輕金屬冶金學(xué)教學(xué)大綱-副本

/教學(xué)大綱課程名稱輕金屬冶金學(xué)課程編號適用對象20１２級,冶金技術(shù)專業(yè)甘肅有色冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院《輕金屬冶金學(xué)》課程教學(xué)大綱課程中文名稱：輕金屬冶金學(xué)課程英文名稱：Lｉghtmｅtalmeｔaｌlurgy課程編號：××××××適用對象：２0１2級，冶金技術(shù)專業(yè)一、課程的地位、教學(xué)目標(biāo)和基本要求1、課程的性質(zhì)、地位《輕金屬冶金學(xué)》是冶金技術(shù)專業(yè)學(xué)生有色冶金方向的重要專業(yè)課,通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常用輕金屬的性質(zhì)、用途以及輕金屬冶煉工藝的發(fā)展動(dòng)態(tài);掌握常用輕金屬的冶煉工藝、原理、主體設(shè)備的構(gòu)造和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的控制。2、教學(xué)目標(biāo)本課程的教學(xué)分為四大部分：包括氧化鋁生產(chǎn)、鋁冶金、鎂冶金和稀有金屬冶金三部分。第一部分是以生產(chǎn)氧化鋁的原料、生產(chǎn)概況及具體的生產(chǎn)工藝為主線,著重介紹氧化鋁生產(chǎn)的具體方法及流程設(shè)備的基本概念和基礎(chǔ)理論知識,使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，熟悉輕金屬學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，為后續(xù)部分鋁冶金解決材料氧化鋁的生產(chǎn)、加工等問題;第二部分是使學(xué)生掌握鋁冶金的基本原理和工藝,熟悉金屬材料鋁的基本物理化學(xué)性質(zhì)，具體通過對電解鋁過程的學(xué)習(xí)和理解來掌握鋁冶金的生產(chǎn)工藝；第三部分是使學(xué)生了解鎂冶金的基本物理化學(xué)性質(zhì)以及發(fā)展概況，掌握鎂的生產(chǎn)原料、方藝及流程；另一部分稀有輕金屬冶煉,通過本部分的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解同類輕金屬鈹、鋰和堿土金屬的物理化學(xué)性質(zhì)及生產(chǎn)制取方式.3、教學(xué)要求(1）了解當(dāng)代輕金屬冶金學(xué)的發(fā)展趨勢。了解氧化鋁、鋁、鎂以及其他稀有輕金屬的基本物理化學(xué)性質(zhì)方面的知識。(2)理解具體某一金屬的生產(chǎn)制取過程中所發(fā)生的一系列物理化學(xué)變化和基本反應(yīng)原理。（３)掌握各類輕金屬的生產(chǎn)方式和冶金工藝流程,了解實(shí)際生產(chǎn)過程中所用到的專用冶金設(shè)備。二、教學(xué)內(nèi)容與要求緒論【教學(xué)目的】通過本章學(xué)習(xí)，了解有色金屬行業(yè)的背景知識，掌握有色金屬的分類及基本性質(zhì)。了解輕金屬的冶金方法和冶金工藝流程?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是對各類輕金屬冶金方法的了解,難點(diǎn)是工藝過程的了解和掌握.【教學(xué)內(nèi)容】有色金屬及其分類1.黑色金屬：鐵、鉻、錳２.有色金屬：輕金屬、重金屬、稀有金屬、貴金屬有色金屬的冶金方法1.火法冶金2。濕法冶金3.電冶金有色金屬冶金工藝過程工藝過程：焙燒、煅燒、燒結(jié)和球團(tuán)、熔煉、精煉、浸出、液固分離、溶液凈化、水溶液電解、熔鹽電解四、有色金屬在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用第一篇氧化鋁生產(chǎn)氧化鋁生產(chǎn)概況【教學(xué)目的】本部分從煉鋁行業(yè)的背景知識入手，從了解氧化鋁的生產(chǎn)概況，熟悉氧化鋁及其水合物的基本物理化學(xué)性質(zhì)，講授鋁土礦的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和我國鋁土礦的分布特征，對比其他煉鋁資源，講授氧化鋁生產(chǎn)方法的分類及各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是氧化鋁及其水和物的理化性質(zhì)及特點(diǎn),難點(diǎn)是具體工業(yè)生產(chǎn)中氧化鋁的各類生產(chǎn)方式?