7铝冶金
铝铜冶金及现代冶金技术
铝铜的物理性质
铝
纯铝的密度较小，约为2.7克/立 方厘米，具有良好的导电性和导 热性，且易于加工。
铜
纯铜的密度较大，约为8.96克/立 方厘米，具有良好的导电性和导 热性，易于加工和延展。
铝铜的化学性质
铝
铝是活泼金属，易于与氧、硫、氯等 元素反应生成氧化物、硫化物和卤化 物。
铜
铜是中等活泼金属，与酸反应生成相 应的盐和氢气，与氧、硫等元素反应 生成氧化物和硫化物。
05 铝铜冶金的发展趋势与挑战
环保要求对铝铜冶金的影响
环保法规日益严格
随着全球环保意识的提高，各国 政府对铝铜冶金行业的环保要求 越来越严格，企业需要加大环保 投入，降低生产过程中的污染排
放。
资源循环利用
为了实现可持续发展，铝铜冶金 行业需要加强资源循环利用，提 高原材料的利用率，减少对自然
资源的依是一个庞大的产业链，涉及采矿、冶炼、 加工等多个环节。该行业的繁荣能够带动相关产业的发 展，促进区域经济的增长。
保障国家安全
铝和铜是战略性资源，对于国家的经济发展和国防建设 具有重要意义。铝铜冶金行业的发展有助于保障国家资 源安全，维护国家利益。
铝铜冶金的历史与发展
铝铜冶金特点
铝铜冶金具有高能耗、高污染的特点，同时其生产过程需要大规模的设备和投 资。然而，铝和铜是现代工业不可或缺的重要金属，应用广泛，因此铝铜冶金 行业一直保持着持续的发展。
铝铜冶金的重要性
01
满足工业需求
铝和铜是现代工业的重要原材料，广泛应用于建筑、电 子、交通、电力等领域。铝铜冶金行业为这些领域提供 了必要的金属材料，支撑了各行业的持续发展。
炼钢
将生铁通过氧化和脱碳等 反应，转变为钢的过程， 通常在转炉或平炉中进行。
《有色冶金概论》课程标准
《有色冶金概论》课程标准课程代码：00531101适用专业：冶金技术学时：32学分：2开课学期：第三学期第一部分前言1.课程性质与地位现代冶金通常把金属分为黑色金属和有色金属，铁、铬、锰三种金属称为黑色金属，其余金属称为有色金属。
按有色金属的比重，化学特性，自然界的分布情况以及习惯称呼，有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属和半金属五类。
《有色冶金概论》是高职冶金技术专业的一门专业基础课程。
本课程旨在让冶金技术专业学生全面了解，且并初步掌握现代工农业生产各行业较常用的十五种有色金属的物理、化学性质，矿物组成及冶金提取方法，重点培养学生的专业通识能力，是培养学生专业应用能力和冶金技术职业岗位能力的基础。
学生在学完《冶金基础化学》、《冶金制图》、《金属学及热处理》等课程的基础上，并通过认识实习后学习本课程，是后续课程《铝冶金》、《铝冶金》、《锌冶金》、《贵金属冶金技术》的基础。
2.课程的设计思路《有色冶金概论》课程是鉴于有色金属种类多、冶炼方法各异而开设的一门专业基础课。
本课程标准在设计上本着懂理论，重应用的总体思路，突出体现职业教育的技能型，应用性特色，注重培养学生的理论应用于实践的能力。
紧密结合企业岗位需求并考虑其与后续开设课程的关系进行课程内容的选取与组织。
主要介绍铜冶金、镍冶金、铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金、钨冶金、钛冶金及有色冶金中的综合回收。
鉴于我专业后续课程开设铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金，本课程重点介绍铜冶金、镍冶金、锡冶金、钨冶金和钛冶金。
在课程内容的设计上按有色冶金的种类设计10个学习单元，每个单元按金属的性质和用途、生产原料、冶炼方法、生产原理、工艺过程进行内容介绍。
本课程紧密结合生产实践，通过案例教学，启发引导教学，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的主体作用，充分调动学生的积极性、主动性，重在培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。
第二部分课程目标1.知识目标（1）掌握典型有色金属的物理化学性质、生产原料和冶炼方法；（2）理解典型有色金属冶炼的原理；（3）掌握典型有色金属冶炼的工艺过程；（4）了解有色冶金中有价金属的回收方法。
第二节-铝冶金与熔炼
生产过程自动化；节省能量， 如，采用流态化焙烧；生产 砂状氧化铝，满足烟气干式 净化需要。
（二）碱石灰烧结法
