镁和铝的冶炼
月日镁和铝的冶炼
月日镁和铝的冶炼发展现状
镁冶炼技术多样化
目前，镁冶炼技术已经实现了多样化，包括电解法、热还原法、 硅热还原法等，其中电解法是最常用的方法。
铝冶炼技术成熟
铝冶炼技术已经非常成熟，主要采用电解法，包括预焙烧、熔盐 电解等环节。
产能过剩
由于市场竞争激烈和环保要求的提高，目前镁和铝的冶炼产能过 剩，需要加强产业结构调整和升级。
需求增长
随着经济的发展和下游行业的增长，镁和铝的冶炼行业面临着需求 增长的压力，需要加强技术创新和提高产品品质，满足市场需求。
05
月日镁和铝的冶炼生产工 艺流程图与设备介绍
月日镁和铝的冶炼生产工艺流程图
要点一
镁冶炼工艺流程图
要点二
铝冶炼工艺流程图
包括白云石矿的煅烧、石灰石矿的煅烧、原矿的粉碎、 配料、熔炼、镁合金熔炼、镁合金的浇铸等步骤。
镁的冶炼过程
将氧化镁或氯化镁加入熔融炉中， 通电进行熔融；
将生成的金属镁通过铸造或挤压等 方式制成不同规格的产品；
通过电解作用将熔融状态的氧化镁 或氯化镁分解成金属镁；
对产品进行精炼、除杂等处理，得 到高纯度的金属镁。
02
铝的冶炼
铝的性质和用途
耐腐蚀性
铝表面易形成致密的氧化膜，具有良好 的耐腐蚀性，因此在许多领域中得到广
月日镁和铝的冶炼
2023-11-07
contents
目录
• 镁的冶炼 • 铝的冶炼 • 月日镁和铝的冶炼比较 • 月日镁和铝的冶炼发展现状与趋势 • 月日镁和铝的冶炼生产工艺流程图与设备
介绍
01
镁的冶炼
镁的性质和用途
镁的性质
镁是一种轻质、有延展性的银白色金属，具有高度反应性，主要用于合金制 造、烟花爆竹、航空航天等领域。
镁和铝的冶炼
石灰乳 CaO
煅烧
HCl Cl2
分解
MgCl2溶液
蒸发 结晶
Mg
电解
MgCl2· 2O 6H
MgCl2
贝壳 请写出上述过程中所涉及到的化学方程式
一、从海水中提取镁
煅烧贝壳： CaCO3====CaO + CO2
煅烧
制取石灰乳： CaO +H2O==Ca(OH)2 制取氢氧化镁： MgCl2+ Ca(OH)2==Mg(OH)2 +CaCl2 制取氯化镁晶体： Mg(OH)2+2HCl+4H2O==MgCl2.6H2O HCl 制取无水氯化镁： MgCl2.6H2O==== MgCl2+ 6H2O
镁和铝的冶炼
镁合金仪器箱
用镁合金做车架的捷安特自行车
奥迪轿车镁合金外壳
金属的冶炼
自然界中的金属大都以化合态存在 用化学的方法把化合态的金属变成游离态
要考虑的问题
提富原 纯集料 和的
炼合 方适 法的 冶
如 何 精 炼
1、写出下列过程的化学方程式 加热氧化汞得到汞；用一氧化碳和硫酸工 业废渣炼铁；用铝粉还原氧化铬；电解熔 融氯化钠 2HgO == 2Hg + O2↑
Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 Cr2O3+2 Al == 2Cr+Al2O3 电解 2NaCl====2Na+Cl2↑
高温 高温
金属冶炼的一般方法
1、热分解法：2HgO 2Hg+O2↑ 、 2Ag2O 4Ag+O2↑ 2、还原法：热还原法： （使用H2 、C、CO或“用活泼金属”还原） CuO+H2 Cu+H2O CuO+CO Cu+CO2 2CuO+C 2Cu+CO2↑ 2Al+Fe2O3 2Fe+ Al2O3 湿法冶金：Fe+CuSO4= FeSO4+Cu 3、电解方法: 2Al2O3 4Al+3O2↑ MgCl2 Mg+Cl2↑ 4、生物冶金：含硫的铜矿→硫酸铜→炼铜
钾钙钠镁铝锌铁锡铅氢铜汞银铂金冶炼方法
钾钙钠镁铝锌铁锡铅氢铜汞银铂金冶炼方法
一、矿石选矿
矿石选矿是指从矿石中分离出有用元素的程序，是冶炼过程的第一步。
按照比重进行湿选，将有用金属部分及其杂质在特定浓度的反流药液中浮
选出来，也可将混入碱金属的多元素矿石放入高温的酸浴中进行分离，将
多元素矿石中比较轻的金属元素沉淀出来。
二、初步精炼
初步精炼加工是指将金属原料进行加热分离，将金属中杂质的元素分
离出来，从而获得纯粹的金属元素。
有时也可能经过熔融精炼技术，将金
属元素中的杂质剔除下来，以获得纯度较高的金属元素。
三、精细精炼
精细精炼是指将受熔融精炼加工后，仍含有少量杂质的金属元素，进