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)氧化鋁生產(chǎn)概況一、氧化鋁的用途：1.電解煉鋁2。非冶金用多品種氧化鋁二、生產(chǎn)氧化鋁的原料:鋁土礦、霞石、明礬石、黏土、黏土頁巖等三、氧化鋁的具體工業(yè)生產(chǎn)方法:1。拜耳法2．堿石灰燒結(jié)法３．拜耳燒結(jié)聯(lián)合法四、我國存在的主要問題:能耗高、水平低勞動(dòng)生產(chǎn)率低第二節(jié)氧化鋁及其水合物的性質(zhì)一、氧化鋁及其水合物分類:氧化鋁、氧化鋁水合物二、物理性質(zhì)：折光率、比重、硬度三、化學(xué)性質(zhì):兩性氧化物、溶解度、溶解速度、化學(xué)活性第三節(jié)鋁土礦及其他煉鋁資源一、鋁土礦用途：1。生產(chǎn)氧化鋁2.制取耐火材料3．剛玉磨料二、鋁土礦的主要成分:三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石、剛玉三、鋁土礦中所含的主要雜質(zhì)：氧化硅、氧化鐵、氧化鈦、氧化鈣、氧化鎂等四、我國鋁土礦的特點(diǎn)：高鋁、高硅、低鐵第四節(jié)氧化鋁生產(chǎn)方法一、氧化鋁物理性質(zhì)分類：砂狀氧化鋁、面粉狀氧化鋁二、生產(chǎn)方法：堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法、熱法【教學(xué)建議】多媒體、講授法第二章鋁酸鈉溶液【教學(xué)目的】通過本部分鋁酸鈉溶液的組成及穩(wěn)定性的介紹，了解鋁酸鈉溶液的特性參數(shù);了解鋁酸鈉溶液的具體物理化學(xué)性質(zhì)；了解鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu)特征。掌握鋁酸鈉溶液的組成及穩(wěn)定性；

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是鋁酸鈉溶液的組成及穩(wěn)定性控制,難點(diǎn)是鋁酸鈉溶液的物理化學(xué)性質(zhì)及穩(wěn)定性，以及鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu)問題?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)鋁酸鈉溶液的特性參數(shù)一、鋁酸鈉溶液的主要成分:ＮaAl(OH)4、NaOH、Na2CO3、Na2SｉＯ4苛性堿、硫酸堿、碳酸堿、全堿二、苛性比值鋁酸鈉溶液中氧化鈉與氧化鋁的摩爾比三、硅量指數(shù)鋁酸鈉溶液中,氧化鋁與氧化硅的比值稱為硅量指數(shù)第二節(jié)鋁酸鈉溶液的性質(zhì)一、穩(wěn)定性：1。衡量標(biāo)準(zhǔn):析出氫氧化鋁的時(shí)間長短2．意義:重要性３．影響因素：溶液濃度、苛性比、溫度、雜質(zhì)、晶種二、物化性質(zhì)：密度、黏度、電導(dǎo)率、飽和蒸汽壓、熱容、溶解熱第三節(jié)鋁酸鈉溶液的結(jié)構(gòu)問題一、鋁酸鈉溶液中:鈉離子、鋁酸根離子二、鋁酸鈉溶液由氫氧化鈉溶液中的氫氧化鋁微粒所組成的膠體溶液。【教學(xué)建議】多媒體、講授法第三章拜耳法生產(chǎn)氧化鋁【教學(xué)目的】本部分從拜耳法的基本原理和基本流程講解,通過拜爾法的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程及流程中各單元過程的原理、工藝條件的控制、主要設(shè)備及影響主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因教學(xué)內(nèi)容。掌握鋁土礦溶出過程的化學(xué)反應(yīng)及工藝,掌握赤泥的分離洗滌、鋁酸鈉溶液的晶種分解、氧化鋁的煅燒工藝流程，掌握母液的蒸發(fā)與一水碳酸鈉的苛化反應(yīng).【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的冶金工藝流程及流程中各單元過程的原理、工藝條件的控制、主要設(shè)備及影響主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因素。難點(diǎn)是具體的拜耳法比較復(fù)雜，以及流程中一些工藝及設(shè)備的選擇?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)拜耳法的原理及基本流程一、原理:用NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈氫氧化鋁析出，即種分過程。