对铝硅比<4的铝土矿，碱石灰烧结 法几乎是唯一得到实际应用的方法。 我国铝土矿大多铝硅比不高。 1．原理 （1）铝土矿、苏打(Na2CO3)、石灰混 合 （2）1200℃烧结：SiO2与CaO化合成 不 溶 于 水 的 原 硅 酸 钙 (2CaO·SiO2) ； Al2O3 与 Na2CO3 化 合 生 成 可 溶 于 水 的 NaAlO2(或Na2O·Al2O3)。 （3）稀碱溶液浸出：NaAlO2进入溶液 、与2CaO·SiO2分离。
③ 溶液温度
浓度、 k 一定时，T↓→稳定性↓
④ 结晶核心和搅拌作用
细小的Al(OH)3的加入和搅拌，加速 速铝酸钠溶液分解。 对于制备的铝酸钠溶液
当Al2O3～(145±5)g/L、 k 1.7、
T<100℃，溶液不稳定。越接近30℃、
过饱和程度越大。此时，加入Al(OH)3 晶种、并机械搅拌，过饱和铝酸钠溶
Al2O3·H2O500-550℃γ- Al2O3+ H2O (1.1.2.10)
γ- Al2O3 900℃开始α- Al2O3
(1.1.2.11)
反应(1.1.2.11)要在1200℃维持足够长时间,
才能获得适合电解要求的α- Al2O3 。 煅烧温度高、能耗大，一般采用带冷却机的
回转窑，以重油、煤气为燃料。最大的窑为
(1.1.2.26)
反应（1.1.2.25）将分解产生的NaOH中和，使反应持续进行。沉淀过滤、洗
涤送煅烧，母液蒸发后返回烧结配料。
四、金属铝的生产
铝电解法冶金技术
优化电解工艺，降低铝电解过程中的温室气体排 放。
废弃物资源化利用
对电解过程中产生的废渣、废气进行资源化利用 ，减少对环境的负担。
能源效率提升
提高电解过程的能源利用效率，降低能耗，减少 对化石能源的依赖。
市场竞争与产业升级
产业集中度提升
通过兼并重组等方式，提高铝电解产业的集中度，优化资源配置 。
品质量和产量。
混合质量控制
03
对混合后的原料进行质量检测，确保其满足生产要求。
铝电解过程
电解槽设计
根据工艺要求设计电解槽，选择合适的电解液和电极 材料。
电解温度控制
保持电解过程的温度稳定，以获得最佳的电解效果。
电流密度与电压控制
根据生产要求，控制电解过程中的电流密度和电压。
残渣处理与回收
1 2
残渣分离
生产能力强
铝电解法具有大规模生产的能力 ，是全球范围内生产铝的主要方 法。
适用范围广
该技术适用于不同品位和类型的 铝土矿。
铝电解法冶金技术的优缺点
• 技术成熟：经过多年的研究和改进，铝电解法技术已经非 常成熟，生产效率高。
铝电解法冶金技术的优缺点
能耗高
铝电解法冶金技术的能耗较高， 占整个生产成本的30%以上。
总结词
电源系统为铝电解法冶金技术提供电能，确保电解反应的稳定进行。
详细描述
电源系统包括变压器、整流器和控制系统等设备。变压器用于将电网电压升高或降低以满足电解工艺 需求，整流器则将交流电转换为直流电，控制系统则用于监测和控制电流、电压等工艺参数，保证电 解过程的稳定和安全。
PART 04
铝电解法冶金技术应用与 案例
将电解过程中产生的残渣与电解质进行分离。
铝合金粉末冶金的研究及应用
铝合金粉末冶金的研究及应用随着科技的进步和工业现代化的推进，人们的日常生活中越来越多的物品采用了铝合金材料。
铝合金的优点是轻质、耐腐蚀、抗氧化、导热性好等等。
其中，铝合金粉末冶金技术是制造铝合金物品的重要方法之一。
一、铝合金粉末冶金的概述铝合金粉末冶金（Powder Metallurgy，PM）是一种利用粉状金属制造零部件的工艺技术。
该方法生产的零件密度高、材料均匀，能在铝合金材料的研究和开发中起到重要作用。
铝合金粉末冶金生产过程主要包括烘干、筛选、混合、压制、烧结等多个工序。
其中，为了保证材料的均匀性，混合环节的控制很关键。
同时，烧结工序也是制造高品质铝合金材料的重要工序。
二、铝合金粉末冶金的应用铝合金粉末冶金技术在许多领域中都有广泛的应用。
以下列举一些主要应用：1.汽车制造：铝合金粉末冶金技术生产的零部件密度高、强度大，适合应用于汽车轻质化的要求。
2.航空制造：航空器结构的高温、高强度、高刚性及耐腐蚀等多重特殊要求，铝合金粉末冶金技术生产的材料可以满足这些要求。
3.医疗器械和电子领域：铝合金粉末冶金材料具有良好的生物相容性和振动防护性能，可用于制造人类接触材料，如人工关节、牙科植入物等。
除此之外，铝合金粉末冶金技术在计算机行业、建筑业、船舶制造等领域也有广泛的应用。
三、铝合金粉末冶金技术的发展和前景铝合金粉末冶金技术，在其其他领域的应用得到迅速发展和广泛应用的基础上，其研究和应用也逐步升级。