行进一步分离提纯的过程。
常用的精细精炼方法有气相沉淀法、蒸馏法、
离子交换法等。
四、冶炼技术应用
1.碱熔法冶炼钾、钙、钾和镁等金属：碱熔法是一种热分离的冶炼方法，将金属元素放入含碱的高温熔池中，经过碱溶解，金属元素易溶于碱液，杂质和有害元素沉淀在池底，达到分离提纯的目的。
2.电解冶炼钠、铝等金属：将金属原料放入含有其他电解质的电解槽中，金属元素在电场中碳极中还原，形成金属晶体。
镁铝及其化合物(1)概要
反应现象:镁条剧烈燃烧,放出大量的热，发出耀
眼的白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有 熔融物落入沙中。
高温
Fe2O3+2Al === 2Fe + Al2O3
铝热剂 问题 1、镁条的作用是什么？
2、氯酸钾的作用是什么？ 结论:铝也是还原剂,在一定的条件下与某些金属
氧化物反应，把其中的金属还原成单质。所以一些 活泼的金属也可作还原剂。
O2
具有抗腐蚀的性能
点燃
点燃
2Mg+ O2 = 2MgO 4Al+ 3O2 = 2Al2O3
点燃
N2 3Mg+ N2 = Mg3N2
质
加热
反 S Mg+ S = MgS
加热
2Al+ 3S =Al2S3
应
点燃
点燃
Cl2 Mg+Cl2 = MgCl2
2Al+ 3Cl2 = 2AlCl3
与 氧
H2O Mg+2冷H水2O反应=△缓M慢g(OH)2↓+2HA2l↑+6H冷2O水△几= 乎2A不l(反O应H)3 ↓+3H2↑
Al(OH)3+OH-=AlO2ˉ+2H2O
类别 主要用途
中强碱,水溶液能够使酚 酞变红
两性氢氧化物
制MgO和镁盐 制备Al2O3和净水剂,治疗胃酸
实验室 制法
Mg2++2OHˉ = Mg(OH)2↓Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3
↓+Biblioteka NH4+ 其它方法思考:
（1）Al(OH)3为何既能与酸又能与强碱液反应？
4、镁、铝的制备及用途
镁、铝、铜及其化合物 金属冶炼
镁、铝、铜及其化合物金属冶炼一、镁、铝单质的性质1．镁、铝的结构和存在镁、铝分别位于元素周期表的第三周期ⅡA族和ⅢA族，原子结构示意图为和，它们都是活泼的金属，在自然界中全部以化合态的形式存在。
铝是地壳中含量最多的金属元素。
2．金属铝的物理性质银白色有金属光泽的固体，有良好的延展性、导电性和导热性等，密度较小，质地柔软。
铝的熔点比镁高，硬度比镁大。
3．对比掌握镁、铝的化学性质铝镁与非金属反应能被Cl2、O2氧化2Mg＋O2=====点燃2MgO 3Mg＋N2=====点燃Mg3N2与水反应反应很困难能与沸水反应Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2＋H2↑与酸(H＋)反应能与H＋反应产生H2反应速度比Al快Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑与碱反应能溶于强碱溶液产生H2不反应与某些氧化物反应能与Fe2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物发生铝热反应能在CO2中燃烧：2Mg＋CO2=====点燃2MgO＋C问题思考铝的化学性质用以下转化关系表示写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
答案 4Al ＋3O 2=====△2Al 2O 3 2Al ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋Al 2O 3 2Al ＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2↑2Al ＋2OH －＋2H 2O===2AlO －2＋3H 2↑ 4．铝的制备(1)铝土矿――→提纯Al 2O 3。
镁、铝、铜及其化合物 金属冶炼
C.镁铝合金既可完全溶于过量盐酸又可完全溶于过量NaOH溶液
D.依据铝热反应原理，能发生反应2Al＋3MgO
高温 =====
