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1、炼铝原料炼铝原料 铝最主要的矿石资源只有铝土矿，世界上铝最主要的矿石资源只有铝土矿，世界上95以上的氧化铝是用铝土矿生产的。以上的氧化铝是用铝土矿生产的。n n铝土矿是含铝矿物和其它矿物的混合矿，其中铝土矿是含铝矿物和其它矿物的混合矿，其中Al2O3的含量变化很大，低的在的含量变化很大，低的在40%以下，高以下，高者可达到者可达到70%以上。以上。n n铝土矿中的铝土矿中的Al2O3主要以主要以三水铝石三水铝石 Al(OH)3 、一水软铝石、一水软铝石 (-AlOOH) 及及一水硬铝石一水硬铝石-AlOOH 状态赋存。状态赋存。炼铝原料炼铝原料n n铝土矿的质量主要取决于其中氧化铝的矿物形铝土
2、矿的质量主要取决于其中氧化铝的矿物形态和有害杂质含量（态和有害杂质含量（铝硅比铝硅比）。）。n n衡量铝土矿质量标准：衡量铝土矿质量标准： n n铝土矿类型：铝土矿类型：决定氧化铝生产的方法。决定氧化铝生产的方法。决定氧化铝生产的方法。决定氧化铝生产的方法。n n铝硅比：铝硅比：工业上要求铝硅比不低于工业上要求铝硅比不低于工业上要求铝硅比不低于工业上要求铝硅比不低于3 33.53.5铝土矿铝土矿生产氧化铝生产氧化铝纯氧化铝纯氧化铝电解制铝电解制铝原铝原铝精炼精炼精铝精铝1.拜耳法拜耳法2.烧结法烧结法3.拜耳烧结联合法拜耳烧结联合法铝铝的的生生产产方方法法氧化铝的生产氧化铝的生产n n酸法：腐
3、蚀设备、酸的回收麻烦、铝盐溶液酸法：腐蚀设备、酸的回收麻烦、铝盐溶液除杂难除杂难n n碱法：碱法：n n拜耳法：拜耳法：7A/Sn n烧结法：烧结法：33.5A/S5n n联合法：联合法：以拜耳法为主，以烧结法补其不以拜耳法为主，以烧结法补其不足，处理中间品位的铝土矿足，处理中间品位的铝土矿拜耳法生产氧化铝的基本原理拜耳法生产氧化铝的基本原理n n基本原理：基本原理： （l l）用）用）用）用NaOHNaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝在添加晶种、不断
4、搅拌的条件下，溶液中的氧化铝在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈氢氧化铝析出，即呈氢氧化铝析出，即呈氢氧化铝析出，即呈氢氧化铝析出，即种分过程种分过程种分过程种分过程。 （2 2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即来溶出新的铝土矿，即来溶出新的铝土矿，即来溶出新的铝土矿，即溶出过程溶出过程溶出过程溶出过程。n nAl2O3(1Al2O3(1或或或或3)H2O+2NaOH+aq3)H2O+2N
5、aOH+aq2NaAl(OH)4+aq2NaAl(OH)4+aqAl2O3/3060200ADCB1020Na2O拜耳法：拜耳法：1.溶出过程中溶出过程中SiO2发生的发生的发应及其危害发应及其危害2.氧化钛水合物在溶出过程氧化钛水合物在溶出过程中的反应及解决措施中的反应及解决措施3.溶出矿浆稀释的主要作用，溶出矿浆稀释的主要作用，稀释液的来源。稀释液的来源。4.晶种分解的机理晶种分解的机理5.种分母液的用途？需做何种分母液的用途？需做何处理，为什么？处理，为什么？6.一水碳酸钠的苛化方法一水碳酸钠的苛化方法NaOH溶液NaOH溶液回收钠和铝NaOH和CaCO3的混合溶液3214氧化硅水合物在
6、溶出过程中的行为氧化硅水合物在溶出过程中的行为氧化硅水合物在溶出过程中的行为氧化硅水合物在溶出过程中的行为n n铝土矿中部分氧化硅溶于铝土矿中部分氧化硅溶于NaOHNaOH溶液，生成硅酸钠；溶液，生成硅酸钠；n n溶液中铝酸钠和硅酸钠又反应生成水合硅铝酸钠，在溶液中沉淀下来。n nSiOSiO2 2造成的危害造成的危害n n造成氧化铝和苛性碱的损失造成氧化铝和苛性碱的损失造成氧化铝和苛性碱的损失造成氧化铝和苛性碱的损失n n结疤结疤结疤结疤n n影响产品质量影响产品质量影响产品质量影响产品质量氧化钛水合物在溶出过程中的行为氧化钛水合物在溶出过程中的行为n n氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。氧