特别是随着高技术和智能化的应用，国内外铝合金粉末冶金技术也进一步提高和发展，成为新材料和科技的重要领域。
在当前的国际环境下，在“新能源、新技术、新材料”的背景下，铝合金粉末冶金技术发展具有广泛而重要的应用前景。
同时，铝合金粉末冶金技术也将成为我国未来工业发展的重要方向。
总之，铝合金粉末冶金技术的研究和应用在现代工业制造中具有重要意义。
随着科技的不断进步，其应用领域也在不断扩展，为我们的生活和经济发展带来更丰富的选择。
有色冶金基础知识（二篇）
有色冶金基础知识1铸造铝合金（1）铝合金的性能及应用铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而比强度则较高。
因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。
铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。
纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。
纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。
铝合金具有良好的铸造性能。
由于熔点较低（纯铝熔点为660.230C，铝合金的浇注温度一般约在730～750oC左右），故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。
铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，放流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。
（2）铸法铝合会的分类、牌号铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金（分别以YL和ZL表示）。
在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金、造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铅锌合金（分别以ZL1xx，ZL2xx，ZL3xx和ZL4xx表示），在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。
表3中列出了铸造铝合金国家标准所包括的几种铝合金的牌号。
表3铸造铝合金的牌号见表2铸造铜合金铸造铜合金是工业上广泛应用的一种铸造合金材料。
铜基合金因具有良好的对淡水、海水及某些化学溶液的耐蚀性能而大量用于造船及化学工业。
铜基合金又由于具有良好的导热性及耐磨性，故也常用于制造各种机器上承受重负荷及高速运转轴的滑动轴瓦轴套等。
铸造铜合金分为两大类，即黄铜与青铜。
黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。
粉末冶金材料牌号
粉末冶金材料牌号
目前市场上常见的粉末冶金材料牌号有很多，以下是其中一些常见的
粉末冶金材料牌号。
1.高速钢：M2、M35、M42等是常见的高速钢牌号，它们具有优秀的
耐磨性和耐热性能，适用于切削工具和冲击工具等领域。
2.不锈钢：316L、304L、410L等是常见的不锈钢粉末冶金材料牌号，它们具有耐腐蚀性能和优异的力学性能，广泛应用于航空航天、汽车、化
工等领域。
3.铝合金：AlSi10Mg、Al7075等是常见的铝合金粉末冶金材料牌号，它们具有较高的强度、硬度和耐磨性能，广泛应用于航空航天、汽车、船
舶等领域。
4.铜合金：CuNi10、CuCrZr等是常见的铜合金粉末冶金材料牌号，
它们具有良好的导电性、导热性和耐磨性能，广泛应用于电子器件、汽车、船舶等领域。
5.铁基材料：FC-0205、FC-0208等是常见的铁基粉末冶金材料牌号，它们具有良好的机械性能和耐磨性能，广泛应用于汽车、机械设备等领域。
6.硬质合金：YG6、YG8等是常见的硬质合金粉末冶金材料牌号，它
们具有优异的硬度和耐磨性能，广泛应用于切削工具、矿山设备等领域。
7.钼钨合金：Mo70W30、Mo60W40等是常见的钼钨合金粉末冶金材料
牌号，它们具有较高的熔点和优异的耐热性能，广泛应用于航空航天、化
工等领域。