分解得到的母液,經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來溶出新的鋁土礦，即溶出過程。交替使用這兩個(gè)過程,就能夠每處理一批礦石便得到一批氫氧化鋁，構(gòu)成所謂的拜耳法循環(huán).二、拜耳法的循環(huán)效率：一噸氧化鈉在一次拜耳法循環(huán)中產(chǎn)出的氧化鋁的量，用E來表示。三、拜耳法基本流程1。原礦將的制備2。高壓溶出3。赤泥分離洗滌4。晶種分解５．氫氧化鋁分離洗滌6．氫氧化鋁煅燒第二節(jié)鋁土礦溶出過程的化學(xué)反應(yīng)一、氧化鋁水合物在溶出過程的行為１.循環(huán)母液主要成分：氫氧化鈉、偏鋁酸鈉、碳酸鈉、硫酸鈉2．溶出次序:三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石3。化學(xué)反應(yīng)式Al2O3（1或3)H２O＋2ＮaOH＋ａq→2NａAl（OＨ)4＋aq二、含硅礦物在溶出過程中的行為1．含硅礦物：無定形蛋白石、石英等一類氧化硅及水合物2．危害:堿損失、結(jié)疤、影響質(zhì)量3。處理方式：預(yù)脫硅預(yù)脫硅:100℃左右從原礦漿長時(shí)間攪拌,使大部分氧化硅在原礦漿中溶出之前的預(yù)熱階段成為水合鋁硅酸鈉晶體析出。三、含鐵礦物在溶出過程的行為１.含鐵礦物：氧化物、硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽及硅酸鹽2．危害：氧化鐵含量越多，赤泥量越大,洗滌用水越多，提高了產(chǎn)品成本.3.處理方式:氧化劑(漂白粉、硝酸鈉）四、含鈦礦物在溶出過程的行為1。含鈦礦物:金紅石、銳鈦礦、板鈦礦2.氧化鈦與氫氧化鈉反應(yīng)能力：無定形、銳鈦礦、板鈦礦、金紅石3．危害：氧化鋁溶出率降低、氧化鈉損失、赤泥沉降性能變壞、結(jié)疤4。處理方式：添加石灰五、含鈣鎂礦物在溶出過程中行為1．含鈣鎂礦物:方解石、白云石2．危害：生成水合鋁酸鹽，造成氧化鋁的損失六、有機(jī)物和微量雜質(zhì)在溶出過程中的行為1.有機(jī)物:腐殖酸、瀝青2。危害：不利于濕磨、赤泥沉降分離、晶種分解、母液蒸發(fā)３.處理方式：煅燒一定數(shù)量一水碳酸鈉4。微量元素:磷、硫、氟5。處理方式:溶出過程中加入石灰第三節(jié)鋁土礦溶出過程工藝一、工藝要求:1．氧化鋁理論溶出率2．氧化鋁實(shí)際溶出率二、鋁土礦溶出過程動(dòng)力學(xué)：1.溶劑濕潤礦物表面２.生成鋁酸鈉3．鋁酸根離子擴(kuò)散三、影響溶出過程因素１.溫度2.循環(huán)母液堿濃度及苛性比值3.礦石磨細(xì)的程度４。攪拌強(qiáng)度５.石灰添加量四、溶出工藝設(shè)備流程1。連續(xù)作業(yè)蒸汽直接加熱的高壓溶出組2.間接加熱高壓溶出器組五、管道化溶出六、其他熱源１.無機(jī)鹽載熱體2。有機(jī)載熱體3.低熔點(diǎn)合金4.火焰直接加熱及電熱第四節(jié)赤泥的分離與洗滌一、礦漿稀釋的目的１.降濃度２．脫硅３．分離４.穩(wěn)定操作二、赤泥分離洗滌的目的三、赤泥的物化性質(zhì)1。液相：鋁酸鈉溶液2．固相：赤泥四、影響拜耳法赤泥沉降性能的主要因素1.礦物組成與化學(xué)成分2.礦漿溫度3.礦石磨細(xì)程度4．鋁酸鈉溶液的濃度、黏度、液固比五、改善赤泥沉降性能的途徑1．預(yù)先焙燒2.提高溶出溫度3.添加絮凝劑第五節(jié)鋁酸鈉溶液的晶種分解一、鋁酸鈉溶液分解過程機(jī)理1。微觀過程:鋁酸根離子、聚合離子群、三水鋁石2．添加晶種:氫氧化鋁3．宏觀過程:次生成核、結(jié)晶長大、晶粒附聚、晶粒破裂與磨蝕4.鋁酸鈉溶液的濃度、黏度、液固比二、晶種分解過程的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1。分解率２.產(chǎn)出率3。分解槽單位產(chǎn)能4.氫氧化鋁產(chǎn)量三、影響晶種分解過程的主要因素１．分解原液的濃度和苛性比值２．溫度制度3．晶種數(shù)量和質(zhì)量4。分解時(shí)間及母液苛性比值５。攪拌強(qiáng)度6．雜質(zhì)的影響四、晶種分解工藝1。工藝流程及條件２.分解設(shè)備３.氫氧化鋁的分離與洗滌第六節(jié)氫氧化鋁的煅燒一、煅燒過程變化１.目的:去除附著水和結(jié)晶水2。溫度：1000-1２5０℃3。雜質(zhì)：氟化物二、設(shè)備及改進(jìn)1．回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)：烘干帶、脫水帶、煅燒帶、冷卻帶2．