7、化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。氧化钛与苛性钠溶液作用生成钛酸钠。 2NaOH+TiO2+aq=Na2OTiO22H2O+aq2NaOH+TiO2+aq=Na2OTiO22H2O+aqn n在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起在溶出一水硬铝石时，氧化钛能引起氧化铝溶出率降低氧化铝溶出率降低氧化铝溶出率降低氧化铝溶出率降低和和和和氧化氧化氧化氧化钠损失钠损失钠损失钠损失，还在加热设备表面，还在加热设备表面，还在加热设备表面，还在加热设备表面形成钛结疤形成钛结疤形成钛结疤形成钛结疤。n n生产中为了消除氧
8、化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加石生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加石生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加石生产中为了消除氧化钛在溶出过程中的危害，一般采用添加石灰的办法，使灰的办法，使灰的办法，使灰的办法，使TiO2TiO2与与与与CaOCaO作用生成不溶解的钛酸钙：作用生成不溶解的钛酸钙：作用生成不溶解的钛酸钙：作用生成不溶解的钛酸钙： 2CaO 2CaOTiO2TiO2十十十十2H2O=2CaOTiO22H2O2H2O=2CaOTiO22H2O 由于钛酸钙结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出不由于钛酸钙结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出不由于钛酸钙
9、结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出不由于钛酸钙结晶粗大松脆，易脱落，所以氧化铝溶出不受影响，并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。受影响，并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。受影响，并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。受影响，并且消除了生成钛酸钠所造成的碱损失。溶出矿浆稀释溶出矿浆稀释 溶出矿浆在分离之前用溶出矿浆在分离之前用赤泥洗液稀释赤泥洗液稀释，其作，其作用主要是：用主要是：n n（1 1）降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解）降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解）降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解）降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解n n（2 2）使铝酸钠溶液进一步脱硅）使铝酸钠溶液进一步
10、脱硅）使铝酸钠溶液进一步脱硅）使铝酸钠溶液进一步脱硅n n（3 3）有利于赤泥分离）有利于赤泥分离）有利于赤泥分离）有利于赤泥分离 晶种分解晶种分解n n晶种分解是将铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝结晶晶种分解是将铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝结晶晶种分解是将铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝结晶晶种分解是将铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝结晶析出的过程：析出的过程：析出的过程：析出的过程： Al(OH) Al(OH)4 4- - + xAl(OH)+ xAl(OH)3 3(x+1)Al(OH)x+1)Al(OH)3 3 + OH+ OH- -n n在分解过程中在分解过程中在分解过程中在分解过程中Al