8.钛合金：Ti-6Al-4V、Ti-3Al-2.5V等是常见的钛合金粉末冶金材料牌号，它们具有较好的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
以上是一些常见的粉末冶金材料牌号，每种材料具有不同的特性和应用领域。
随着技术的进步和应用的不断拓展，粉末冶金材料的牌号也在不断增加和更新。
冶金工艺流程
冶金工艺流程冶金工艺流程是指利用矿石通过一系列的物理和化学处理操作，获得金属产品的过程。
下面是一个冶金工艺流程的示例，以铝的冶炼工艺为例。
首先，该流程从铝矾石的采矿开始。
铝矾石是一种含有铝元素的矿石，其主要成分是氧化铝和硫酸盐。
采矿工作通常包括矿石的开采、破碎、粉磨和浮选等步骤。
矿石开采是将铝矾石从地下或露天矿床中挖掘出来的过程。
矿石破碎是将矿石通过机械设备进行分解和碎磨，以便进一步处理。
矿石粉磨是将矿石破碎后的颗粒进行细磨，使其达到所需的细度。
矿石浮选是一种物理处理方法，通过在矿石和水混合物中加入气体和化学药剂，使含有不同成分的矿石颗粒分离。
在铝矾石的浮选过程中，将氧化铝从硫酸盐中分离出来。
接下来，经过浮选的铝矾石将被送入一系列的化学处理步骤。
首先，将铝矾石与氢氧化钠（NaOH）进行反应，使氧化铝转变为可溶性阳离子络合物。
然后，通过过滤和离心分离来分离出液体中的残渣和固体物质。
随后，通过加热和浓缩，将溶液中的氧化铝继续提纯。
在这个过程中，溶液中的水分被蒸发，使氧化铝浓缩。
然后，通过晶体生长和过滤等步骤，从浓缩液中获得纯度更高的氧化铝。
最后，通过电解法将氧化铝还原为铝金属。
这个过程通常在电解槽中进行，电解槽中包含有铝矾石和碳阳极。
当电流通过电解槽时，铝阳离子被还原成铝金属，并在碳阳极上析出。
在电解过程中，还需要添加一定的化学药剂，以调节电解液中的物质浓度，并保持电解液的稳定性。
电解过程中产生的铝金属将在电解槽的底部聚集，最后通过排出口从电解槽中取出。
这就是一个典型的铝冶炼工艺流程。
当然，实际的冶炼工艺还可能包括很多其他步骤，如浸取、氧化、还原、熔炼和铸造等，这些步骤的具体顺序和流程将根据矿石的种类和冶炼的要求而有所不同。
总之，冶金工艺流程是一个复杂的过程，涉及到多种物理和化学处理操作，以从矿石中提取金属。
通过合理设计和优化工艺流程，可以提高冶炼效率，减少资源浪费，实现可持续发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铝酸钠溶液的过饱和特性，有利于铝土矿的溶出， 不利于氢氧化铝的析出。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
影响铝酸钠溶液稳定性的因素
① 溶液的苛性比值：提高溶液苛性比值使溶液的过饱和程 度减小其稳定性增加； ② 温度：提高温度稳定性增加； ③ 溶液浓度：铝酸钠溶液的浓度(Al2O3)与其稳定性的关系 比较复杂，一般在高浓度和低浓度时稳定性好，中等浓 度稳定性差； ④ 溶液中的杂质：如Na2CO3、Na2SO4、Na2SiO3以及有机 物等杂质使溶液粘度增大而稳定性提高； ⑤ 晶种：加入结晶核心如Al(OH)3微粒则使稳定性降低； ⑥ 搅拌作用：搅拌会使稳定性下降。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
酸法生产氧化铝（小规模应用）
用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸处理含铝原料而得到 相应铝盐的酸性水溶液，然后使这些铝盐或水合物 晶体(通过蒸发结晶)或碱式铝盐(水解结晶)从溶液中 析出，也可用碱中和这些盐溶液，使铝成氢氧化铝 析出，焙烧氢氧化铝、各种铝盐的水合物或碱式铝 盐，便得到氧化铝。
二氧化钛：含量2%左右
不与碱作用形成钛酸钠而消耗碱；生成的钛酸钠成膜 状覆盖在矿石表面，阻碍溶出反应进行。并且在换热 表面生成钛结疤，极难清洗。
氧化钙：
与TiO2生成更为稳定的钛酸钙，减少碱的损失； 促进针铁矿(FeOOH)转变为赤铁矿(Fe2O3)； 生成比钠硅渣更易脱离的水化石榴石，从而破坏矿石 表面的致密结构，促进了铝的溶出。
2.铝冶金的主要矿物原料
炼铝最主要的矿石资源为铝土矿。铝土矿主要含铝矿物为三水 铝石，一水硬铝石，一水软铝石。 其他矿石主要有霞石、红柱石、蓝晶石、明矾石 、高岭石。
三水铝石
低铝，低硅，高铁
一水软铝石
一水硬铝石
高铝，高硅，低铁
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
