有色金属冶金学
有色金属冶金学重点内容

溶液中加入氢氧化铝作为种子,使铝酸钠溶液分解 。即反应
> 1 C 0 0
Al(O 3HN)aO < H 1 C 0 0NaAl4(OH)
9. 拜耳法生产工艺流程的各主要工序是什么? 答:铝土矿原料准备;溶出;赤泥分离洗涤;加晶种分解;氢氧化铝分离洗涤;
答:高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、刚玉 Al2O3 、三 水铝石 Al(OH)3 、一水铝石 AlOOH 、明矾 石 (K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3、霞石(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2 。
第一章氧化铝的生产
6. 我国氧化铝工业的特点? 答:铝土矿资源差;综合能耗高;成本高;多采用联
15电解槽的电极为什么选择炭质材料?
在料层表面的二价硫化物与空气接触又会被氧化而成 Na2SO4,只有约半数的硫以二价硫化物形式存在于熟料 中。熟料溶出时排入赤泥。
铝土矿中部分氧化铁还原成FeO和FeS,可以减少配料中碱的配比 ,无必要使Fe2O3全部与Na2O结合,故可降低碱耗。 加入还原剂能强化烧结过程,因为生料加入的煤在窑内燃烧带以前 燃烧,等于增加了窑的燃烧空间,提高窑的发热能力。
型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿、混合矿;按铝土矿矿石 结构特点分:粗糙状铝土矿、致密状铝土矿、豆鲕状铝土 矿;按铝土矿地质成因分:海相沉积型铝土矿、陆相沉积 型铝土矿、玄武岩风化壳型铝土矿。
第一章氧化铝的生产
3. 衡量铝土矿的质量标准? 答:衡量铝土矿的质量标准是铝硅比,即铝土矿中的氧化 铝与氧化硅的重量比。
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。
(完整版)有色冶金概论复习题

1简述冶金学科(冶金方法)的分类;冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学2几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点;火法冶金: 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。
湿法冶金: 其生产步骤主要包括:浸取、分离、富集和提取。
水法冶金的优点是环境污染少,并且能提炼低品位的矿石,但成本较高。
主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。
电冶金:利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。
粉末冶金:粉末冶金由以下几个主要工艺步骤组成:配料、压制成型、坯块烧结和后处理。
对于大型的制品,为了获得均匀的密度,还需要采取等静压(各方向同时受液压)的方法成型。
粉末冶金在技术上和经济上有以下特点:(1)可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料,如多孔材料、复合材料等;可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能;(2)可生产高熔点金属(如钨和钼)和不互熔的合金(如钨-银合金);(3)可大量减少产品的后续机加工量,节约金属材料,提高劳动生产率。
这一点对贵重金属尤其重要;(4)粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。
3. 简述有色金属提取的特点;有色金属提取工艺的特点:1)有色金属矿物的品位低,成分复杂。
2)提取方法多,分火法和湿法。
4. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。