11、(OH)3Al(OH)3晶核是难于自发生成的，必须晶核是难于自发生成的，必须晶核是难于自发生成的，必须晶核是难于自发生成的，必须从外面加入现成的晶种，才能促使从外面加入现成的晶种，才能促使从外面加入现成的晶种，才能促使从外面加入现成的晶种，才能促使Al(OH)3Al(OH)3结晶析出。结晶析出。结晶析出。结晶析出。铝酸钠溶液的种分过程不只是单纯的晶种长大，同时铝酸钠溶液的种分过程不只是单纯的晶种长大，同时铝酸钠溶液的种分过程不只是单纯的晶种长大，同时铝酸钠溶液的种分过程不只是单纯的晶种长大，同时还有一些其它极为复杂的物理化学变化，其中包括：还有一些其它极为复杂的物理化学变化，其中包括：还有一些
12、其它极为复杂的物理化学变化，其中包括：还有一些其它极为复杂的物理化学变化，其中包括：次生成核、晶粒破裂、晶体长大和附聚。次生成核、晶粒破裂、晶体长大和附聚。次生成核、晶粒破裂、晶体长大和附聚。次生成核、晶粒破裂、晶体长大和附聚。分解母液的蒸发与一水碳酸钠的苛化分解母液的蒸发与一水碳酸钠的苛化n n种分母液的蒸发：种分母液的蒸发：排出多余水分，保持水量平衡。排出多余水分，保持水量平衡。排出多余水分，保持水量平衡。排出多余水分，保持水量平衡。使浓度符合拜耳法溶出的要求。使浓度符合拜耳法溶出的要求。使浓度符合拜耳法溶出的要求。使浓度符合拜耳法溶出的要求。n n一水碳酸钠的苛化：一水碳酸钠的苛化：蒸发
13、过程中析出的一水碳酸蒸发过程中析出的一水碳酸蒸发过程中析出的一水碳酸蒸发过程中析出的一水碳酸钠经过苛化后，回收苛性钠返回到循环中。钠经过苛化后，回收苛性钠返回到循环中。钠经过苛化后，回收苛性钠返回到循环中。钠经过苛化后，回收苛性钠返回到循环中。n n石灰法石灰法Na2CO3+Ca(OH)2+aq=2NaOH+CaCO3+aq碱石灰烧结法的原理碱石灰烧结法的原理n n 烧结是使原料中的烧结是使原料中的烧结是使原料中的烧结是使原料中的Al2O3Al2O3转变为易溶于水或转变为易溶于水或转变为易溶于水或转变为易溶于水或稀碱液的化合物稀碱液的化合物稀碱液的化合物稀碱液的化合物(Na2OAl2O3)(N
14、a2OAl2O3)从而使二氧化硅和从而使二氧化硅和从而使二氧化硅和从而使二氧化硅和氧化铁、氧化钛等杂质转变为不溶于水或稀碱液氧化铁、氧化钛等杂质转变为不溶于水或稀碱液氧化铁、氧化钛等杂质转变为不溶于水或稀碱液氧化铁、氧化钛等杂质转变为不溶于水或稀碱液的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物，以便在的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物，以便在的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物，以便在的铁酸钠、原硅酸钙、钛酸钙等化合物，以便在下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出下一步溶出过程中将有用成分和有害杂质分离出来。来。来。来
15、。 Al2O3+Na2O NaAlO2 NaAlO2焙烧焙烧溶解溶解Na2CO3溶液Na2CO3和NaOH溶液Na2CO3和NaOH溶液Na2CO3和NaOH溶液Na2CO3溶液NaOH溶液防止脱硅过程中分解回收硅渣中的Al2O3和Na2O水合铝硅酸钠和水化石榴石烧结法生产氧化铝需掌握的几个问题：烧结法生产氧化铝需掌握的几个问题：1.给出烧结过程中发生的给出烧结过程中发生的主要反应。主要反应。2.简述熟料溶出过程中的简述熟料溶出过程中的二次反应及二次反应损二次反应及二次反应损失。失。3.溶出液中溶出液中SiO2的来源及的来源及脱硅方法。脱硅方法。4.碳酸化分解机理，过程碳酸化分解机理，过程分为