各种铝土矿的晶体结构
一水软铝石
使得单纯的拜耳法不能处理高硅铝土矿！
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
溶出设备——压煮器与管道化
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
溶出设备——压煮器与管道化
原理：高压溶出器的厚度与 其直径及工作压强成正比
能耐受更高压强； 强烈的紊流搅拌； 结疤易堵塞管道。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
要掌握其核心，必先了解铝酸钠溶液的性质
Na2O-Al2O3-H2O系相图
40 35 30 25
至Al2O3· 3H2O点 至Al2O3· H2O点 分子比1.65
分析相图，可知：
温度一定时，碱浓度增 大，氧化铝溶解度也增 大； 碱浓度一定时，温度升 高，氧化铝溶解度增大。
Al2O3 , %
20 15 10 5 0 C
一水硬铝石
三水铝石
溶出难度 逐渐增加
江 西 理 工 大பைடு நூலகம்学 冶金与化学工程学院
铝土矿的化学成分
铝土矿的化学成分主要为Al2O3； 主要杂质为：SiO2、Fe2O3、TiO2等，以及大量结晶水。 微量杂质为：钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、 磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。
酸法生产氧化铝，除铁将是重要任务； 碱法生产氧化铝过程中，最核心的任务是铝硅分离。
铝土矿（Al2O3）
Al(OH)3
高温 高碱
NaOH
低温 低碱
铝酸钠溶液（Na2O-Al2O3-H2O）
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
拜耳法溶出铝土矿杂质的行为 一个合理的冶金工艺，必须要妥善安排杂质的出口 氧化铁：含量7%~25%
不与碱作用，入渣，使渣呈红色，渣因此称为赤泥。
危害：
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
硅酸盐：铝土矿中最有害杂质
含硅矿物主要为高岭石、伊利石、叶腊石等，与苛性 碱反应，以硅酸钠的形式进入溶液：。： SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 在溶液中，硅酸钠进而与铝酸钠相互作用，生成铝硅 酸钠（钠硅渣）： 2NaAlO2+2Na2SiO3+4H2O = Na2O· Al2O3· 2SiO2· 2H2O +4NaOH
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
氧化镓：含量0.0001%~0.001%
化学性质与铝相似，溶出后在溶液中累积； 90%以上的镓是氧化铝生产过程中提取的。
氧化钒：含量0.05%~0.15%
约1/3以钒酸钠形式溶出，种分时与Al(OH)3同析出；
易在阴极还原析出进入原铝，影响产品质量； 热水洗涤Al(OH)3除钒。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
钠硅渣的危害：
引起A12O3和Na2O的损失； 钠硅渣进入氢氧化铝后，降低成品质量； 钠硅渣在生产设备和管道的换热表面结疤，使传热 系数严重降低，增加能耗和清理工作量； 大量钠硅渣的生成增大赤泥量，并且可能成为极分 散的细悬浮体，极不利于赤泥的分离和洗涤。
4.铝冶金方法概述
冰晶石熔体电解氧化铝成功后，一直是生产金 属铝的唯一方法。由此，铝冶金分为铝矿石生 产氧化铝和氧化铝电解生产铝两个主要过程。 据原料不同，氧化铝可选择不同生产方法，这 些方法包括：碱法、酸法、酸碱联合法、热法。 碱法是当前氧化铝生产的主流工艺； 酸法存在设备腐蚀、酸难回收等问题，虽被研 究过试验过，但未获大规模应用；而当处理粉 煤灰等非传统铝资源，这些方法再度浮沉。
B
分子比3.40
A D
相图之外的性质：
过饱和铝酸钠溶液具有 一定的稳定性。
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Na2O , %
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