火法:(1)焙烧(氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧、煅烧、烧结焙烧);(2)熔炼(造锍熔炼、还原熔炼、氧化熔炼、熔盐电解、反应熔炼,吹炼);(3)精炼(氧化精炼、氯化精炼、硫化精炼、电解精炼)。
湿法:(1)浸出按浸出的溶剂分为:碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出,等;按浸出的方式分为:常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出,等。
(2)净化:水解沉淀净化、置换净化、气体还原(氧化)净化,等。
(3)沉积:置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。
5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属6. 金属铝、铜、金、银的主要物理化学性质?铜的性质:物理性质铜呈玫瑰红色,特点是展性和延性好;导电、导热性极佳,仅次于银;无磁性;不挥发;液态铜流动性好等。
有色金属冶金学锌(一)

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锌的用途 镀锌:保护钢材和钢材制品. 锌能与许多金属形成性质优良的合金. 浇铸精密仪器. 高纯锌用来制造Ag-Zn电池。 在化学工业,锌可供制造颜料。 氧化锌用于橡胶业、木材防腐;冶金工
业,置换金;在湿法炼锌中用锌粉置换除 铜、镉等。
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根据浸出作业所控制的最终溶液酸度,锌焙 砂浸出分为中性浸出、酸性浸出和高温高酸 浸出(又称热酸浸出)。为了提高锌的浸出率 和整个生产流程的锌的回收率以及其他经济 技术指标,酸性浸出和热酸浸出带来的生产 问题集中在锌铁分离过程,因而湿法炼锌方 法又分为常规浸出法、热酸浸出黄钾铁矾法、 热酸浸出针铁矿法、热酸浸出赤铁矿法。在 20 世纪 80 年代,还发展了取消锌精矿焙烧 工艺的硫化锌精矿氧压浸出法。
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合理选择萃取剂和稀释剂是关键
萃取剂:能与被萃取物相结合,并 使被萃取物转入有机相的试剂。
稀释剂:在萃取过程中不与被萃取 物发生化学作用,只改变有机相的 物理性质。
稀释剂作用: 1、改变萃取剂浓度 2、改15
离子交换
在湿法冶金中,离子交换是从有价金属 的电解质溶液中提取金属的方法之一。 整个过程分二步进行:首先使溶液(料液) 与一种叫做离子交换剂的固态物质(树脂) 接触,于是离子交换剂便能以离子交换 形式从溶液中吸附同符号的离子;然后 经一次水洗后,紧接着加入淋洗剂,使 吸附在离子交换剂上的欲提取离子转入 淋洗液中,并加以回收。
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置换法。常用的置换剂是废铁屑以及溶液中 所含的主体金属。
离子交换法。离子交换过程适用于从稀溶液 (10 mg/l或更低)中提取金属。对于高于1%的 浓溶液,它是不适合的。离子交换过程通常 包括有吸附与解吸两个阶段。
有色金属冶金分析手册

有色金属冶金分析手册1. 引言有色金属冶金是一门对有色金属材料进行分析、测试和评估的技术与方法。
有色金属包括铜、铝、镁、锌等,它们广泛应用于航空、航天、电子、汽车等各个领域。
为了确保有色金属材料的质量和性能,需要进行全面和准确的分析。
本手册将介绍有色金属冶金分析的基本原理、常用技术和方法。
2. 有色金属冶金分析的基本原理有色金属冶金分析基于化学反应原理,通过对金属材料的成分和性质进行定量和定性分析。
其基本原理包括:2.1 氧化还原反应在有色金属冶金分析中,常常使用氧化还原反应来进行样品的处理和分析。
氧化还原反应涉及物质的电子转移和氧化态的变化,通过反应后产生的物质的变化来定量或定性金属的成分。
2.2 酸碱中和反应酸碱中和反应是在有色金属冶金分析中广泛应用的一种反应。
通过将酸性或碱性溶液与待测样品反应,通过改变 pH 值或生成沉淀进行分析。