3Mg＋Al2O3
解析 虽然铝在地壳中的储量非常丰富，但都是以化合态的形式存在， 古代没有冶炼金属铝的技术，A错误； Mg不能溶于NaOH溶液，C错误； Mg的金属性比Al强，故Al与MgO不能发生铝热反应，D错误。
错因：_M_g_与__N__2_反__应_生__成__M__g_3_N_2_，__故__M__g_不__能__在__N_2_中__冷__却__。 (3)Al2O3的熔点高，可作耐高温材料，实验室可用氧化铝坩埚熔化NaOH、
Na2CO3固体等( × )
错因：_A_l_2_O_3_能__与__碱__反__应__，__所__以__不__能__用__铝__坩__埚__熔__化__N_a_O_H__固__体__。
不反应
与某些氧 与Fe2O3的铝热反应：_2_A_l_＋__F_e_2O__3 能在CO2中燃烧：_2_M_g_＋__
化物反应 _=高_=_=温_=_=_2_F_e_＋__A_l_2O__3_
_C_O_2_=_点=_=_燃=_=_2_M__g_O_＋__C__
4.镁、铝的冶炼
Mg：M__g_C__l2_(熔__融__)_=_电=_=_解=_=_M__g_＋__C_l_2↑__； Al：_2_A_l_2O__3(_熔__融__)_=冰_=电_=晶_=解_石=_=_4_A_l_＋__3_O_2_↑___。
能与非
化膜
_白___光
金属单
②与氯气加热反应：_2_A__l＋__3_C__l2__ ②与氮气反应：_3_M__g_＋__N_2_
高二化学镁和铝的冶炼试题
高二化学镁和铝的冶炼试题1.用一张已除去表面氧化膜的铝箔紧紧包裹在试管外壁(如图)，将试管浸入硝酸汞溶液中，片刻取出，然后置于空气中，不久铝箔表面生出“白毛”，红墨水柱右端上升。
根据实验现象判断下列说法错误的是()A．实验中发生的反应都是氧化还原反应B．铝是一种较活泼的金属C．铝与氧气反应放出大量的热量D．铝片上生成的白毛是氧化铝和氧化汞的混合物【答案】D【解析】将铝箔浸入硝酸汞溶液中，发生反应2Al＋3Hg2＋===3Hg＋2Al3＋，该反应属于氧化还原反应。
反应后有金属汞附在铝箔上，铝比汞活泼。
在空气中，铝易与O2反应4Al＋3O2===2Al2O3，该反应也是氧化还原反应。
有汞存在时，铝更易反应，由红墨水的右端上升可推断，该反应放热，使试管内压强增大。
汞化学性质稳定，在常温下不与O2反应【考点】考查金属铝的性质、氧化还原反应以及反应热的有关判断点评：该题是高考中的常见考点，属于中等难度的试题。
试题设计新颖，针对性强，有利于考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。
2.海水中镁的总储量约为1.8×1015吨，而目前世界上利用的镁60%来自海水。
如图是海水提取镁的工艺流程图。
根据上面的图示，回答下列问题：(1)请写出海水提取镁的工艺流程中属于分解反应的一个化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)工业上采用电解熔融MgCl2的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为：________________________________________________________________________。
(3)上述制备镁的工艺流程中，适合循环经济的做法是________________________________________________________________________。
化工生产中的镁、铝冶炼流程分析
化工生产中的镁、铝冶炼流程分析1．从海水中提取镁的流程分析(1)流程：(2)主要化学反应：①制石灰乳：CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑、CaO ＋H 2O===Ca(OH)2；②沉淀Mg 2＋：Mg 2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2＋Ca 2＋；③制备MgCl 2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl 2＋2H 2O ；④电解MgCl 2：MgCl 2(熔融)Mg ＋Cl 2↑。
