江西理工大学南昌校区软件冶金轻金属重点范文

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江西理工大学南昌校区软件冶金轻金属重点范文 篇1

1、铝的化学性质：氧化铝及其水合物的两性性质，使氧化铝的生产即可用碱法也可用酸法；三水铝是最易为苛性碱溶液溶出，一水软铝石次之，一水硬铝石溶出条件则苛刻得多；刚玉一般不和苛性碱反应Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq=2NaAlO2+aq2、○1国内铝土矿资源的特点：高铝高硅低铁，并且大量是一水硬铝水石型的，矿石的铝硅比多数在4-7之间，优质铝土矿相对少些；○2国外铝土矿资源：世界存储量大概在245亿吨，铝土矿80%，集中在地处几内亚、澳大利亚、巴西等地，国外多为优质铝土矿，但氧化铁含量一般较高。

3、碱法生产氧化铝的三种方法：拜耳法、碱石灰烧结法、拜耳烧结联合法。○1拜耳法：直接利用含用大量的游离苛性碱的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液，往铝酸钠溶液中添加氢氧化铝，经长时间搅拌便可分解析出氢氧化铝结晶。○2碱石灰烧结法：在铝土矿中配入石灰石、纯碱，在高温下烧结得到含有固态铝酸钠溶液，铝酸钠溶液脱硅净化后通入二氧化碳气体便可分解结晶氢氧化铝。○3拜耳烧结联合法：酸法生产氧化铝用硝酸、硫酸、盐酸等无机酸处理含铝的原料而得到相应的铝盐的酸性溶液，然后使这些铝盐生成水合物晶体或碱式铝盐从溶液中析出，也可用碱中和这些铝盐的水溶液，使铝成为氢氧化铝析出，煅烧所得的氢氧化铝或各盐的水合晶体或碱式盐，便可得到无水氧化铝。

4、拜耳法与碱法的优缺点：拜耳法流程比较简单、能耗低、产品质量、好成本低，但只限于处理高品位的铝土矿。碱石灰烧结法比较复杂、能耗高、成品质量和成本都不及拜耳法，但可以处理高硅铝土矿。

5、铝酸钠溶液温度、浓度的变化关系：○1制取浓度相同的溶液时，随着溶出温度的提高苛性碱的浓度可以降低；○2Al2O3的溶解度随溶液中的苛性碱浓度的增加而急剧增加，但当苛性碱浓度超过某一限度时，Al2O3的溶解度急剧增加，Al2O3溶解度出现最大值。

6、苛性碱：以NaAlO2和NaOH形式存在的Na2O；碳酸碱：以NaCO3形式存在的Na2O;硫酸碱：以硫酸钠形式存在的Na2O；全碱：以NaO苛和Na2OC形态存在的碱的总称。

7.苛性比值=1.645xNa2O质量分数/Al2O3质量分数；苛性比值表示铝酸钠溶液中氧化铝的饱和程度和稳定性。硅量指数：铝酸钠溶液中三氧化二铝与二氧化硅含量的比例；当溶液中Al2O3的浓度一定时，硅量指数愈高，则二氧化硅杂质含量越低，溶液纯度越高。拜耳法的循环效率：亿吨Na2O再一次拜耳法循环中所产生的Al2O3的量用E表示，E的值愈高说明碱的利用率愈好E=1.645（α1-α2/α1*α2）Kg/Kg-Na2O；循环碱量为E的倒数1/E=0.608（α1*α2/α1-α2）t/t-Al2O38、影响铝土矿溶出过程的因素：○1溶出温度：随温度增高Al2O3在碱液中的溶解度增大，溶出发应速度以及碱浓度与反应产物的扩散速度也增加；○2循环母液碱浓度及苛性比值：循环母液的Na2O苛性浓度愈高，苛性愈高，未饱和程度愈大，氧化铝溶出速度及设备产能愈大，得到的溶出液苛性越低，碱的循环效率也越高；○3矿石的细磨程度：矿磨得越细溶出速度越快；○4搅拌强度：搅拌可使矿粒外层扩散厚度减少，有利于Al(OH)3与溶出溶液中OH-的扩散。