铝酸钠溶液的稳定性对氧化铝生产过程具有重要意义
作为氧化铝生产过程中的中间产物，铝酸钠溶液从 制成到分解析出氢氧化铝要经过赤泥沉降、脱硅、 净化等多道工序，在此期间要尽量保持铝酸钠溶液 的稳定性，尽量避免析出氢氧化铝； 分解工序时，则要降低铝酸钠溶液的稳定性，使铝 酸钠溶液较快地析出氢氧化铝。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
拜耳法生产氧化铝 的基本流程
溶出
稀释
晶种分解
蒸发
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
拜耳循环的巧妙之处——变换浓度和温度，铝酸钠溶 液吐新纳故，氢氧化钠闭路循环！
高温高碱条件下，将铝土矿中的氧化铝溶出； 低温低碱条件下，溶出的铝以氢氧化铝的形式析出。
热法生产氧化铝
在电炉中熔炼铝矿石和碳的混合物，使矿石中的氧化 铁、氧化硅、氧化钛等杂质还原，形成硅铁合金。而 氧化铝则呈熔融状态的炉渣而上浮，由于密度不同而 分离，所得氧化铝渣再用碱法处理从中提取氧化铝。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
本章重点讲授：
氧 化 铝 熔 盐 电 解 生 产 铝
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
1.铝的性质和用途
银白色，常用金属中密度较小，导电、导热、延展性和反 光性能较好的金属； 化学活性强，与氧、硫、碳、卤素及多种酸碱有较大反应 趋势（热力学），但由于表面存在有致密氧化膜，又具有 良好的抗腐蚀能力（动力学）； 常温下稳定的氧化态为 +3 ，具有两性金属的特性，氧化铝 既溶于酸，又溶于强碱； 铝元素能损害人的脑细胞。根据世界卫生组织的评估，规 定铝的每日摄入量为0～0.6mg/kg。
拜耳法生产氧化铝
Vs
碱石灰烧结法生产氧化铝
Vs
选矿-拜耳法生产氧化铝
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
5.拜耳法生产氧化铝
拜耳法由四个主要工序构成了一个封闭的拜耳法循环
铝土矿的 高温溶出
分解母液的 蒸发与苛化
铝酸钠溶液的 性质
矿浆的 稀释和过滤
铝酸钠溶液 的晶种分解
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
碳酸盐：
高碱浓度下，发生反苛化作用，造成苛性钠浓度降低： CaCO3+2NaOH ＝ Ca(OH)2+Na2CO3
蒸发母液析出 Na2CO3· H2O ，继而用过量石灰苛化， 在95℃以上，发生苛化反应，重新得到NaOH溶液：
Ca(OH)2+Na2CO3 ＝ CaCO3+2NaOH
铝酸钠溶液的晶种分解（简称种分）
晶种分解是向铝酸钠溶液中加入晶种，充分搅拌，控 制分解条件，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝。 目的：获得质量良好的氢氧化铝产品（纯度和形貌要 求），同时得到苛性比值较高的种分母液。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
氢氧化铝结晶形成的机理
（1）氢氧化铝晶体的长大 整个种分作业中，均存在着晶种的直接长大过程。晶 种长大是氧化铝直接从溶液中析出的唯一途径，因而也是 直接影响产出率的唯一过程。 （2）次生晶核的形成 晶种分解时，在一定条件下会产生大量新的晶核。这 种产生于晶种表面而后脱落进入溶液的很细小的晶核称为 “次生晶核”，这种现象称为“次生成核”或“繁殖成 核”。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
我国铝产量不断增加，占全球总产量的比值逐年上升
19.8%
2003至2013年我国和世界铝生产量
44.1%
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
我国铝消费量是世界上最多、增速最快的国家
2006至2013 年中国和美国以及世界铝总消费量比较图
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院
优点：适合处理高硅低铁铝矿
缺点：需要昂贵的耐酸设备，酸的回收比较复杂， 从铝盐溶液中除铁也较困难等。
江 西 理 工 大 学 冶金与化学工程学院