2.3 光谱分析光谱分析是一种基于光的相互作用原理的分析方法。
在有色金属冶金分析中,常常使用原子吸收光谱、原子荧光光谱和光电离质谱等光谱分析方法进行金属成分的定量和定性分析。
3. 常用的有色金属冶金分析技术3.1 原子吸收光谱法原子吸收光谱法是通过测量金属元素对特定波长的光的吸收来定量金属元素的含量。
该方法具有操作简单、成本低和准确度高的特点,在有色金属冶金领域得到广泛应用。
3.2 原子荧光光谱法原子荧光光谱法是利用金属元素在电磁辐射作用下发生的荧光来进行金属成分的定量和定性分析。
该方法具有高灵敏度和高分辨率等优点,在有色金属冶金研究中应用较广。
3.3 X射线衍射法X射线衍射法是一种分析金属材料晶体结构的方法。
利用 X 射线与物质相互作用产生的衍射现象,可以测定金属中晶体结构的参数和定性的成分。
3.4 扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是一种用于观察和分析样品表面形貌和成分的仪器。
该方法可以进行高分辨率的成分分析,对有色金属冶金的研究有重要意义。
4. 有色金属冶金分析实验操作流程为了确保有色金属冶金分析的准确性和可靠性,需要进行标准化和规范的实验操作流程。
有色金属冶金课件

某锌矿的湿法冶炼技术改造
总结词
通过将原有的火法冶炼技术改造为湿法冶炼技术,有 效提高了锌的回收率和生产效率,降低了生产成本。
详细描述
该锌矿原有的冶炼技术为火法冶炼,但存在一些问题, 如锌的回收率不高、生产效率低下等。为了解决这些 问题,我们对冶炼技术进行了改造,将其变为湿法冶 炼。具体措施包括:采用新型高效的浸出和萃取设备 和技术、优化湿法冶炼工艺参数、采用新型高效的耐 腐蚀材料等。经过改造后,锌的回收率得到了显著提 高,生产效率也得到了较大提升,同时生产成本得到 了有效降低。
铝冶金化学反应:铝冶金主要涉及的 化学反应包括氧化还原反应、沉淀反 应和电化学反应。其中,氧化还原反 应是铝土矿中的氧化铝与碳反应生成 氧化铝和二氧化碳的过程;沉淀反应 是氧化铝与碳酸钠反应生成氢氧化铝 和碳酸钠的过程;电化学反应则是将 铝离子还原为金属铝的过程。
铝冶金物理过程:铝冶金物理过程包 括矿石破碎、磨细、浮选、熔炼、电 解等步骤。其中,矿石破碎是将大块 矿石破碎成小块,便于后续处理;磨 细是将矿石细磨成粉末,提高反应效 率;浮选是将矿石中的有用成分与杂 质分离;熔炼是将矿石中的氧化铝和 碳在高温下反应生成液态的氧化铝; 电解则是将液态的氧化铝在电流的作 用下还原为金属铝。
有色金属冶金课件
• 有色金属冶金概述 • 铜冶金
• 有色金属冶金的挑战与前景 • 有色金属冶金案例分析
目录
PART 01
有色金属冶金概述
定义与分类
定义
有色金属冶金是指通过一系列物理和 化学过程,从矿石或精矿中提取和纯 化有色金属及其化合物的过程。
分类
根据提取的金属种类,有色金属冶金 可分为轻金属冶金、重金属冶金、稀 土金属冶金等。
THANKS
有色金属冶金学—贵金属冶金

有色金属冶金学—贵金属冶金
金走向
碳 循 环
热活化再生是为了较彻底地除去不 能被解吸和酸洗除去的被吸附的 无机物及有机物杂质,多数金选 厂是定期地将酸洗、碱中和及水 洗涤后的解吸炭送入间接加热的 回转窑中在隔绝空气的条件下加 热至650℃,恒温30分钟,然后 在空气中冷却或用水进行骤冷。
有色金属冶金学—贵金属冶金
贵液提金的方法
(1)电解。解析液是 一种纯净的金、银氰 化物溶液。金的质量 浓度300~ 600g/m3, 解析液通过若干个装 有数对阴、阳极的电 解槽,电流密度 8~15A/ m2,槽压 2.5~3.5V, 金的沉积 99%以上。
有色金属冶金学—贵金属冶金
C、解析。 常压解析法:在85℃的常压下,用 NaCl和 NaOH各1%的溶液从载金炭上解析金,适用小 规模生产。1952年美国扎德拉发明的著名方法。 酒精解析法:在80 ℃和常压下,用NaCN0.1% 和 NaOH1%溶液,再加入体积分数为20%的 酒精作解析液。美国矿务局的海宁发明的方法
有色金属冶金学—贵金属冶金
5.4.1 难处理金矿的基本特征
难处理金矿的类型
矿石种类
难处理的原因
