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1、1、金属分类黑色金属（铁铬锰） 有色金属： 轻金属 （铝镁） 重金属 （铜锌镍） 稀有金属 （钛钨稀土） 贵金属 （金银铂） 2个辅助环节：炭素电极制造 氟盐生产2、现代铝工业3个步骤：从铝土矿提取纯氧化铝；用冰晶石- 氧化铝熔盐电解法生产金属铝；铝加工3、 【冰晶石 - 氧化铝熔盐电解法】原料：氧化铝熔剂：冰晶石直流电通入电解槽阴极：液体铝工业电解槽阳极：CO2 ，CO 电解质：质量分数95% 的冰晶石与 5% 的氧化铝组成铝液用真空抬包抽出4、主要矿物：三水铝石一水软铝石一水硬铝石5、从铝矿提取铝的两个方案（矿石品位）：选用高品位铝土矿，先用化学法从矿石中提取纯净的氧化铝，然后用电解法从氧
2、化铝中提纯净度为99.85 的铝；选用低品位的铝矿，经物理选矿，分离掉一部分硅酸盐矿物，再送入溶出流程中去，提纯氧化铝6、从矿石中提取氧化铝方法：拜耳法碱石灰烧结法拜耳- 烧结联合法7、拜耳法（生产氧化铝的主要方法）原理：用苛性碱溶液在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生产铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生产苛性钠溶液，供循环使用8、拜耳法流程：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧9、苛性比 k=n(Na2o)/(Al2o3) Na2O 是按苛性碱 NaoH 浓度计算10、拜耳烧结联合法 （3 种） ：串联法： 先用拜耳法处理中等品位铝
3、土矿，再用烧结法处理拜耳法中留下的赤泥中的氧化铝；并联法：以拜耳法处理高品位的铝土矿，同时以烧结法处理低品位的铝土矿的氧化铝的生产方法；混联法：先用拜耳法处理高品位铝土矿，再用拜耳法赤泥加低品位铝土矿共同烧结的氧化铝的生产方法11、铝电解的两极反应：阴极反应： Al3+ + 3e= Al（液）阳极反应： 3O2- + 1.5C - 6e = 1.5CO2（g）总反应： Al2O3 + 1.5C= 2Al（液） + 1.5CO2（ g）12、 CO 来源： 3CO2 （ g） + 2Al（溶解的） = Al2O3 （溶解的） + 3CO（g）13、炭阳极理论消耗量：1.5x12/54x100%=
4、333kg/t(Al) 碳的当量值 =12.011/4=3.0028 铝的当量值 =26.98154/3=8.9938g 1 法拉第 =96485/3600=26.8A.h 碳的电化学当量 =3.0028/26.8=0.1120g/(A.h) 铝的电化学当量=0.3356 g/(A.h) 碳耗指数 =每小时电量实际消耗的碳量/ 理论上碳的电化学当量（碳耗指数1: 因为工业铝电解槽的阳极气体不全是CO2 ，还有 20%30% 的CO ）14、增加电解槽铝产量的方法：提高电流强度；提高电流效率；增加运行的槽昼夜总数15、铝电解槽是炼铝的主体设备（有2 种形式）：自焙阳极电解槽；预焙阳极电解槽16、
5、预焙阳极电解槽最常用的原因（预焙阳极主要优点）可以大型化，操作的机械化和自动化程度高，电流效率较高，电耗率较低，烟害较小缺点：定期更换阳极不能连续使用，投资费用高17、自焙阳极电解槽优缺点：定期向阳极补充阳极糊，阳极可连续使用。发散氟化物，有害沥青烟气污染空气，电压降大，设备简单投资少。18、铝电解槽生产三阶段：焙烧期，启动和启动后期，正常生产期19、铝按纯度分类：原铝（99.5%99.85%）熔盐电解法，在工业电解槽内制取铝；精铝（99.99%以上）三层液精炼电解槽，阳极：原铝和铜电解质：冰晶石- 氯化钡；高纯铝（杂质质量分数10 6）区域熔炼法，精铝为原料20、工业上用三层液电解法制取精铝
