快速熔化

快速熔化（精选3篇）

快速熔化 篇1

铝具有很多优良性能,例如密度小、塑性高、成形性好、传导性能高、抗蚀性强,特别是铝资源丰富,对人体无害,对环境污染小,可回收性强,因而铝自1888年商业化生产以来,在世界各国得到了日益广泛的应用。铝早在20世纪50年代就已经成为人类使用的第二大金属。我国的氧化铝产量为全球总产量的39.51%,其消费量占全球总消费量的45%。我国已成为世界最大的冶金及氧化铝生产与消费大国,并已成为氧化铝生产的强国。

广西田东锦盛化工公司1 000 kt/a氧化铝项目于2012年10月投产。杭州锦江集团投资建设的广西田东锦江化工有限公司是联合化工企业,位于广西百色市田东县平马镇石化工业园区,一期200 kt/a烧碱、200 kt/a PVC、300 kt/a电石、30×104 kW电厂早已相继投产,二期1 000 kt/a化学品氧化铝项目于2012年10月投产,这是我国最大的化学级氧化铝企业,也是世界大型的化学级氧化铝企业之一。

1 熔炼技术

熔炼生产属于金属材料加工范围,主要是物理过程,其基础理论是金属物理学。在铝及铝合金的熔铸过程中,其铸造温度为700℃左右。对于铝材生产而言,生产者除注重其化学成分外,还关注其纯洁度及内部组织结构,这些因素都直接影响到铝材的性能。

熔炼是使金属合金化的一种方法。它是采用加热的方式改变金属物态,使基体金属和合金化组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体,并使其满足内部纯洁度、铸造温度和其他特定要求的一种工艺过程。熔体的质量对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响,因此,熔炼又是对加工制品的质量起支配作用的一道关键工序。

2 传统的平炉反射熔化情况分析

平炉反射熔化技术是利用高温火焰经炉顶辐射及火焰直接辐射传热来加热和熔化炉料。其炉顶受热强度大、温度高,宜用热稳定性好的耐火砖砌筑。平炉容量宜大,以适应大批量生产。但是,熔池面积过大,氧化、挥发熔损增大,且因为缺乏对流,熔池上、下温差较大,所以要采取强化搅拌措施以使温度和成分均匀。这种熔炉的生产劳动强度大,炉气带走的热量多,而且铝的辐射传热效率较低,一般为(2.9～3.3)×105kJ/m2·h。为此必须加大熔池受热而积,但是此时炉体的蓄热损失也大,因此,平炉的热效率较低,且烟尘容易污染环境。

其最大的特点:热源的利用率低,其利用率约为25%,热量在短暂的炉内反射后就经排烟通道排走了,造成熔化速度慢,油耗偏高。

为了利用废气余热,有专家提出备一套换热装置,或采用双膛炉。双膛炉是用一矮墙将长炉膛隔成熔化炉料室和熔体保温室2个炉膛,分别用喷嘴加热。其特点是熔化和精炼分开,可持续地熔化和分批精炼,热效率及生产率较单膛炉高,有利于控制温度和成分。但是,2室炉龄不同,不便于维修,炉渣等难免进入保温室。真正的生产上多采用单独的熔化炉和保温炉,或在1台快速熔炉两侧配置2台保温炉,便于连续生产。

3 快速熔铝炉的分析

为强化熔炼过程,节约能耗,提高热效率和生产率,目前已研制出一些新的熔炉和熔炼技术。

3.1 冲天炉熔炼技术

冲天炉的炉料由炉顶侧门装入,与由下而上的炉气接触而吸收热量升温熔化。炉膛周围装有多排可控高速喷嘴。由喷嘴喷出的高温火焰直接喷射到经充分预热的炉料上,因此,熔化率高。废气由炉顶导入换热器,预热空气和蒸气。竖炉结构如图1所示。

其特点如下:炉身具有一定的储料高度,当燃烧器火焰对底部炉料加热熔化时,其上部的炉料不断得到燃烧器热源的预热;得到预热的上部炉料接近熔点的同时被迅速熔化。上部炉料在软化下塌过程中腾出的空位得到炉料源源不断的补充并得到余热的继续预热,从而达到快速熔化的目的。最快时达到4～5 t/h,比传统的平炉熔化快20%以上。既可以快速熔化也可以供给熔液,还可随时开、停炉,熔化率高、设备简单、占地面积小、炉衬寿命长、操作方便。该技术的关键是要严格控制空气过剩量。