16、哪三个阶段？分为哪三个阶段？5.碳分母液的用途？需做碳分母液的用途？需做何处理，为什么？何处理，为什么？烧结法烧结法熟料烧结发生的主要反应是：熟料烧结发生的主要反应是：n n(1) A12O3与与Na2CO3反应，生成铝酸钠；反应，生成铝酸钠；n n(2) SiO2与与CaO反应，生成反应，生成2CaOSiO2；n n(3) Fe2O3和和Na2CO3反应，生成铁酸钠。反应，生成铁酸钠。n n(4) TiO2和和CaO烧结反应的生成物是烧结反应的生成物是CaOTiO2(钙钛矿钙钛矿)。2 熟料烧结熟料烧结烧结法烧结法3 熟料溶出熟料溶出n n溶出过程的二次反应和二次反应损失溶出过程的二次反应和
17、二次反应损失n n溶出过程中赤泥中的溶出过程中赤泥中的溶出过程中赤泥中的溶出过程中赤泥中的2CaO2CaO SiO2SiO2与铝酸钠溶液发生与铝酸钠溶液发生与铝酸钠溶液发生与铝酸钠溶液发生一系列的化学反应，使已经溶出来的一系列的化学反应，使已经溶出来的一系列的化学反应，使已经溶出来的一系列的化学反应，使已经溶出来的Na2ONa2O和和和和Al2O3Al2O3又重新生成溶液度很小的又重新生成溶液度很小的又重新生成溶液度很小的又重新生成溶液度很小的水化石榴石水化石榴石水化石榴石水化石榴石与与与与 水合水合水合水合铝硅酸钠铝硅酸钠铝硅酸钠铝硅酸钠进入赤泥中而损失。进入赤泥中而损失。进入赤泥中而损失。
18、进入赤泥中而损失。烧结法烧结法4 铝酸钠溶液脱硅铝酸钠溶液脱硅 在熟料溶出过程中，由于二次反应使得在熟料溶出过程中，由于二次反应使得SiO2进入溶液，进入溶液，所以得到的铝酸钠溶液中含有较多所以得到的铝酸钠溶液中含有较多SiO2(810g/L)。脱硅方法：脱硅程度用硅量指数脱硅方法：脱硅程度用硅量指数(A/S)表示表示一段脱硅：一段脱硅： 使使SiO2成为水合铝硅酸钠析出成为水合铝硅酸钠析出(为了加快脱硅反应为了加快脱硅反应为了加快脱硅反应为了加快脱硅反应速度，一次脱硅是在速度，一次脱硅是在速度，一次脱硅是在速度，一次脱硅是在高温、高压高温、高压高温、高压高温、高压和和和和添加晶种添加晶种添加
19、晶种添加晶种的条件下进行的，的条件下进行的，的条件下进行的，的条件下进行的，称为称为称为称为压煮脱硅压煮脱硅压煮脱硅压煮脱硅。) )二段脱硅：二段脱硅：添加石灰使添加石灰使SiO2成为水化石榴石析出成为水化石榴石析出实质：使铝酸钠溶液中的实质：使铝酸钠溶液中的SiO2转变为溶解度很小的化合转变为溶解度很小的化合物析出。物析出。 烧结法烧结法5 铝酸钠溶液碳酸化分解铝酸钠溶液碳酸化分解 n n铝酸盐的碳酸化分解包括铝酸盐的碳酸化分解包括铝酸盐的碳酸化分解包括铝酸盐的碳酸化分解包括CO2CO2与铝酸钠溶液与铝酸钠溶液与铝酸钠溶液与铝酸钠溶液的反应和的反应和的反应和的反应和Al(OH)3Al(OH)
20、3的结晶析出等物理化学过程。的结晶析出等物理化学过程。的结晶析出等物理化学过程。的结晶析出等物理化学过程。一般认为：一般认为：一般认为：一般认为：OH-+ CO2=HCO3- OH-+ HCO3-=H2O+CO32- NaAl(OH)4+aq=Al(OH)3+NaOH+aq 烧结法烧结法5 铝酸钠溶液的碳酸化分解铝酸钠溶液的碳酸化分解 碳分分解率碳分分解率溶溶液液中中 SiO2 浓浓度度00.120.2450100初期初期初期初期中期中期中期中期末末期期n n分解初期：析出分解初期：析出分解初期：析出分解初期：析出SiO2SiO2较较较较多（吸附）多（吸附）多（吸附）多（吸附）n n分解中期：
21、析出分解中期：析出分解中期：析出分解中期：析出SiO2SiO2较较较较少少少少n n分解末期：析出分解末期：析出分解末期：析出分解末期：析出SiO2SiO2较较较较多（生成化合物）多（生成化合物）多（生成化合物）多（生成化合物）烧结法烧结法8 母液蒸发母液蒸发 烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需要烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需要烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需要烧结法的碳分母液和拜耳法的种分母液都需要蒸发。然后返回到循环中，蒸发的目的主要是：蒸发。然后返回到循环中，蒸发的目的主要是：蒸发。然后返回到循环中，蒸发的目的主要是：蒸发。然后返回到循环中，蒸发的目的主要是：n n（1