6、（精铝、电解质、阳极合金）21、点解精炼原理：在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阳极上溶解出来，铜铁硅之类比铝不活泼的金属元素并不熔解，残留于合金内。阳极反应：Al - 3e = Al3+ 电解质增加了Al3+ 迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极点位校正。故Al3+优先在阳极上获得电子析出铝。 Al3+ + 3e = Al 其余阳离子不放电。22、区域熔炼法原理：在Al 凝固过程中杂志在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度。因此当金属凝固时，大部分杂质汇集在熔区内。如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移，最后密集在试样尾部。23、 【镁矿】： 自然界 150多种镁化合物。 海水中镁以氯化物形态
7、存在，取之不尽的来源； 另一种重要矿石: 白云石（MgCO3.CaCO3 ）24、电解法炼镁原料准备（制备MgCl2） ：道乌法（海水） ；阿玛克斯法（氧化镁卤水）；诺斯克法（电解） ；氧化镁氯化法（天然菱镁矿）热还原法（用煅烧后的氯化镁或白云石作原料，还原剂为75% 硅铁或铝屑）25、炼镁方法（ 2 类） ：电解法 ( 氯化镁为原料 ) ； 阴： Mg2+ + 2e- = Mg 阳： 2Cl- - 2e- = Cl2 26、硅热还原法炼镁的原理：硅铁合金（75%Si）在高温和减压下还原白云石中的MgO ，得到纯镁和二钙硅酸盐渣2 （ CaO.MgO ）(固) + Si（Si-Fe ） （固）
8、 = 2Mg（气） + 2CaO.SiO2( 固) 27、硅热还原法（3 种） ：皮江发；巴尔札诺法；玛格尼法28、镁精炼：真空蒸馏法用熔剂或 SF6加以精炼29、 【铜】的生产方法：火法（主要），80% 以上，从硫化铜精矿中提取湿法（火法炼铜主要优点：适应性强、能耗低、生产效率高）30、以硫化铜精矿为原料生产金属铜的过程（4 步骤）：造锍熔炼；锍的吹炼；粗铜火法精炼；阳极铜电解精炼31、造锍熔炼：是将硫化铜精矿用不同的冶金炉设备进行熔炼，将部分铁的硫化物氧化成FeO ，并与炉料中的脉石造渣，而铜则以 Cu2S 的形态与未被氧化的FeS及少量的其他金属硫化物形成锍（也称冰铜，主要成分Cu2S
9、、FeS）32、 （造锍熔炼过程）影响Fe3O4 破坏的主要原因：渣成分和温度，其次为锍品位与炉气成分；为减少熔炼过程的Fe3O4 量，危害： Fe3O4高熔点，在渣中以Fe-O复杂离子状态存在。当其量较多时，会使炉渣熔点升高，比重增大，恶化了渣与锍的沉清分离。 当熔体温度下降时，Fe3O4会析出沉于炉底及某些部位形成炉结，还会在冰和炉渣界面上形成一层粘渣隔膜层，危害正常操作。采取 4 个措施：尽量提高熔炼温度；适当增加炉渣SiO2 含量，一般为3% 以上；控制适当的冰铜品位，以保证足够的FeS 量；创造 Fe3O4 与FeS 和SiO2 良好的接触条件33、精铜：火法精炼电解精炼34、原有造
10、锍熔炼方法：鼓风、反射炉、电炉熔炼法新法：熔池熔炼漂浮状态熔炼35、漂浮状态熔炼：将几乎彻底干燥的精矿与空气或富氧空气或预热空气一起喷入帜热的炉子空间，使硫化物在漂浮状态在进行氧化反应，受热熔化以便充分利用粉状物料的巨大表面积，加速完成初步造锍和造渣等冶金过程。36、漂浮状态熔炼（4 种） ：闪速熔炼（奥托昆普，印柯）；基夫塞特法；康托普法；喷撒熔炼法25、闪速熔炼法的特点：是一种迅速发展的强化冶炼方法，他将焙烧、熔炼和部分吹炼过程在一个设备内完成37、入炉精料干燥原因：闪速熔炼对炉料准备要求很严，不仅要求炉料的物理化学成分均匀稳定，而且要求其中水的质量分数小于 0.3%（干燥方法：回转窑干燥
11、、气流干燥、闪速干燥）38、锍的吹炼目的：利用空气中的氧将锍中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其他杂质，以得到粗铜。吹炼过程分两个阶段：造渣期 （主要进行硫化亚铁的氧化和造渣反应）；造铜期 （主要进行硫化亚铜的氧化反应以及硫化亚铜与氧化亚铜的相互反应，最终产出粗铜）39、锍中各组分在吹炼过程中的行为：FeS可以氧化成 FeO 或 Fe3O4 ，吹炼过程中熔体内的Fe3O4 既可由 FeS氧化产生， 也可由 FeO进一步氧化产生。无SiO2存在时， Fe3O4很难被 FeS还原， 而有 SiO2存在时， Fe3O4与FeS，SiO2反应生成 2FeO.SiO2的趋势增加。40、粗铜精炼过程包括火