2．从铝土矿中冶炼铝的两个流程流程一：碱溶法①Al 2O 3＋2OH －===2AlO －2＋H 2O ，SiO 2＋2OH －===SiO 2－3＋H 2O ；③AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3，SiO2－3＋2CO2＋2H2O===H2SiO3↓＋2HCO－3。
(2)步骤③中不用盐酸(或H2SO4)酸化的理由是因为AlO－2与酸反应生成的Al(OH)3具有两性，可溶于强酸，不易控制酸的量；CO2廉价而且生成的副产物NaHCO3用途广泛，经济效益好。
(3)步骤④中得到较纯的Al2O3，可能含有SiO2杂质，在电解时它不会影响铝的纯度的原因：由于SiO2的熔点很高，在加热到1 000 ℃左右时不会熔化，因而不影响铝的纯度。
流程二：酸溶法讨论回答下列问题：(1)写出①、②中可能发生反应的离子方程式。
①Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O；②Al3＋＋4OH－===AlO－2＋2H2O，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
(2)步骤②中不用氨水沉淀Fe3＋的原因：Al(OH)3只能溶于强碱，不能溶于氨水，用氨水不能将Fe(OH)3和Al(OH)3分离。
练一练1．目前世界上60%的镁是从海水中提取的。
已知海水提取镁的主要步骤如下：(1)关于加入试剂①作沉淀剂，有以下几种不同方法，请完成下列问题。
) ；(二) ；(三) ；(四) 。
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二单击、此铝处编的辑冶母版炼标：题样式
2. 从铝土矿制备铝的生产流程：
① 碱溶法：
Al2O3 过量NaOH Fe2O3除去
溶液
Fe2O3 过滤① SiO2
NaAlO2 Na2SiO3 过量盐酸 NaOH 过滤②
溶液
H2SiO3除去
滤液
AlCl3 NaCl 过量氨水
写出各步过程涉 及的化学反应式
Al
【问题2】 写出沉淀池中发生的化学反应方程式。沉淀池
中制得的Mg(OH)2沉淀混有什么杂质？应怎样除去？
加入MgCl2溶液，充分搅拌过滤，沉淀用水洗涤。
【问题3】 如何由MgCl2溶液中制得MgCl2·6H2O晶体？如 何由MgCl2·6H2O制得无水氯化镁？
加热浓缩MgCl2溶液，冷却结晶、过滤；在HCl气氛中加热晶体。
电解
2Al2O3
4Al + 3O2↑
电解
2NaCl
2Na + Cl2↑
电解
MgCl2
Mg + Cl2↑
适用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等强还原性金属。
引单击言此：处编金辑属母版的标冶题样炼式
④ 其他方法：
湿法冶金 CuSO4 + Fe == FeSO4 + Cu
此外，Au、Pt以单质极少量存在于自然界，可采 用物理方法获得，无需冶炼。
在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具 。而他为 客人提供的是金制的餐具。
门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰， 奖品是一只铝制奖杯。
1885年，在美国首都华盛顿特区落成的华盛顿纪念碑上的顶 帽也是用金属铝制造的。
尽管铝是地壳中含量最高的金属，但限于当时的金属 冶炼条件，要把铝从矿石中提炼出来，是极其困难的。
HCl 溶液
过滤③
Al(OH)3
通电
△
⑤
Al2O3
④
二单击、此铝处编的辑冶母版炼标：题样式
① Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O
SiO2 + 2NaOH == Na2SiO3 + H2O
② NaAlO2 + 4HCl == AlCl3 + NaCl + H2O
Fe2O3 + 3CO 高温 2Fe + 3CO2