帶旋風(fēng)熱交換器的氫氧化鋁煅燒窯３.循環(huán)流態(tài)化煅燒爐4。沸騰閃速煅燒爐第七節(jié)分解母液的蒸發(fā)與一水碳酸鈉的苛化一、分解母液的蒸發(fā)1．目的：去除多余水分2。雜質(zhì)：碳酸鈉、硫酸鈉、氧化硅二、蒸發(fā)設(shè)備及流程三、蒸發(fā)結(jié)構(gòu)的預(yù)防和處理四、降低蒸發(fā)水量的途徑1.減少循環(huán)堿液的流量2。降低循環(huán)母液濃度３。提高稀釋后鋁酸鈉溶液濃度五、一水碳酸鈉的苛化回收1．氧化鐵法2。石灰法【教學(xué)建議】多媒體、講授法第四章堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁【教學(xué)目的】通過本章的學(xué)習(xí)，需要了解堿石灰燒結(jié)法的基本原理和基本流程；熟悉燒結(jié)法的工藝流程及流程中各單元過程的原理、工藝條件的控制、主要設(shè)備和主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);掌握燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程及流程中各單元過程的原理、工藝條件的控制、主要設(shè)備及影響主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因教學(xué)內(nèi)容：氧化鋁生產(chǎn)的原料的區(qū)別；燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的特點(diǎn)；

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的工藝流程。難點(diǎn)是流程中各單元過程的原理、工藝條件的控制、主要設(shè)備及影響主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因素?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)堿石灰燒結(jié)法的原理及基本流程一、原理：燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理是將鋁土礦與一定量的純堿、石灰（或石灰石）配成爐料在高溫下進(jìn)行燒結(jié),使氧化硅與石灰化合成不溶于水的原硅酸鈣2CａO·SiＯ2，氧化鋁與純堿化合成可溶于水的固體鋁酸鈉Na2O·Al2Ｏ3、而氧化鐵與純堿化合成可以水解的鐵酸鈉Nａ2O·Fe２O３,將燒結(jié)產(chǎn)物(熟料)用稀堿溶液溶出時(shí)Ｎａ2O·Aｌ2Ｏ3便進(jìn)入溶液，Na2O·Fe2O3水解放出堿,氧化鐵以水合物與原硅酸鈣一道進(jìn)入赤泥.再用二氧化碳分解鋁酸鈉溶液便可以析出氫氧化鋁。經(jīng)過焙燒后產(chǎn)出氧化鋁.分離氫氧化鋁后的母液成為碳分母液（主要成分為Na２CＯ３）,經(jīng)蒸發(fā)后返回配料。二、我國特點(diǎn):存在極為豐富的氧化硅含量較高的鋁土礦，對堿石灰燒結(jié)具有特殊意義。三、燒結(jié)法基本流程1。生料漿的制備2。燒結(jié)3．溶出4。脫硅5.晶種分解６.碳酸化分解第二節(jié)鋁酸鹽爐料燒結(jié)過程的物化反應(yīng)一、燒結(jié)過程目的與要求１。目的:將生料中的氧化鋁盡可能完全的轉(zhuǎn)變成可溶性的鋁酸鈉。２。要求:所得熟料具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和可磨性.二、鋁酸鹽爐料燒結(jié)過程的物化反應(yīng)１。進(jìn)入濕磨工序的物料：鋁土礦、蘇打、石灰、硅渣、無煙煤、碳分母液2.反應(yīng)順序：氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鈦三、堿石灰鋁土礦的配方１。要求:優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、低消耗2.經(jīng)驗(yàn)：燒結(jié)是關(guān)鍵、配料是基礎(chǔ)四、硫?qū)ρ趸X生產(chǎn)造成的危害１。生料中含有硫增加堿耗2.熟料中硫酸鈉升高對大窯操作帶來困難3.母液中硫酸鈉含量升高給蒸發(fā)帶來困難４。拜耳精液中硫酸鈉含量升高,使分解率有所下降5.排硫措施：生料加煤技術(shù)五、含鈣鎂礦物在溶出過程中行為1。含鈣鎂礦物：方解石、白云石2.