22、 1）排除流程中的多余水份，保持循环系统的水）排除流程中的多余水份，保持循环系统的水）排除流程中的多余水份，保持循环系统的水）排除流程中的多余水份，保持循环系统的水量平衡；量平衡；量平衡；量平衡；n n（2 2）使母液蒸浓到符合铝土矿脱硅（种分母液）使母液蒸浓到符合铝土矿脱硅（种分母液）使母液蒸浓到符合铝土矿脱硅（种分母液）使母液蒸浓到符合铝土矿脱硅（种分母液）或配制生料浆（碳分母液）的浓度要求。或配制生料浆（碳分母液）的浓度要求。或配制生料浆（碳分母液）的浓度要求。或配制生料浆（碳分母液）的浓度要求。5.1 并联法生产氧化铝n n当矿区有大量低硅铝土矿同时又有一部分当矿区有大量低硅铝土矿同时
23、又有一部分高硅铝土矿时。高硅铝土矿时。n n采用拜耳法处理低硅优质铝土矿，烧结法处理高硅铝土矿。烧结法的精液汇入拜耳法，补充拜耳法系统的苛性碱损失。 5.2 串联法生产氧化铝n n对于中等品位的铝土矿（例铝硅比为对于中等品位的铝土矿（例铝硅比为对于中等品位的铝土矿（例铝硅比为对于中等品位的铝土矿（例铝硅比为5 57 7一水铝一水铝一水铝一水铝石矿）或品位虽然较低但为易溶的三水铝石型矿。石矿）或品位虽然较低但为易溶的三水铝石型矿。石矿）或品位虽然较低但为易溶的三水铝石型矿。石矿）或品位虽然较低但为易溶的三水铝石型矿。采用串联法往往比烧结法更为有利。采用串联法往往比烧结法更为有利。采用串联法往往比
24、烧结法更为有利。采用串联法往往比烧结法更为有利。n n该法是先以较简单的拜耳法处理矿石，提取其中该法是先以较简单的拜耳法处理矿石，提取其中该法是先以较简单的拜耳法处理矿石，提取其中该法是先以较简单的拜耳法处理矿石，提取其中大部分大部分大部分大部分Al2O3Al2O3。然后再用烧结法回收拜耳法赤泥。然后再用烧结法回收拜耳法赤泥。然后再用烧结法回收拜耳法赤泥。然后再用烧结法回收拜耳法赤泥中的中的中的中的Al2O3Al2O3和碱，所得到的铝酸钠溶液补入拜耳和碱，所得到的铝酸钠溶液补入拜耳和碱，所得到的铝酸钠溶液补入拜耳和碱，所得到的铝酸钠溶液补入拜耳法系统。法系统。法系统。法系统。5.3 混联法生产
25、氧化铝n n如果串联法的烧结法系统除处理如果串联法的烧结法系统除处理如果串联法的烧结法系统除处理如果串联法的烧结法系统除处理拜耳法赤泥拜耳法赤泥拜耳法赤泥拜耳法赤泥外，外，外，外，还同时处理一部分还同时处理一部分还同时处理一部分还同时处理一部分低品位矿石低品位矿石低品位矿石低品位矿石，使烧结法系统的，使烧结法系统的，使烧结法系统的，使烧结法系统的产量扩大到超过补碱产量扩大到超过补碱产量扩大到超过补碱产量扩大到超过补碱的需要，将多余部分的烧结的需要，将多余部分的烧结的需要，将多余部分的烧结的需要，将多余部分的烧结法溶液用碳酸化分解析出法溶液用碳酸化分解析出法溶液用碳酸化分解析出法溶液用碳酸化分解
26、析出Al(OH)3Al(OH)3，这种，这种，这种，这种工艺流工艺流工艺流工艺流程称为混联，即相当于一个串联法厂与一个烧结程称为混联，即相当于一个串联法厂与一个烧结程称为混联，即相当于一个串联法厂与一个烧结程称为混联，即相当于一个串联法厂与一个烧结法厂同时在生产。法厂同时在生产。法厂同时在生产。法厂同时在生产。铝电解铝电解n n电极：炭素材料电极：炭素材料电极：炭素材料电极：炭素材料n n电解质：冰晶石氧化铝溶液电解质：冰晶石氧化铝溶液电解质：冰晶石氧化铝溶液电解质：冰晶石氧化铝溶液n n氧化铝：氧化铝：氧化铝：氧化铝：溶质，分子式溶质，分子式溶质，分子式溶质，分子式Al2O3Al2O3n n
27、冰晶石：冰晶石：冰晶石：冰晶石：冰晶石是溶剂的主要成分，分子式为冰晶石是溶剂的主要成分，分子式为冰晶石是溶剂的主要成分，分子式为冰晶石是溶剂的主要成分，分子式为Na3AlF6Na3AlF6n n氟化铝及其它氟化盐：氟化铝及其它氟化盐：氟化铝及其它氟化盐：氟化铝及其它氟化盐：调整和改善电解质性质的添加剂调整和改善电解质性质的添加剂调整和改善电解质性质的添加剂调整和改善电解质性质的添加剂n n电解槽电解槽电解槽电解槽n n自焙阳极电解槽自焙阳极电解槽自焙阳极电解槽自焙阳极电解槽n n预焙阳极电解槽：预焙阳极电解槽：预焙阳极电解槽：预焙阳极电解槽：阳极装置：阳极升降机构、阳极母阳极装置：阳极升降机构