高温
WO3 + 3H2
W + 3H2O
Cr2O3 + 2Al 高温 2Cr + Al2O3
TiCl4 + 4Na 高温 Ti + 4NaCl
引单击言此：处编金辑属母版的标冶题样炼式
③ 电解法：
活泼金属的阳离子氧化性很弱，一般还原剂难以 将它们还原为金属。
单本击节此处要编点辑母版标题样式
1. 镁的冶炼 2. 铝的冶炼 3. 镁和铝的性质
一单击、此镁处编的辑冶母版炼标：题样式
【资料卡片】镁的用途与地位
镁是重要的战略物质，由于它具有质量轻并能 在空气中稳定存在等优点，用于制造火箭和导弹上 的多种原件，世界上金属镁的生产量与战争有着密 切的关系。从海水中制取金属镁的年产量在第二次 世界大战前不超过2万吨，战时年产量超过20万吨， 战后年产量则降为3万吨。近些年来，在机械制造 工业上，金属镁有代替钢、和锌等金属的趋势。
3Na + AlCl3(熔融) == 3NaCl + 3Al
二单击、此铝处编的辑冶母版炼标：题样式
1. 铝的存在：
铝元素占地壳总量的7.45％，是 地壳中含量最高的金属元素。
铝元素在自然界以化合态形式存 在，主要存在于铝土矿中。
铝土矿的成分
主要成分：Al2O3 少量：Fe2O3、SiO2等杂质
Hale Waihona Puke 要从铝土矿中提取铝，必须先制备较纯的氧化铝
2. 金属冶炼的反应原理：
利用氧化还原反应，使金属化合物中的金属离子 得到电子还原成金属单质：
根据Mn+氧化性的不同，常用的有三种冶炼方法。
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb Cu Hg Ag
电解法
热还原法
热分解法
引单击言此：处编金辑属母版的标冶题样炼式
① 热分解法：
不活泼金属的阳离子氧化性强，加热时可从化合 物内部获得电子被还原成单质。
2. 从海水中提取镁的生产流程：
海水 石灰乳
Mg(OH)2 MgCl2溶液
HCl Cl2 Mg
贝壳 CaO
MgCl2·6H2O
MgCl2
【问题1】请写出上述过程中所涉及到的化学方程式。
一单击、此镁处编的辑冶母版炼标：题样式
1.贝壳煅烧成石灰： CaCO3 =高=温 CaO + CO2↑
2.石灰制成石灰乳： CaO + H2O == Ca(OH)2（石灰乳）
3.石灰乳加入海水沉淀池中得到氢氧化镁沉淀： Ca(OH)2 + MgCl2 == Mg(OH)2↓ + CaCl2
4.氢氧化镁与盐酸反应: Mg(OH)2 + 2HCl == MgCl2 + 2H2O
5.电解熔融的氯化镁可以得到金属镁： MgCl2 电=解= Mg + Cl2
一单击、此镁处编的辑冶母版炼标：题样式
2HgO △ 2Hg + O2↑ 2Ag2O △ 4Ag + O2↑
适用于金属活动性顺序表中位于铜后面的金属。
引单击言此：处编金辑属母版的标冶题样炼式
② 热还原法：
大多数金属（顺序表中Al到Hg之间的元素）可 以用强还原剂，在加热条件下还原。常用的还原剂有： C、CO、H2、活泼金属（如Na、Mg、Al）等。
一单击、此镁处编的辑冶母版炼标：题样式
1. 镁的存在：
镁是海水中浓度占第三位的元素。镁在海水中 的浓度为0.129%，仅次于氯和钠，整个海洋中 含有约1800亿吨镁。海水中的镁，主要是以 MgCl2和MgSO4的形式存在。
【思考与讨论】海水中的镁如何提炼？请设计合理 的冶炼方法。
一单击、此镁处编的辑冶母版炼标：题样式
化学技术与生活模块 专题三 从自然资源到化学品
引单击言此：处编金辑属母版的标冶题样炼式
1. 从金属矿中提炼金属的一般步骤：
① 矿石的富集： 除去杂质提高矿石中有用成分
的含量。
② 冶炼： 利用氧化还原反应，在一定条件下，用
还原剂把金属离子还原为金属单质。
③ 精炼： 采用一定的方法，提炼纯金属。
引单击言此：处编金辑属母版的标冶题样炼式
【问题4】为何不通过电 解MgO制备镁？
氧化镁熔点高（2800℃） 使氧化镁熔化能耗大，生 产成本高。
【问题5】整个生产流程中 循环使用的物质是_氯__气__
二单击、此铝处编的辑冶母版炼标：题样式
【资料卡片】铝的化学史话
在19世纪，铝是一种珍贵的金属。人们最初得 到的铝粒如同珍宝，它的价格比黄金还贵。