危害：生成水合鋁酸鹽，造成氧化鋁的損失六、有機(jī)物和微量雜質(zhì)在溶出過程中的行為１。有機(jī)物：腐殖酸、瀝青２。危害：不利于濕磨、赤泥沉降分離、晶種分解、母液蒸發(fā)3．處理方式：煅燒一定數(shù)量一水碳酸鈉４.微量元素:磷、硫、氟5。處理方式:溶出過程中加入石灰第三節(jié)熟料的溶出一、目的:熟料中氧化鋁與氧化鈉最大限度的溶解于溶液中,制取鋁酸鈉溶液。二、原理:在熟料溶出過程中，鋁酸鈉溶解在堿溶液中，鐵酸鈉水解生成氧化鈉進(jìn)入溶液及含水氧化鐵進(jìn)入赤泥三、二次反應(yīng)原硅酸鈣與溶液之間發(fā)生一系列反應(yīng)，使溶出的有用成分氧化鋁與氧化鈉進(jìn)入赤泥而損失。四、溶出工藝1。顆粒溶出2.濕磨粉碎溶出五、設(shè)備：球磨機(jī)第四節(jié)鋁酸鈉溶液的脫硅一、硅的危害1．隨同氫氧化鋁一起析出，進(jìn)入成品氧化鋁中,降低產(chǎn)品質(zhì)量。2。含氧化硅濃度高的碳分母液蒸發(fā)時(shí),鋁硅酸鈉易于析出使蒸發(fā)管道結(jié)疤二、一次脫硅鋁酸鈉溶液不添加石灰脫硅，是在脫硅前加入種分母液,加壓脫硅,沉淀氧化硅。三、二次脫硅一次脫硅漿液中加入石灰乳進(jìn)行脫硅四、三次脫硅深度脫硅也稱三次脫硅，是指在二次脫硅的基礎(chǔ)上加入石灰乳，攪拌.第五節(jié)鋁酸鈉溶液的碳酸化分解一、目的鋁酸鈉溶液碳酸化分解的主要目的是在保證產(chǎn)品Al(OH)3質(zhì)量的前提下，最大限度地提高Ａl（OH）3產(chǎn)量,同時(shí)獲得循環(huán)使用的碳分母液。二、原理通入溶液中的CO2使部分游離苛性堿被中和按下式進(jìn)行反應(yīng):2ＮaOH+CＯ２＝Na2CＯ3＋H2O反應(yīng)的結(jié)果使溶液苛性比值降低，鋁酸鈉溶液的過飽和度增大,溶液變得不穩(wěn)定，分解結(jié)晶析出Ａl（OH）3，反應(yīng)式如下:ＮａAl(OH)４+aq=Ａｌ(OH）3+NaOH+ａq反應(yīng)產(chǎn)生的ＮaOH不斷為連續(xù)通入的CＯ2氣體所中和,從而使上述平衡向右移動(dòng)。在分解后期由于鋁酸鈉溶液中的NaOH大部分被CＯ2中和,這時(shí)ＣO２可直接與溶液反應(yīng)：2NaAl（OＨ）４+CO２+aq＝2Al（OＨ)３↓＋Na２CO3＋H2Ｏ+aｑ三、設(shè)備：碳分槽四、母液蒸發(fā)燒結(jié)法的碳分母液和拜耳法的種分母液都需要蒸發(fā)。蒸發(fā)的目的主要是：1．排除流程中的多余水份,保持循環(huán)系統(tǒng)的水量平衡；2.使母液蒸濃到符合鋁土礦溶出（種分母液）或配制生料漿（碳分母液)的濃度要求;3。排除生產(chǎn)過程積累的雜質(zhì)?！窘虒W(xué)建議】多媒體、講授法第五章生產(chǎn)氧化鋁的聯(lián)合流程法【教學(xué)目的】通過學(xué)習(xí)拜爾—燒結(jié)聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁,了解各類不同的聯(lián)合方式，掌握各方式的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn).【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是拜耳法與堿石灰燒結(jié)法具體的聯(lián)合方式。難點(diǎn)一、聯(lián)合方式:并聯(lián)法、串聯(lián)法、混聯(lián)法二、并聯(lián)法:原料:大量低硅鋁土礦和一部分高硅鋁土礦。先拜耳法，后燒結(jié)法并聯(lián)法是拜耳法與燒結(jié)法平行作業(yè)，分別處理鋁土礦,但燒結(jié)法只占總生產(chǎn)能力的1０~1５％，用燒結(jié)法流程轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的NaOH補(bǔ)充拜耳法流程中NａＯH的消耗。三、串聯(lián)法:串聯(lián)法是用燒結(jié)法回收拜耳法赤泥中的Na2O和Al2O3于處理拜耳法不能經(jīng)濟(jì)利用的三水鋁石型鋁土礦.擴(kuò)大了原料資源，減少堿耗，用較廉價(jià)的純堿代替燒堿，而且Ａｌ2O3的回收率也較高。

四、混聯(lián)法混聯(lián)法是前兩種聯(lián)合法的綜合.此法中的燒結(jié)法除了處理拜耳法赤泥外，還處理一部分低品位礦石。原硅酸鈣與溶液之間發(fā)生一系列反應(yīng)，使溶出的有用成分氧化鋁與氧化鈉進(jìn)入赤泥而損失.【教學(xué)建議】多媒體、講授法第二篇鋁冶金第六章鋁電解生產(chǎn)概論【教學(xué)目的】本部分從煉鋁行業(yè)的鋁冶金生產(chǎn)概論開始著手，需要了解整個(gè)鋁冶金的生產(chǎn)發(fā)展概況，根據(jù)具體的流程圖,掌握鋁電解所用的原材料。理解在實(shí)際生產(chǎn)過程中鋁電解生產(chǎn)的基本理論知識，了解鋁電解的具體工藝及設(shè)備。

