氧化铝.ppt

轻金属冶金学 昆明理工大学 冶金与能源工程学院 俞小花 0 绪论金属的分类： 黑色金属:Fe、Cr、Mn 重金属：比重大于3.5的金属，包括Cu、Pb、Zn、Sn等 稀有金属：包括稀土元素和其他一些在自然界中储量较小的元素，如铌、钽等。 轻金属：比重小于3.5的金属 包括：铝、镁、铍以及碱金属和碱土金属（Li、Na、K、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba、Be），钛Ti（4.5）、半金属硼B（2.35）和硅Si（2.33） 轻金属元素的性质 比重小，还与它们的物理化学性质和冶炼技术有许多共同的特点有关： ①与氧、卤族元素、硫和碳的化合物都非常稳定， ②在电化次序表上，都是负电性很强的元素。 不能用碳直接还原其氧化物来制取金属： 轻金属的冶炼方法： 熔盐电解法 金属热还原法 轻金属与重金属冶金生产工艺对比 原料对比 生产方法对比 第一章 氧化铝生产概况 1.1 概述 2011年全世界氧化铝的产量为5803万t，其中冶金级氧化铝产量为5312.4万吨；2011年中国氧化铝产量达3985万吨，开工率在86.5%。 2011年山东省氧化铝产量1435万吨，位居首位，开工率在91.4%。河南省排名第二，氧化铝产量在1048万吨，开工率在93.4%。 （2005年中国产量为861万t） 1888年8月，拜耳法生产氧化铝专利注册。 世界最大氧化铝厂：巴西的北方氧化铝厂（626万t以上） 中国最大氧化铝厂：中国铝业公司河南分公司 1.1 概述 氧化铝的用途： 电解法炼铝、电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、磨料、防火剂、造纸、制药等领域。 活性氧化铝、低钠氧化铝、喷涂氧化铝、填料氧化铝等。 1.1 概述 氧化铝工业的发展 新设备的出现、自动化的生产、新技术的出现、表面活性物质的研制、能耗的减低、砂状氧化铝取代粉状氧化铝、注重综合利用和环境保护。 1.2 氧化铝及其水合物的性质 1.2.1 氧化铝及其水合物 1 命名：1925年哈伯（F. Haber）提出 2 氧化铝-水系 三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石、刚玉是自然界中存在的氧化铝水合物。 1.2 氧化铝及其水合物的性质 氢氧化铝在空气中加热脱水是一个复杂的相变过程，从三水铝石最终变为α氧化铝。 1.2 氧化铝及其水合物的性质 1.2.2 氧化铝及其水合物的物理化学性质 物理性质 折光率、比重、硬度按三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石、刚玉的顺序递增。 化学性质 两性化合物，不溶于水，可溶于酸和碱，在酸碱中的溶解度和溶解速度不同 1.3 铝土矿及其他炼铝资源 1.3.1 主要含铝矿物 铝在地壳中的平均含量为8.7%（折成氧化铝为16.4%），仅次于氧和硅，而居第三位，在金属元素中则位居第一。由于铝的化学性质活泼，所以其在自然结中仅以化合物状态存在。地壳中的含铝矿物物约有250多种，其中约40%是各种铝硅酸盐。 1.3 铝土矿及其他炼铝资源 铝矿物绝少以纯的状态形成工业矿床，基本都是与各种脉石矿物共生在一起的。在世界许多地方蕴藏着大量的铝硅酸盐岩石，其中最主要的铝矿物如下： 刚玉( Al2O3 ) Al2O3 100% 一水软铝石(Al2O3 ·H2O) Al2O3 85% 一水硬铝石(Al2O3 ·H2O) Al2O3 85% 三水铝石(Al2O3 ·3H2O) Al2O3 65.4% 蓝晶石(Al2O3 ·SiO2) Al2O3 63% 红柱石(Al2O3 ·SiO2) Al2O3 63% 硅线石(Al2O3 ·SiO2) Al2O3 636% 1.3 铝土矿及其他炼铝资源 霞石[(Na,K)2O·Al2O3 ·SiO2] Al2O3 35% 长石[(Na,K)2O·Al2O3 ·6SiO2·2H2O] Al2O3 19% 白云母(K2O·3Al2O3 ·6SiO2·2H2O) Al2O3 38% 绢云母(K2O·2Al2O3 ·6SiO2·2H2O) Al2O3 38% 白榴石(K2O· Al2O3 ·4SiO2) Al2O3 23% 高岭石(Al2O3 ·2SiO2·2H2O) Al2O3 40% 明矾石[(Na,K)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3] Al2O3 37% 丝钠铝石(Na2O·2Al2O3 ·2CO2·2H2O) Al2O3 3