9、拜耳法溶出铝酸钠浆液稀释的意义：○1降低铝酸钠溶出液的溶度，便以晶种分解；○2铝酸钠溶液进一步脱硅；○3便以赤泥分离；○4有利于稳定沉降槽的操作。

10、影响赤泥拜耳法沉降和压缩性能的主要因素：铝土矿组成成分和化学成分；吃你浆液的温度；矿浆磨细程度；铝酸钠溶液浓度及粘度。

11、影响晶种分解过程的主要因素：○1分解原液浓度和苛性比值：溶液苛性比值低过饱和度大，溶液浓度高，溶液的过饱和度低，不利于结晶的长大和富集难得到强大的结晶。○2温度制度：当其他条件相同时，降低分解温度可以提高分解率和分解槽的单位产能。○3晶体系数和质量：晶体系数的增加分解速度加快。○4分解时间及母液苛性比值：随分解时间延长氧化铝的分解率提高，母液苛性比值增加。○5搅拌速度：搅拌速度使分解率显著提高。○6杂质：杂志积累到一定程度后分解速度下降，Al2O3粒度变细。

12、分解母液蒸发过程中减少蒸发水量的途径：○1减少循环碱量的流量○2降低循环母液的浓度○3提高稀释后铝酸钠溶液浓度。

13、铝酸钠炉料烧结的目的：将生料中的Al2O3尽可能完全转变成可溶性的铝酸钠，氧化铁转变成铁酸钠，杂质二氧化硅、二氧化钛转变成不容的原硅酸钙和钛酸钙。

14、碱石灰铝土矿的配方：铝硅比（A/S）、铁铝摩尔比（[F]/[O]）、碱比（[N]/[A]+[F]）、钙比（[C]/[S]）、水分含量，固定碳含量以及干生料的粒度。

15、一水碳酸钠苛化的方法有：氧化铁法：2NaFeO2+2H20=2NaOH+Fe2O3+H2O；石灰法：NaCO3+Ca(OH)2+ap=NaOH+CaCO3+aq16、铝酸盐炉料烧结过程中将碳分母液蒸发的意义：可以利用窑气的热量蒸发母液中的水分，无需再蒸发器中将含水碳酸钠结晶水析出。

17、溶出时原硅酸钙（2CaCO3*SiO2）的行为和二次反应:

2CaCO3*SiO2+2Na2CO3+aq=NaSiO3+2CaCO3+2NaOH+aq；

2CaCO3*SiO2+2NaOH+aq=Ca(OH)2+NaSiO3+aq

3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO*Al2O3*6H2O+2NaOH+aq；

2NaSiO3+(2+n)*NaAl(OH)4+aq=NaO*Al2O3*2SiO2*nNaAl(OH)4*xH2O+4H2O+aq；

3CaO*Al2O3*6H2O+xNaSiO3+aq=3CaO*Al2O3*xSiO2*yH2O+2xNaOH+aq;

3Ca(OH)2+NaAl(OH)4+xNaSiO3+aq=3CaO*Al2O3*xSiO2*yH20+2（1-x）NaOH+aq;

脱硅过程的意义和要求：SiO2过饱和程度很高的溶出粗液用于分解特别是碳酸化分解时大部分SiO2将会随同氢氧化铝一起析出，使产品氧化铝不符合质量要求。脱硅过程的原理：7NaSiO3+2NaAl(OH)4+aq=NaO*Al2O3*2SiO2*nH2O+3.4NaOH+aq;