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是鋁電解生產(chǎn)過程的工藝流程和原料的生產(chǎn),難點(diǎn)是鋁電解過程的具體工藝各設(shè)備?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)鋁冶金發(fā)展概況一、發(fā)展歷史:1.金屬熱還原法:產(chǎn)量小，成本高，未能廣泛應(yīng)用2．冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法:小型電解槽３。冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法:大型電解槽二、電解基本流程1．原料的制備２．電解反應(yīng)3。殘極回收4．煙氣凈化5.鋁液凈化6.鑄造第二節(jié)鋁電解用原材料一、原材料種類氧化鋁、冰晶石、氟化鋁、鋁電解用其它氟化鹽、鋁電解用炭素材料二、氧化鋁1。電解生產(chǎn)主原料２.不溶于水,可溶于冰晶石熔體中。三、冰晶石冰晶石的分子式為Na３AlF３，它是溶劑的主要成分。四、氟化鋁在鋁電解生產(chǎn)中，它是冰晶石-氧化鋁熔體的一種添加劑。五、鋁電解用其它氟化鹽鋁電解生產(chǎn)中所用的氟化鹽主要是冰晶石和氟化鋁，其次有一些用來調(diào)整和改善電解質(zhì)性質(zhì)的添加劑,如氟化鈣、氟化鎂、氟化鈉和碳酸鈉等。六、鋁電解用炭素材料鋁工業(yè)上均采用炭素材料作電極——炭陽極和炭陰極。在電解過程中，炭陰極原則上是不消耗的,炭陽極由于直接參與電化學(xué)反應(yīng)而消耗。七、陽極生產(chǎn)工藝石油焦粉碎后入回轉(zhuǎn)器中煅燒，除去水份和揮發(fā)份，再與殘極、生碎等回收料經(jīng)破碎、磨粉、配料后加入液體瀝青進(jìn)行混捏?；炷蠛玫暮辖?jīng)振動(dòng)成型，機(jī)制成生陽極塊，冷卻后送至陽極焙燒爐，1200℃溫度下進(jìn)行焙燒，制得符合電解生產(chǎn)要求的陽極碳塊,陽極碳塊在陽極組裝工段與導(dǎo)桿組成陽極組,送至電解車間.八、陰極碳塊生產(chǎn)無煙煤經(jīng)過1500～2100℃電煅燒處理，使得后料部分石墨化，并配入部分人造石墨,制成陰極碳塊,經(jīng)過焙燒后進(jìn)行機(jī)械加工,即可得到半石墨質(zhì)陰極碳塊.第三節(jié)鋁電解生產(chǎn)基本理論知識一、電解質(zhì)的組成：在鋁電解生產(chǎn)中，連接陽極和陰極之間不可缺少的熔鹽體叫電解質(zhì).二、組成：1。主要是以冰晶石為熔劑,氧化鋁為熔質(zhì)而組成。2.因?yàn)楸脱趸X含有一定數(shù)量的雜質(zhì)成分,如:氧化鈉,氧化鐵，氧化矽和氧化鈣等。3.在電解生產(chǎn)中，為了改善電解質(zhì)的物理化學(xué)性能，有利于提高電解生產(chǎn)指標(biāo)，還向電解質(zhì)中加入某些添加劑，如，氟化鋁、氟化鎂、氟化鋰、氯化鈉等。三、電解質(zhì)的性質(zhì)電解質(zhì)的比重、電解質(zhì)的熔點(diǎn)、電解質(zhì)的粘度、電解質(zhì)的表面張力與濕潤性、氧化鋁在電解質(zhì)中的溶解度、電解質(zhì)的揮發(fā)性四、鋁電解過程中的兩極反應(yīng)陰極反應(yīng)Al3+（配離子)+3e→Al陽極反應(yīng)2O2-(配離子）+C—4ｅ→CＯ２總反應(yīng)2Aｌ２O３+３Ｃ→4Al+3CO2五、兩級副反應(yīng)1。陰極副反應(yīng)（1）鋁的溶解和損失（２)金屬鈉的析出2.陽極副反應(yīng)冰晶石-氧化鋁熔鹽電解在電解過程發(fā)生主反應(yīng)的同時(shí)，伴隨著一系列副反應(yīng)，主要發(fā)生如下反應(yīng)：2Ａl（溶解的）+3CＯ２=Ａl２O3十3CO此外，由于碳陽極散落掉渣,分離后飄浮在電解質(zhì)表面，當(dāng)二氧化碳?xì)怏w與這些渣接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)而生成一氧化碳.C＋CO２=２CO六、陽極效應(yīng)1.陽極效應(yīng)是鋁電解過程中發(fā)生在陽極上的一種特殊現(xiàn)象。?２．