微粒浸染状金矿石 金呈微粒分布在石英脉石或硫化物中,磨矿困难,难于使金充分暴露而氰化
含铜金矿
氰化物消耗高,在金粒表面形成二次膜,阻碍溶解,氰化物溶液疲劳快
含锑金矿
在金粒表面生成致密的薄膜,明显减慢金的溶解速度
有色金属冶金学

有色金属冶金学前言轻金属:铝、镁、铍、钛、钾、钠、锂、钙、锶、钡等十余种金属重金属:铜、镍、钴、锌、锡、锑、汞等二十余种金属稀有金属:钨、钼、锆、铪、铌、钽、稀土金属等数十种金属贵金属:金、银、铂族金属等几种第一篇轻金属冶金学第一章氧化铝生产1.摩尔比(苛性比):溶液中Na2O浓度为135g/l,Al2O3为130g/l,则该溶液的摩尔比为MR=(135/130)*(102/62)=1.708。
式中的102和62分别为Na2O和Al2O3的分子量2.拜耳法生产氧化铝的主要工序包括:铝土矿原料准备、熔出、赤泥分离洗涤、分解、氢氧化铝分离洗涤、煅烧、蒸发和苛化3.拜耳法:是直接利用含有大量游离苛性钠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)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铝土矿。
4.铝土矿的溶出及影响因素:铝土矿的溶出通常是在高于溶液常压沸点的温度下用苛性碱溶液处理的化学反应过程,所以也叫“高压(高温)溶出”。
影响因素:铝土矿的矿物成分及其结构;溶出温度;循环母液碱浓度;配料摩尔比;搅拌强度5.单流法、双流法:在溶出流程上可分将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的“单流法”及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“双流法”6.赤泥分离洗涤过程步骤:赤泥料浆稀释;沉降分离;赤泥反向洗涤;溢流控制过滤7.铝酸钠溶液加种子分解:实际上应包括铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶8.含铝矿物的分子式(刚玉、三水铝石、一水铝石、明矾石、霞石):高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、刚玉Al2O3、三水铝石Al(OH)3、一水铝石AlOOH 、明矾石(K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3、霞石(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2。
现代冶金工艺学有色金属冶金卷

现代冶金工艺学有色金属冶金卷一级标题:现代冶金工艺学有色金属冶金概述二级标题:有色金属冶金的定义有色金属冶金是指利用化学和物理方法对非铁金属(除铁、钢以外的金属)进行提取、精炼和制造的工艺学。
二级标题:有色金属冶金的重要性有色金属在现代工业中占据着重要的地位,广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通信、建筑等各个领域。
有色金属冶金工艺的发展不仅关乎国家经济的繁荣,也对环境保护和资源利用起着至关重要的作用。
二级标题:有色金属冶金的分类根据金属的特性和冶炼工艺的不同,有色金属冶金可以分为铝冶金、铜冶金、镁冶金、锂冶金、钛冶金等多个领域。
一级标题:现代冶金工艺学有色金属冶炼技术二级标题:有色金属冶炼的基本流程有色金属冶炼的基本流程包括:矿石破碎、矿石选矿、矿石熔炼、产物精炼、冶金产物加工和成品制造等环节。
二级标题:常见的有色金属冶炼方法1.火法冶炼:包括焙烧、熔炼、吹炼等过程,常用于铜、铅、锌等金属的冶炼。
2.电解法冶炼:利用电解原理将金属从电解液中析出,常用于铝、镍、锡等金属的冶炼。
3.气体冶炼:利用气体在高温下与金属反应生成化合物,再通过加热分解提取金属,常用于钛、锂等金属的冶炼。
一级标题:现代冶金工艺学有色金属冶金技术的发展与应用二级标题:现代冶金工艺学的发展趋势1.绿色环保:减少污染物排放,提高资源利用率。
2.高效节能:引入先进设备和工艺,提高能源利用效率。
3.自动化控制:应用现代自动化控制技术,提高生产效率和冶炼质量。