18.铝电解槽的种类：○1预培阳极电解槽（不连续式和连续式预培式阳极电解槽）○2自培式阳极电解槽（侧插式槽和上插式槽）。

19、冰晶石（氟氧化钠）分子式：Na3AlF6或3NaF*AlF3；亚冰晶石：Na5Al3F14；人造冰晶石的方法有：酸法、碱法、干法和磷肥副产品法；酸法生产冰晶石的工艺有：制酸、精制、合成冰晶石、成品过滤和干燥等程序。

20、铝电解过程机理：熔体中各种离子在两极上的电化学行为，在阴极上是含铝配离子中的Al3+放电而阳极则是含铝配离子中的O2-放电。

21、阳极效应：现象：阳极周围电弧光耀眼夺目，并伴有噼噼啪啪的声响，阳极周围电解质却不沸腾，没有气泡大量析出，电解质好像被排开，电解槽的工作处于停顿状态。氧化铝对电流密度的影响是：临界电流密度随电解质中的Al2O3含量增大而增大。

22、润湿性变差学说：电解槽对碳阳极底掌的润湿性变差，在正常情况下，熔体对阳极底掌润湿性良好，很快被电解质从掌底排挤出来，当熔体中Al2O3溶度降到一定程度时，润湿性变差致使阳极气体不能及时排走，气泡逐渐积成大面积的气膜，覆盖于阳极底掌

23、铝电解槽节能途径：○1提高电流密度：降低电解温度、选择合适添加剂、合理配置母线○2降低平均电压：提高电解质的电导率、降低阳

极过电压、降低母线降压○3降低热损失：增加壳面的保温材料、加强槽体保温。

24、300C下Na2O-Al2O3-H2O系平衡状态图中（见图P17；2-1）：OB线：为三水铝石在氢氧化铝溶液中的溶解度曲线。BC:为水合铝酸钠在NaOH溶液中的溶解度曲线。CD：为NaOH*H2O在铝酸钠溶液中的溶解度曲线。

25、影响铝酸钠溶液稳定性的主要因素：○1溶液的浓度：氧化铝浓度低于25g/L或者高于264g/L的铝酸钠溶液都是稳定的，而中等浓度的溶液稳定性较差○2苛性比值：苛性比值增大溶液过饱和度下降、稳定性增大○3温度：苛性比值不变时，温度升高稳定性下降、当温度低于300C以下时溶液粘度升高，稳定性下降○4杂质：杂志是铝酸钠溶液粘度增加，溶液稳定性提高。

26、在Na2O-Al2O3-H2O系中的拜耳法循环图中（见P17图3-1）AB：进出线，BC：稀释线，CD：分解线，DA：蒸发线

27、简要说明含Ti的矿物在溶出过程中的行为：○1含SiO2：各种形式的含硅矿物与苛性碱反应，均有硅酸钠进入溶液，然后与溶液中的铝酸钠反应，生成溶解度很小的水合硅酸钠沉淀，造成Al2O3和Na2O的损失○2含Fe2O3：随着氧化过程的进行，含铁的矿物不仅污染铝酸钠溶液并使赤泥沉降恶化，引起蒸发管结逅堵管○3含TiO2：在拜耳法生产中TiO2引起Na2O损失和Al2O3溶出率降低，特别是在矿浆预热器中和压煮器中的加热表面生成钛结疤，增加热能的消耗和清理工作量。

28、Al2O3理论溶出率：理论上矿石中可以溶出的Al2O3量与矿石中Al2O3量之比称为Al2O3 的理论溶出率n(理)=(A-S)/Ax100%；Al2O3实际溶出率：实际溶出的Al2O3量与矿石中Al2O3 量之比n(实)[1-(Al2O3赤xFe2O3矿/Al2O3矿xFe2O3赤)]x100%；Al2O3相对溶出率：n(相对)=[(A-S)矿-（A-S）赤]/[(A/S)矿-1]