另外,开炉熔炼时要防止炉内炉料相互黏结搭桥,因此,开炉时要先预热好炉料及炉衬,当炉料快要熔化时,加大火力进行高温快速熔化。停炉时只要停止送燃料,并继续送风一段时间让铝凝固即可。

3.2 喷射式快速熔炉技术

采用快速燃气直接喷射炉料熔铝法,可使熔化率及热效率提高,金属烧损铝和能耗均显著降低。在这个领域,目前设备最先进的当属日本的1 500型喷射式双膛熔铝炉及快速连续熔铝炉。前者在炉顶及炉墙上装有加氧烧油喷嘴,使火焰直接喷到炉料上,可强化熔化过程,缩短熔炼时间30%～50%,热效率提高到50%以上,降低金属烧损20%～26%。在加热、点火、测温、供氧和油、搅拌及熔体转注等方面,采用计算机控制条件下,可提高熔炉生产率30%。用快速旋转喷嘴代替一般喷嘴,用高发热值燃料,预热炉料和燃料、空气,并用纯氧或富氮气助燃,再提高火焰温度,以强制对流传热为主的高温高速(200～250 m/s)燃气喷到炉料上,使传热速度提高到(12.6～16.7)×105 kJ/(m2·h),为普通平炉的5倍。喷射双膛熔铝炉如图2所示。

快速连续熔铝炉是由竖炉和反射炉组合而成。铝锭由竖炉下部装入,废料由炉顶加入。由于能利用废气预热炉料,热效率可提高到70%,油耗则由100 L/t降到40～60 L/t,还可延长炉衬寿命。在反射炉底部加装感应搅拌器后,能提高熔化率15%,熔池上、下温差减小20℃左右。如果改用活动炉顶,由炉门装料改为炉顶装料,可使装料时间从5%～10%降至2%～3%。假如采用陶瓷纤维作炉壁绝热层减少炉衬的蓄热损失,可提高热效率。喷射式快速连续铝炉如图3所示。

采用空气助燃喷嘴时,80%的热能耗费于加热空气中的氮气上,而且为废气所带走,因此火焰温度低,燃烧不完全,游离炭使火焰的辉光辐射增强,导致炉衬温度升高,降低了炉衬寿命。加氧喷嘴的火焰中氮气少,燃烧较完全,火焰温度高(2 200℃左右),火焰直接覆盖炉料,在炉膛内与炉料接触停留时间较长,能更好地进行对流传热,热效率较高,而且NO2废气减少。此时,火焰温度中部高周边低,游离炭少,其辉光辐射系数较小,炉衬温度低,炉龄较长。由于熔化率高,熔炼时间缩短,因此可降低熔损率和含气量。

其优点如下:一是采用加氧或纯氧喷嘴,可降低油耗,提高热效率,减少噪声。二是铝熔体的质量得到提高。炉料包括原铝锭、边角料、返回料、铝屑等组成,在生产、运输环节中都沾有水分、油渍、油污等,这些东西经过预热后得以挥发,从而大大地减少熔体的含气量,得到较好的熔体。为下一步精炼打下良好的基础。三是节约能源、提高生产率。快速熔铝炉由于能迅速熔化炉料,生产效率高,节约能源,熔化周期短,熔炉寿命高。

4结语

随着科技的进步与发展,科技人员研发出了真空熔炼,也包括真空铸造。这是一种生产难熔、稀有和活性铝的基本方法,是一种获得高纯度、高质量铝材料的现代技术。活性难熔铝化学活性强,在大气下熔炼时会急剧氧化和氮化,形成大量夹渣,以致不能加工成材,因而必须采用真空熔炼铸造才能制取质量优良的产品。其后,又研发出真空电弧熔炼技术、电子束炉熔炼技术、等离子电弧炉熔炼和等离子电子束炉熔炼等技术,为实现节能减排的宏伟目标作出新的贡献。

摘要：金属铝具有一系列优良性能,在国民经济获得了日益广泛的应用。传统的平炉熔化技术随着科技的进步已被淘汰,取而代之的是快速熔炉技术,该技术为铝加工生产提供了质优、量大、更佳的选择。

关键词：快速,熔铝炉,快速熔化

参考文献

[1](挪)汤斯达德.铝电解理论与新技术[M].邱竹贤,译.北京:冶金工业出版社.2010.

[2]梁学民,张松江.现代铝电解生产技术与管理[M].长沙:中南大学出版社,2011.

[3]柯东杰,王祝堂.当代铝熔体处理技术[M].北京:冶金工业出版社.2010.