二级标题:现代冶金工艺学在有色金属冶金中的应用1.高纯度金属制备:现代冶金工艺学的发展使得高纯度金属制备更加简便和高效。
2.新型合金材料研发:通过新的冶金工艺和工作流程,可以研发出更具特殊功能和性能的合金材料。
3.冶金废弃物的综合利用:通过现代冶金工艺学的应用,将冶金废弃物转化为有价值的资源。
一级标题:现代冶金工艺学有色金属冶金的挑战与前景二级标题:挑战1.能源问题:冶炼过程能源消耗大,如何在减少能源消耗的同时提高冶炼效率是一个巨大的挑战。
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第一部分铝1、有色金属的分类:答:轻金属重金属稀有金属贵金属。
轻金属(light metals):密度小于5.0,很高的化学活性,还原电位小于零用熔盐电解、金属热还原法来提取。
铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。
重金属(heavy metals):密度大于5.0,化学活性较低用火法冶金或湿法冶金方法来提取铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、汞、镉、铋等10种常用有色金属因产量大,用途广,价格低,称为常用有色金属或贱金属。
Al、Cu、Zn Pb、Ni、Mg、Sn、Sb、Ti、Hg。
贵金属(precious metals):由于化学活性低,又称惰性金属。
金(Au)、银(Ag)和铂族金属(Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru )。
稀有金属(rare metals):是一种习惯称呼,是沿用至今的一个历史名词;或在地壳中丰度小,天然资源少;或虽丰度大,赋存分散,经济提取难;或性质接近难分离成单一金属;或开发较晚,过去使用的较少。
稀有金属按元素物理化学性质、赋存状态,生产工艺以及其他一些特征,分为稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀有分散性金属、稀土金属和稀有放射性金属。
2、冶金方法:答:主要的有色金属冶金方法有火法冶金、湿法冶金、电冶金。
火法冶金:在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业,使其中的有色金属与脉石和杂质分开,获得较纯有色金属的过程。
包括原料准备、熔炼和精炼三个主要工序。
过程所需能源主要靠燃料燃烧供给,也有依靠过程中的化学反应热来提供。
湿法冶金:它是在常温(或低于100℃)常压或高温(100-300 ℃)高压下,用溶剂处理矿石或精矿,使所要提取的有色金属溶解于溶液中,而其它杂质不溶解,然后再从溶液中将有色金属提取和分离出来的过程。
主要包括浸出、分离与富集和提取过程。
电冶金:利用电能提取和精炼有色金属的方法。
A、电热冶金:利用电能转变成热能在高温下提炼有色金属,本质同火法冶金。
B、电化学冶金:用电化学反应使有色金属从所含盐类的水溶液或熔体中析出。
前者称为水溶液电解,可归入湿法冶金;后者称为熔盐电解,可归入火法冶金。
3、有色金属冶金主要单元过程:答:(1)焙烧:将矿石或精矿置于适当的气氛下,加热至低于它们的熔点温度,发生氧化、还原或其它化学变化的过程。
其目的是改变原料中提取对象的化学组成,满足熔炼或浸出的要求。
按控制的气氛不同,分为氧化焙烧,还原焙烧,硫酸化焙烧,氯化焙烧等。
(2)煅烧:将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解,除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程。
如石灰石煅烧为石灰;氢氧化铝煅烧成氧化铝,作电解铝原料。
(3)烧结和球团:将粉矿或精矿经加热焙烧,固结成多孔状或球状的物料,以适应下一工序熔炼的要求。
(4)熔炼:是指将处理好的矿石、精矿或其他原料,在高温下通过氧化还原反应,使矿物原料中有色金属组分与脉石和杂质分离为两个液相层即金属(或金属锍)液和熔渣的过程,也叫冶炼。