現(xiàn)象：在陽極與電解質(zhì)接觸的周邊上，出現(xiàn)許多細(xì)小的弧光閃爍，并帶有特別的劈啪聲；陽極周圍的電解質(zhì)猶如被氣體撥開似的,陽極與電解質(zhì)界面上的氣泡不再大量析出；電解質(zhì)的正常沸騰現(xiàn)象停止，并以小滴狀似的向上飛濺；槽電壓驟然升高到數(shù)十伏，并聯(lián)在電壓表上的指示信號燈也亮了起來，這就是工廠里俗稱陽極效應(yīng)為“燈亮”.效應(yīng)時(shí)間里，陽極氣體中的氟離子含量大大增高,并有HＦ逸出。3.陽極效應(yīng)的有利方面(1）可以利用效應(yīng)來檢查電解槽的生產(chǎn)狀態(tài)是否正常；（2)冷槽時(shí)可用效應(yīng)提供熱量調(diào)整熱平衡；(３）偶爾發(fā)生陽極效應(yīng)對清理電解質(zhì)中的碳粒和陽極底掌是有益的.４.陽極效應(yīng)的危害（1)增加電能消耗和各種原材料的損失，影響槽內(nèi)鋁質(zhì)量;(2）影響系列的供電穩(wěn)定，尤其在供電容量額定的情況下，效應(yīng)過于頻繁易造成供電和生產(chǎn)之間的惡性循環(huán)，這樣既影響供電又影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行.第四節(jié)鋁電解工藝及設(shè)備一、鋁電解生產(chǎn)有七個(gè)系統(tǒng):1．氧化鋁輸送系統(tǒng):把氧化鋁從料倉輸送至煙氣凈化系統(tǒng)；2．煙氣凈化系統(tǒng)：用氧化鋁把電解產(chǎn)生的含氟煙氣凈化，脫除氟化氫，得到載氟氧化鋁；3.整流系統(tǒng)：把交流電變成直流電；4.上料系統(tǒng):把載氟氧化鋁、氟化鹽等加到電解槽；5。碳素系統(tǒng):制造電解需要的碳素材料；6。電解系統(tǒng)：在直流電下完成氧化鋁變成金屬鋁的反應(yīng);7。澆鑄系統(tǒng)：把電解得到的金屬鋁除去夾帶電解質(zhì)，把鋁液澆鑄成錠。二、電解槽1．自焙槽：側(cè)插式自焙陽極電解槽、上插式自焙陽極電解槽２.預(yù)焙槽:連續(xù)式預(yù)焙陽極電解槽、不連續(xù)式預(yù)焙陽極電解槽3.其它電解槽如：多室電解槽、惰性陰極電解槽、惰性陽極電解槽等。三、預(yù)焙槽結(jié)構(gòu)1。陽極裝置（或稱上部結(jié)構(gòu)）2.陰極裝置3.導(dǎo)電母線系統(tǒng)(或稱母線結(jié)構(gòu)）四、正常生產(chǎn)的電解槽應(yīng)具有下列特征：1.強(qiáng)勁有力的火苗;2.槽電壓穩(wěn)定;３.電解質(zhì)溫度平穩(wěn);4．陽極周邊電解質(zhì)“沸騰”均勻；5.炭渣分離良好，電解質(zhì)清澈透亮；６。槽面上有完整的結(jié)殼，且疏松好大;７.電解質(zhì)與鋁液分層應(yīng)清楚。五、鋁電解槽的常規(guī)作業(yè)1.加料：氧化鋁2．出鋁：真空抬包3．陽極作業(yè):更換陽極組六、煙氣凈化1.煙氣成分：二氧化碳、一氧化碳、氟化碳、揮發(fā)分2.凈化方式:濕法凈化:水或者堿溶液作吸收劑干法凈化:氧化鋁作吸收劑【教學(xué)建議】多媒體、講授法第三篇鎂冶金第十七章概論【教學(xué)目的】通過本章內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解鎂的具體物理化學(xué)性質(zhì)以及用途，掌握鎂的生產(chǎn)原料種類和生產(chǎn)方法，了解現(xiàn)代鎂冶金的發(fā)展概況。

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是鎂的性質(zhì)與用途，以及各類原料的特性.難點(diǎn)是鎂的生產(chǎn)方法。【教學(xué)內(nèi)容】第一節(jié)鎂的性質(zhì)和用途一、鎂的性質(zhì)：二、鎂的用途:鑄造鎂合金變形鎂合金第二節(jié)煉鎂原料一、鎂礦物：硅酸鹽、碳酸鹽、氯化物、硫酸鹽二、產(chǎn)鎂原料海水、鹽湖水、地下鹽鹵、光鹵石、菱鎂礦、白云石等天然資源三、菱鎂礦:碳酸鎂(電解法）四、白云石:碳酸鎂和碳酸鈣的復(fù)鹽五、光鹵石:氯化鎂和氯化鉀的含水復(fù)鹽六、海水一立方米海水中含有一千克鎂。七、鹽湖水、地下鹽鹵及化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)的鹵水鎂鹽濃度高，含有鈉鹽，鉀鹽及其他鹽類。第三節(jié)鎂的生產(chǎn)方法一、方法：氯化鎂熔鹽電解法、熱還原法（半連續(xù)法、橫罐還原法)二、熔鹽電解法：１。菱鎂礦或氧化鎂氯化生產(chǎn)無水氯化鎂２.從氯化鎂溶液制取低水氯化鎂水合物和無水氯化鎂3。光鹵石脫水制取無水光鹵石供電解4．