29、衡量赤泥沉降好坏的两个标准：赤泥沉降速度；赤泥浆液的物理化学性质：赤泥粒子非常细；赤泥粒子具有极其发达的表面。

30、分解率：以分解出来的氢氧化铝中的氧化铝占精液中含氧化铝数量的百分数表示的；分解槽单位产能：指单位时间内从分解槽单位体积中分解出来Al2O3的数量：P=Aa*n/γ=Aa*(αm-αm)/Tαm31、氢氧化铝在煅烧过程中的脱水过程：氢氧化铝的煅烧在1000-12500C下进行，在1100C-1200C脱除附着水，在200-2500C下三水铝石失去两个结晶水变为一水软铝石。5000C左右一水软铝石转变为γ-Al2O3转变为不吸湿的α-Al2O3。

32、分解母液发的目的：保持循环体系中水量的平衡，使蒸发母液达到符合拜耳法溶出或烧结生料配料的溶度要求。

34、在烧结过程中Al2O3、SiO2、Fe2O3物质行为：Al2O3构成的偏铝酸钠易溶于水，并且能在高温下与原硅酸钙保持平衡，反应式：Al2O3+Na2CO3→Na2O*Al2O3+CO2↑；SiO2：为达到Al2O3和SiO2的分离目的，炉料中的SiO2在烧结过程中应该转变为不含Al2O3和Na2O；Fe2O3：氧化铁在高温下与碳酸钠反应生成铁酸钠，反应式为：Fe2O3+Na2CO3→Na2O*Fe2O3+CO2↑

35、铝酸盐熟料溶出过程的目的：熟料溶出过程中要使熟料中的Na2O*Al2O3尽可能完全地转入溶液，而Na2O*Fe2O3尽可能完全的分解，以获得Al2O3*Na2O高的溶出率。决定烧结法系统经济效果最重要的两个环节是：炉料烧成和熟料溶出。

36、为什么回收氧化铝：二段脱硅得到的石榴石渣中含有Al2O3量为26%，直接返回烧结过程必然造成氧化铝的大量循环和损失，采用碳酸钠溶液来提取Al2O3更为合适。

37、铝电解发展的三个阶段：○1化学法炼铝阶段○2电解法炼铝阶段○3电解炼铝大型化、现代化阶段。

38、电流效率：η=（P实/P理）x100%=(P实/CIt)x100%

39、影响电流效率因素：○1铝的溶解和在氧化的损失○2铝不完全放电○3其他离子放电○4其他损失（水的电解、碳化铝的生成、熔体的电子导电）

40、电能效率：理论上应该消耗的能量和实际应该消耗的能量比值ηE=W理/W实x100%

41、添加剂对电解质的影响：○1CaF2添加量增加，NaAlF6-Al2O3熔体初晶温度下降；MgF2:降低熔体初晶温度；LiF2：显著降低、NaCl降低、不宜超过10%，○2密度：CaF2和MgF2的添加剂使电解质的密度增大；NaCl和LiF使熔体密度明显那降低。○3电导率：随着熔体的AlF3的 含量的增加而降低，与Na+浓度有关，CaF2和MgF2的添加使得Na3AlF6-Al2O3熔体的电解率降低而MgF2的影响较大。LiF2-NaCl含量增大使熔体电导率升高，NaCl影响较大。○4粘度：MgF2、CaF2↑粘度↑、MgF2影响增大；LiF、NaCl添加使粘度↓、更明显；AlF3、Al2O3、NaCl都使冰晶石表面张力降低。○5而NaF和CaF2使之增大、表面张力：在气相中熔体表面质点因受内层作用力影响，具有内向收缩的趋势，表面质点对内部质点产生一种压力；界面张力随AlF3含量的增大或熔体摩尔比的降低而明显增大，往电解质熔体中加

可使铝损失降低。○6蒸汽压：CaF2、LiF和MgF2都使熔体蒸汽压降低，在酸性电解质熔体中，提高AlF3或降低摩尔比则使蒸汽压增大，NaAlF6-Al2O3随Al2O3的浓度↑而↓。