分为还原熔炼,造锍熔炼,氧化吹炼。
(5)火法精炼:在高温下进一步处理熔炼、吹炼所得的含有少量杂质的粗金属以提高其纯度。
种类:氧化精炼、硫化精炼、氯化精炼、熔析精炼、碱性精炼、区域精炼、真空冶金、蒸馏等。
(6)浸出:用适当的浸出剂(如酸、碱、盐等水溶液)选择性地与矿石、精矿、焙砂等矿物原料中金属组分发生化学作用,并使之溶解而与其它不溶组分初步分离的过程。
浸出又称浸取、溶出、湿法分解。
(7)液固分离:该过程是将矿物原料经过酸、碱等溶液处理后的残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相与固相的湿法冶金单元过程。
主要有物理方法和机械方法:重力沉降、离心分离、过滤等。
(8)溶液净化:将矿物原料中与欲提取的有色金属一道溶解进入浸出液的杂质金属除去的湿法冶金单元过程。
净液的目的是使杂质不至于危害下一工序对主金属的提取。
方法主要有:结晶、蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离等。
(9)水溶液电解:利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属而析出,或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极。
前者称为电解提取或电解沉积(简称电积),也称不溶阳极电解,如铜电积;后者以粗金属为原料进行精炼,称为电解精炼或可溶阳极电解,如粗铜、粗铅的电解精炼。
(10)熔盐电解:利用电热维持熔盐所要求的高温,又利用直流电转换的化学能自熔盐中还原金属,如铝、镁、钠、钽、铌的熔盐电解生产。
4、铝合金的种类:答:铸造铝合金:Al-Si,Al-Cu,Al-Mg,Al-Zn系和变形铝合金(加工用铝合金);铝的种类:用电解法或其它方法直接生产出来的纯铝称为原铝(99.7-98%)。
精铝:99.95-99.995%;高纯铝:99.9995-99.999%;超高纯度铝:99.9999-99.99999%。
5、现代铝工业三个主要生产环节:答:(1)从铝土矿提取纯氧化铝;(2)用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产铝;(3)铝加工。
辅助环节:(1)炭素电极制造(2)氟盐生产现代铝工业生产流程简图6、铝电解原理:答:现代铝工业生产,主要采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法,其中氧化铝是炼铝的原料,冰晶石是熔剂。
直流电通入电解槽,在阴极和阳极上发生电化学反应。
电解产物,阴极上是液体铝,阳极上是气体CO2(75-80%)和CO(20-25%)。
在工业电解槽内,电解质通常由质量分数为95%的冰晶石和5%的氧化铝组成,电解温度为950-970℃。
电解液的密度约为2.1g/cm3,铝液密度为2.3 g/cm3,两者因密度差而上下分层。
铝液用真空抬包抽出后,经过净化和过滤,浇铸成商品铝锭,纯度达99.5 -99.8%。
阳极气体中还含有少量有害的氟化物、沥青烟气和二氧化硫。
经过净化后,废气排入大气,收回的氟化物返回电解槽内继续使用。
7、铝土矿分类:答:铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿,是现代电解法炼铝的原料。
铝土矿的化学成分质量分数和主要矿物成分:答:我国铝土矿的特点高硅、高铝和低铁,为一水硬铝石型,矿石中铝硅比在4~7之间[m(Al2O3)/ m(SiO2)]。
福建、河南和广西有少量的三水铝石型铝土矿。
9、铝土矿质量评价标准:答:A、矿石类型;B、矿石中可溶性氧化铝含量。
可溶性氧化铝含量是由氧化铝总量减去由氧化硅生成羟基方钠石化合物所损失的氧化铝量。
铝土矿的可溶性(碱液溶出次序):三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型。
10、从铝土矿中提取氧化铝的方法:答:生产氧化铝的方法分为碱法(如拜耳法、烧结法、拜耳烧结联合法)、酸法和电热法。
工业应用的只有碱法。