12、法精炼和电解精炼41、粗铜的火法精炼原理： （粗铜火法精炼主要由鼓风氧化和重油还原组成）铜中多数杂质对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力，且杂质氧化物在铜中的溶解度很小。当空气通入铜熔体时，杂质便优先氧化被除去。还原过程：重油的主要成分是C、H 化合物，高温下分解为C 和H，而 C 燃烧为 CO ，所以重油还原实际上是H 与 CO 对 Cu2O 的还原42、铜的电解精炼原理：铜的电解精炼是以火法精炼产出的精铜为阳极，以电解产出的薄铜作阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液。在直流电的作用下，阳极铜进行电化学溶解，纯铜在阴极上沉淀，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现了铜与杂质的分离43、铜的湿法冶金
13、（4 方法） ：焙烧 - 浸出 - 电积法；细菌浸出法；高压氨浸法；常压浸出法44、 【锌】硫化锌为主要原料，自然界以闪锌矿存在45、火法炼【锌】和湿法炼锌的第一个工序都是焙烧，都是氧化焙烧，火（蒸馏法，鼓风炉法）：焙烧时希望尽可能全部脱出硫，使 ZnS 转变 ZnO ，同时也希望尽可能多的挥发砷和锑；湿（主导）：焙烧时希望ZnS 转变 ZnO 外，还希望焙烧产物中含有少量 ZnSO4 ，以补偿浸出和电解过程中硫酸的损失，尽可能少生成铁酸锌燃烧产物 SO2 ，净化生成硫酸46、硫化锌精矿经过沸腾焙烧后，得到的锌焙砂是由ZnO 和其他金属氧化物以及脉石组成的外表面为暗红色的细粒物料47、湿法炼锌
14、浸出过程的2 个目的：使物料中的锌层可以完全的溶解到浸出液中，得到较高浸出率；使有害杂质可能不溶解而进入渣中与锌很好的分离浸出过程 3阶段：中性、酸性、ZnO 粉浸出48、锌的火法精炼：熔析法精炼粗锌；精馏法精炼粗锌49、 火法炼锌： 将含有 ZnO 的死焙烧矿用碳质还原剂得到金属锌的过程在强化还原和高于锌沸点的温度下进行。Zn蒸汽易被 CO2氧化，冷凝过程更需要在CO2 极低的气氛下快速进行。50、还原蒸馏炼锌法：竖罐炼锌，平罐，电炉51、 【钛】和钛合金是高强度、低密度的结构材料；钛白（TiO2）是优质白色颜料；钛通常是以二氧化钛或钛酸盐的形态存在（主要矿物：金红石、钛铁矿）52、还原精炼
15、目的： 各种钛铁矿精矿中主要伴生FeO 和Fe2O3.由于钛和铁对氧的亲和力不同，它们的氧化物生成自由焓有较大的差异，因此经过选择性还原精炼，可以分别获得生铁和铁渣。53、 TiCl4 生产 TiO2（s） + 2Cl2 （g） = TiCl2（g） + O2 从工业生产角度看， TiO2直接与氯气的反应不能自动进行。但是在有碳存在的条件下，TiO2的氯化反应在较低温度 （ 700900）下即能顺利进行。 TiO2（s） + 2Cl2 （g）+C（s）= TiCl4 （g）+ CO2（g）54、粗 TiCl4 中的杂质分类：可溶于TiCl4 中的杂质（气体、液体、固体）；固体悬浮物（TiO2，
16、SiO2，MgCl2，ZnCL4 ）55、提纯粗 TiCl4 方法：过滤除去固体悬浮物；用物理法 （蒸馏或精馏） 和化学法除去溶解在TiCl4 中的杂质 （但杂质 VOCl3的沸点接近 TiCl4 的沸点，用蒸馏法很难除去，在蒸馏之前除去钒的3 种方法：铜或铝法；硫化氢法；碳氧化物法）56、除钒：铜或铝法（用铜粉、铜丝、铜屑或铜基合金，可是四氯化钛中的VOCl3发生反应： VOCl3 + Cu = VOCl2 + CuCl） 、硫化氢法 ( 在 90下往 TiCl4 中缓慢的通入H2S气， 2VOCl3 + H2S = 2VOCl2 + 2HCl + S)、碳氢化物法( 用少量的碳氢化物加入到 TiCl4 中， 加热到 130左右并搅拌， 使碳氢化物碳化， 新碳化的细散碳粒具有很大的化学活性，使 VOCl3还原成 VOCl2) 57、镁热还原法生