快速熔化 篇2

2.知道熔化过程中吸热，凝固过程中放热;

3.知道晶体有一定的熔点，能用来解释简单现象;

4.会查熔点表.5.通过晶体熔化实验，培养观察和实验能力;

在实验过程中培养学生实事求是的科学态度.教学建议

1.引入新课：

方法1：利用教材上的素材。本节教材开头提出的：黑龙江省漠河镇的最低气温达到过-52.3，在这样冷的地区测气温应该用水银温度计还是酒精温度计。这个问题具有承上启下的作用。既联系了上节讲过的温度计，又可用来导入 新课，而且具有实际意义。

方法2：从生活事例引入。热天，从冰柜中拿出的冰，一会变成了水，再过一段时间水干了，变成看不见的水蒸气，跑得无影无踪。由此导入 新课。

2.学习新课：

学习新课的过程应当是在教师的引导下组织学生发现问题、解决问题的探究过程，使学生不仅学到了知识，而且学到了解决问题的方法，达到提高能力目的。

根据本节内容特点和学生的实际水平可采用两种方法：

方法1：启发讲解式。教师边做演示实验、边提出问题、边讲解。在讲台上，组织部分学生做海波(或冰)的熔化实验，组织另一部分学生做松香(或蜂蜡)的熔化实验。在老师的引导下归纳出晶体在熔化过程中不断吸热，但温度保持在熔点不变非晶体在熔化过程中不断吸热，温度不断升高，没有固、液共存状态。

方法2：科学探究式。在教师的组织下，提出问题，学生猜想和假设，设计实验和进行试验，写出实验报告。得出晶体在熔化过程中不断吸热，但温度保持在熔点不变非晶体在熔化过程中不断吸热，温度不断升高，没有固、液共存状态。

教学设计方案

【重点、难点分析】晶体的实验，在熔点(或凝固点)不断地吸热，但温度保持不变，这个现象不容易做到。要得出正确结论，对实验要求较高，希望按照下面的要去做。对于晶体和非晶体的区分，学生知道从熔化过程表现出的特点区分就可以了。

【教学过程】

1.引入新课

方法1：承上启下引入。

提出问题：黑龙江省北部一月份的平均气温在-30℃以下，漠河镇的最低气温达到过-52.3℃.在这样冷的地区测气温应该用水银温度计还是用酒精温度计呢?根据什么来选择呢?

我们学习。

方法2：生活事例引入。

水的三态变化学生是知道的，由此提出问题：热天，从冰柜中拿出的病，一会儿变成了水，再过一段时间水干了。随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。物质在固、液、气之间变化有什么特点呢?

我们学习熔化与凝固。

2.学习新课

由于萘对人体有危害，课本已将晶体熔化的实验换用海波。海波在照相器材商店、化工店都容易买到。假如买不到海波而手边又有萘，则务必只由教师来演示，不要让学生接触萘，而教师也要注意实验室通风好些，尽量少吸入萘蒸气。

本节课的实验比较难做，根据学校条件不同可以提供两种方案供参考。

如果学校实验仪器较多，可在实验室组织学生进行探究固体熔化时温度的变化规律，事前将学生分成若干实验小组(2~3人为一组)。把仪器按教材50页图4-7观察熔化现象的实验装置组装好。

提出问题：不同物质在由固态变成液态的熔过程中，温度的变化的规律相同吗?

猜想和假设：熔化过程一定要加热，所以物质一定要吸收热量。这时温度可能也是不断上升的。

设计实验和进行实验：研究蜡和海波(硫代硫酸钠)的熔化过程。

参照如图选择需要的实验器材。

注意：实验时，严禁用酒精灯点燃另一只酒精当;用完酒精灯必须用灯冒盖灭(不能用嘴吹);万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，立即用湿布铺盖。

熔化和凝固教学反思 篇3

本设计通过教学实践证明是可行的，冰用矿泉水冷冻，破碎后用保温桶盛装带到教室。到教室后，再装到试管中，太耽误时间，今后可用试管装好后放到保温桶内，并用冰保起来，这样，它不会熔化。

学生在使用温度计测冰的温度时，不少学生将温度计拿出试管来读，原因是上课时，因为时间原因，教学温度计的使用规则是时，过快，学生掌握不好造成。

学生试验时，课堂显得有些乱，主要是因为对该做些什么和如何做还不够明确。

描点时，可以用坐标纸，让每一位学生自己动手，分析并找出规律。