以氯化鎂溶液和菱鎂礦為原料生產(chǎn)金屬鎂的聯(lián)合流程5.鎂鈦聯(lián)合流程三、熱還原法煉鎂1.橫罐硅熱還原法２.半連續(xù)法四、溶出工藝１.顆粒溶出２。濕磨粉碎溶出第四節(jié)鎂冶金的發(fā)展概況一、氯化鎂熔鹽電解法二、硅熱還原法【教學(xué)建議】多媒體、講授法第十八章氧化鎂生產(chǎn)及其氯化過程【教學(xué)目的】通過本章內(nèi)容的學(xué)習(xí),需要學(xué)生了解鎂的具體生產(chǎn)方式，掌握氧化鎂氯化的基本原理，以及各種因素對于氯化過程的影響，了解現(xiàn)代氧化鎂的氯化工藝?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是氧化鎂的生產(chǎn)及生產(chǎn)后的氯化過程，對于流程及工藝的學(xué)習(xí)。難點(diǎn)是氧化鋁氯化的基本原理的理解和各因素的影響。【教學(xué)內(nèi)容】第一節(jié)氧化鎂生產(chǎn)一、主要方法:菱鎂礦煅燒法、氫氧化鎂法二、煅燒菱鎂礦生產(chǎn)氧化鎂：三、用氯化鎂溶液生產(chǎn)氧化鎂四、其他方法:碳酸氫鎂法、氯化鎂水合物熱解法第二節(jié)氧化鎂氯化的基本原理一、基本氯化過程1.氧化鎂氯化制得氯化鎂2。氯化鎂電解得到鎂金屬二、不加碳質(zhì)還原劑的氧化鎂氯化過程三、有碳質(zhì)還原劑存在時(shí)氧化鎂的氯化第三節(jié)各種因素對于氯化過程的影響一、氯化基本要求：１。高的氯化速度2.高的產(chǎn)能3.高的氯化鎂利用率及氯氣利用率二、對氯化爐爐料要求：1。爐料的化學(xué)活性爐料：氧化鎂或碳酸鎂與碳質(zhì)還原劑２。爐料的化學(xué)組成雜質(zhì):氧化鈣、氧化鐵、氧化鋁、氧化硅、硫酸鎂、水３.爐料的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率爐料在氯化爐內(nèi)必須保持為顆粒狀或塊狀，才能使氯化正常進(jìn)行.第四節(jié)氧化鎂的氯化工藝一、氧化鎂－—鹵水球團(tuán)爐料二、天然菱鎂礦壓團(tuán)爐料【教學(xué)建議】多媒體、講授法第二十章氯化鎂電解【教學(xué)目的】通過本部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解鎂電解質(zhì)的基本物理化學(xué)性質(zhì)，理解氯化鎂電解的基本原理，掌握鎂電解生產(chǎn)的基本工藝流程,

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是鎂電解過程中各工藝流程的掌握.難點(diǎn)是如何理解鎂電解過程的基本原理?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)鎂電解質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)一、主要指標(biāo):溶度、密度、電導(dǎo)率、黏度、界面張力、蒸汽壓、水解性能、氧化性能二、鎂電解質(zhì)的溶度和離子形態(tài)：三、鎂電解質(zhì)的密度四、鎂電解質(zhì)的黏度五、鎂電解質(zhì)的表面性質(zhì)六、鎂電解質(zhì)的蒸汽壓七、鎂電解質(zhì)的電導(dǎo)率八、鎂電解質(zhì)中氯化鎂的水解和氧化鎂的氯化第二節(jié)氯化鎂電解的基本原理一、氯化鎂電解的理論能耗及氯化鎂的分解電壓二、鎂電解過程的副反應(yīng)1.鎂和氯的溶解２.鎂的氯化３.雜質(zhì)的行為第三節(jié)鎂電解生產(chǎn)工藝一、鎂電解槽:1．有隔板槽２．無隔板槽3.道屋型電解槽二、無隔板槽結(jié)構(gòu)：1.上插陽極電解槽2.無隔板鎂電解槽三、鎂電解的流水作業(yè)線加料、出鎂、出渣、拍廢電解質(zhì)【教學(xué)建議】多媒體、講授法第二十一章熱還原法煉鎂【教學(xué)目的】通過對本章內(nèi)容的學(xué)習(xí),需要了解熱還原法煉鎂的基本理論知識，理解硅熱法煉鎂的基本原理，掌握皮江法煉鎂的工藝流程。對比鎂的不同生產(chǎn)工藝方式。

【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是熱還原法煉鎂的基本理論知識和基本原理.難點(diǎn)是具體工藝流程的掌握?！窘虒W(xué)內(nèi)容】第一節(jié)熱還原法煉鎂概述一、碳熱還原法：木炭、煤、焦炭等碳質(zhì)材料做還原劑二、碳化物法碳化鈣還原氧化鎂三、金屬熱還原法金屬或其合金作還原劑的熱還原過程第二節(jié)硅熱法煉鎂的基本原理一、氯化鎂電解的理論能耗及氯化鎂的分解電壓二、鎂電解過程的副反應(yīng)１。鎂和氯的溶解