質量高，其經濟效果遠比其它方法為好。用于處理易溶出的三水鋁石型鋁土礦時，優(yōu)點更是突出。目前，全世界生產的氧化鋁和氫氧化鋁，90%以上是用拜耳法生產的。由于中國鋁土礦資源的特殊性，目前中國大約5

16、0%的氧化鋁是由拜耳法生產的。 將拜耳法和燒結法二者聯合起來的流程稱之為聯合法生產工藝流程。聯合法又可分為并聯聯合法、串聯聯合法與混聯聯合法。采用什么方法生產氧化鋁，主要是由鋁土礦的品位(即礦石的鋁硅比)來決定的。從一般技術和經濟的觀點看，礦石鋁硅比為3左右通常選用燒結法;鋁硅比高于10的礦石可以采用拜耳法;當鋁土礦的品位處于二者之間時，可采用聯合法處理，以充分發(fā)揮拜耳法和燒結法各自的優(yōu)點，達到較好的技術經濟指標。 目前全球氧化鋁年產量在5500萬噸左右，我國的氧化鋁產量約為680萬噸。 (二)原鋁、鋁合金及鋁材的生產方法 目前工業(yè)生產原鋁的唯一方法是霍爾-埃魯鋁電解法。由美國的霍爾和法國的埃

17、魯于1886年發(fā)明?；魻?埃魯鋁電解法是以氧化鋁為原料、冰晶石(Na3AlF6)為熔劑組成的電解質，在950-970的條件下通過電解的方法使電解質熔體中的氧化鋁分解為鋁和氧，鋁在碳陰極以液相形式析出，氧在碳陽極上以二氧化碳氣體的形式逸出。每生產一噸原鋁，可產生1.5噸的二氧化碳，綜合耗電在15000kwh左右。 工業(yè)鋁電解槽大體上可以分為側插陽極自焙槽、上插陽極自焙槽和預焙陽極槽三類。由于自焙槽技術在電解過程中電耗高、并且不利于對環(huán)境的保護，所以自焙槽技術正在被逐漸淘汰。目前全球原鋁年產量約為2800萬噸，我國的原鋁年產量約為700萬噸。 必要時可以對電解得到的原鋁進行精煉得到高純鋁。目前的鋁合金生產方法主要以熔配法為主。由于鋁及其合金具有優(yōu)良的可加工性能，