有色金属冶金学氧化铝.ppt

第一篇 轻金属冶金学 第1章 铝冶金 1.1 概述 1.1.1 铝冶金的历史 铝在自然界中的分布 地壳中铝8%，仅次于氧和硅，在金属元素中，铝居首位。 我国开采历史悠久 （1）汉代《本草经》 （2）明代《天工开物》 Aluminum由来 Pott, Marggraf , Morveau, Davy 化学法制取铝 1825 Oersted 丹麦 钾汞还原无水氯化铝 1827 Wohler 德国 钾还原无水氯化铝 1854 Deville 法国 钠还原NaCl-AlCl3 1865 Bektob 俄国 镁还原冰晶石 电解法炼铝 1886年美国Hall法国Heroult申请专利： 方法不同，结果一样 Hall-Heroult法，即冰晶石-氧化铝法 法国：1889 挪 威：1906 英国：1890 意大利：1907 德国：1898 西班牙：1927 奥地利1899 前苏联：1931 中国：1938 1.1.2 现代铝工业 全世界原铝产量 1890 180t 1900 6990t 1925 18万t 1950 150万t 1970 1025万t 1980 1560万t 2000 2400万t 中国：2002年432万吨，世界第一 中国、美国、加拿大、俄罗斯 用电解法或其它方法直接生产出来的纯铝称为原铝，现代还生产精铝、高纯铝及多种铝基合金 现代铝工业三个主要生产环节： （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 铝电解原理： 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。 1.1.3 铝的性质和用途 铝是元素周期表上第三周期IIIA族元素，原子序数13，相对原子量26.98154。 1.1.3.1 铝的物理性质 铝是轻金属，具有银白色的金属光泽 熔点低 99.996%铝熔点为933K (660℃) 沸点高 2467℃ 密度小 2.6966-2.6988g/cm3 电阻率小 ( 2.8-2.85) ×10-8?·m 铝具有良好的导热能力 在20℃，铝的热导率为2.1W/(cm· ℃) 铝具有良好的反射光的能力， 特别对于波长为0.2~12μm的光线 铝没有磁性，不产生附加的磁场，在精密仪器中不会起干扰作用 铝易于加工 铝的再生利用率高 铝可以同多种金属构成合金 1.1.3.2 铝的化学性质 铝同氧反应，生成Al2O3 氧化铝的生成热为-31KJ/g Al 铝在高温下能够还原其他金属氧化物 2Al + 3MeO = Al2O3 + 3Me 在800℃以上温度，铝同三价卤化物（如AlF3）起反应生成一价铝的卤化物，在冷却时一价铝的卤化物分解出常价铝的卤化物和铝 2Al + AlF3 = 3AlF 铝易同稀酸起反应，又易被苛性碱溶液侵蚀，生成氢气和可溶性盐 铝不与碳氢化合物起反应 铝的保护剂 1.1.3.3 铝与人体健康的关系 人体摄入少量的铝对健康无损害 维生素C的损失 少量的铝溶解在含有机酸的蔬菜中,如西红柿 要禁忌过量的铝 铝制品应用 酸或碱食物，可用来烧煮米饭、稀粥、面条、土豆，不可存放隔夜食物 铝能对抗铅的某些毒性 1.1.3.4 铝合金的种类 铸造铝合金 加工用铝合金 自学内容: 何为铸造铝合金? 加工用铝合金? 1.1.3.5 铝的用途 传统用途 铝在交通运输业上的应用 铝在航空工业上的应用 铝在冶金工业上的应用 铝在农业上的应用 铝合