用各种无机酸(硫酸、盐酸、硝酸)处理含铝原料时,原料中的氧化硅基本上不与酸起反应而残留在渣中。
得到的含铁铝盐酸性水溶液经除铁净化后,可通过不同的方法得到铝盐水合物结晶或氢氧化铝结晶,煅烧这些结晶得到氧化铝。
酸法分为硫酸法和盐酸法。
设备腐蚀、能耗高,尚未工业应用。
电热法也尚未工业应用。
拜耳法生产氧化铝占世界95%,主要采用三水铝石型铝土矿从铝土矿中提取铝的简要生产流程11、拜耳法:答:拜耳法原理:用苛性钠溶液(其质量浓度为130~350gNa2O/L)在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来,生成铝酸钠溶液,此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝,同时重新生成苛性钠溶液,供循环使用。
流程见下页拜耳法流程包括三个主要步骤:铝土矿溶出;铝酸钠溶液分解;氢氧化铝煅烧溶出:指把铝土矿中的氧化铝水合物(Al2O3·xH2O)溶解在苛性钠(NaOH)中,生成铝酸钠溶液。
Al2O3·xH2O + 2 NaOH = 2NaAlO2 + (x+1)H2OAl(OH)3 + NaOH = NaAl(OH)4AlOOH + NaOH + H2O = NaAl(OH)4分解:析出固体氢氧化铝2NaAlO2 + 4H2O = 2NaOH +Al2O3·xH2O (添加晶种Al2O3·3H2O)煅烧:Al2O3·3H2O = Al2O3 + 3H2O(高温1100℃)铝土矿的溶出率:赤泥:在铝土矿溶出过程中,铝土矿中的不溶物残渣,经沉降分离和洗涤过滤后排除。
在铝土矿溶出过程中,赤铁矿实际上也不溶于苛性钠溶液中,全部进入沉淀中,由于赤铁矿呈红色,沉淀物也呈红色,此种残渣称为赤泥,数量巨大铝酸钠溶液:铝酸钠溶液中的Na2O和Al2O3的比值,来表示溶液中氧化铝的饱和程度。
两种表示方法:A、采用物质的摩尔比n(Na2O)/n(Al2O3), 其中的Na2O是按苛性碱NaOH浓度计算,叫苛性比,符号αK 。
中国与俄罗斯B、采用物质的质量比m(Na2O)/ m(Al2O3), 符号为A/C,其中的Na2O按当量Na2CO3计算。
美国使用。
铝土矿的配入量αK= 1.5-1.7按所溶出溶液苛性计算,循环性碱液的αK=3.1-3.4。
铝土矿的溶出率计算公式:铝土矿中的含硅矿物在苛性碱溶液中有不同的溶解度,其中卵白石(SiO2·H2O)化学活性最大,最易溶解,在100℃以下,生成硅酸钠:SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O 此硅酸钠与铝酸钠溶液起反应生成含水铝硅酸钠沉淀。
在高压溶出的条件下,进入赤泥中的含水铝硅酸钠的组成大致相当于Na2O*Al2O3*1.7SiO2*nH2O(n可以大于2)。
从式可知,每1kg的SiO2要结合1kg的Al2O3和0.6kg的Na2O。
铝土矿中氧化铝的理论溶出率:n = [w(Al2O3) – w(SiO2)]/ w(Al2O3)×100%={[ A/S] – 1}/[A/S] ×100%=[1-1/(A/S)] ×100%式中A/S为铝土矿的铝硅比(质量比)∴ A/S越高,矿石越容易溶解,理论溶出率越高。
拜耳法流程12、拜耳-烧结联合法:答:特点:用于处理氧化铝与氧化硅质量比为5-7的中等品位铝土矿,其特点是用烧结法系统所得的铝酸钠溶液来补充拜耳法系统中碱损失。
形式:串联(美国、前苏联)、并联(前苏联)、混联(中国)(1)串联:先用拜耳法处理中等品位铝土矿,然后用烧结法处理拜耳法中留下来的赤泥中的氧化铝。
因为直接用拜耳法处理含氧化硅较高的中等品位的铝土矿时,会有较多的氧化铝和碱损失于赤泥中,如果将拜耳法赤泥配入所需碳酸钠和碱石灰后再进行烧结处理,就可以以铝酸钠的形式回收其中的氧化铝和碱,并把回收的铝酸钠溶液并入拜耳法系统,这就可以降低碱耗,提高氧化铝的总回收率,并用纯碱来补充拜耳法系统的苛性钠损失。
(2)并联法:以拜耳法处理高品位的铝土矿,同时以烧结法处理低品位的铝土矿的氧化铝生产方法。
(3)混联法:先用拜耳法处理高品位铝土矿,然后用拜而法赤泥+低品位铝土矿共同烧结的氧化铝生产方法。