28、、阳极母阳极装置：阳极升降机构、阳极母阳极装置：阳极升降机构、阳极母线大梁、阳极碳块组线大梁、阳极碳块组线大梁、阳极碳块组线大梁、阳极碳块组电极、电解质、电解槽电极、电解质、电解槽第三章 铝电解过程机理n n两极反应两极反应n n阳极效应阳极效应n n阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。阳极效应是铝电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。n n由于电解槽中氧化铝浓度减小所致，因此当阳极效应发由于电解槽中氧化铝浓度减小所致，因此当阳极效应发由于电解槽中氧化铝浓度减小所致，因此当阳极效应
29、发由于电解槽中氧化铝浓度减小所致，因此当阳极效应发生时，要及时补加氧化铝生时，要及时补加氧化铝生时，要及时补加氧化铝生时，要及时补加氧化铝阳极阳极: 2O2- + C 4e CO2阴极阴极: Al3+ + 3e Al总反应：总反应：2Al2O3 + 3C 4Al + 3CO2铝电解生产工艺铝电解生产工艺n n焙烧n n启动n n正常生产n n加料加料n n阳极作业阳极作业n n出铝出铝加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动。加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动。是指在电解槽内熔化电解质和铝，开始电解，然是指在电解槽内熔化电解质和铝，开始电解，然后逐步纳入正常生产。后逐步纳入正常生产。定期更换阳极块定期更
30、换阳极块电解出的铝定期、定量地从电解槽中取出电解出的铝定期、定量地从电解槽中取出 定时定量地向电解槽中补充氧化铝定时定量地向电解槽中补充氧化铝 原铝的精炼n n原铝的质量：原铝的质量：Na3AlF6-Al2O3熔盐电解所得原铝液含有杂质，主要是Fe、Si。n n精炼方法精炼方法n n三层液精炼法三层液精炼法n n凝固提纯法凝固提纯法三层液精炼法三层液精炼法n n原理：原理： 阳极材料阳极材料阳极材料阳极材料: : 原铝原铝原铝原铝 Al(l) - 3e Al Al(l) - 3e Al3+3+ 阴极材料阴极材料阴极材料阴极材料: : 精铝精铝精铝精铝 Al Al3+ 3+ + 3e Al(l)
31、+ 3e Al(l) 电解质：氟化物或氯氟化物体系电解质：氟化物或氯氟化物体系电解质：氟化物或氯氟化物体系电解质：氟化物或氯氟化物体系n n阳极合金中：比铝更正电性的杂质，如阳极合金中：比铝更正电性的杂质，如阳极合金中：比铝更正电性的杂质，如阳极合金中：比铝更正电性的杂质，如FeFe、SiSi、CuCu等不发生电等不发生电等不发生电等不发生电化学溶解，而留在阳极合金中；化学溶解，而留在阳极合金中；化学溶解，而留在阳极合金中；化学溶解，而留在阳极合金中；n n在电解质中：比铝更负电性的杂质，如在电解质中：比铝更负电性的杂质，如在电解质中：比铝更负电性的杂质，如在电解质中：比铝更负电性的杂质，如N
32、a+Na+、Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+等不等不等不等不能在阴极放电析出，而残留于电解质中。能在阴极放电析出，而残留于电解质中。能在阴极放电析出，而残留于电解质中。能在阴极放电析出，而残留于电解质中。凝固提纯法凝固提纯法 完全互溶的固溶体在冷凝（或熔化）时，固相和液相的组完全互溶的固溶体在冷凝（或熔化）时，固相和液相的组完全互溶的固溶体在冷凝（或熔化）时，固相和液相的组完全互溶的固溶体在冷凝（或熔化）时，固相和液相的组成是不同的，即各种组分在固相和液相中的浓度是不同的。因成是不同的，即各种组分在固相和液相中的浓度是不同的。因成是不同的，即各种组分在固相和液相中的浓度是不同的。因成是不同的
33、，即各种组分在固相和液相中的浓度是不同的。因此，只要将这种固体溶体逐步冷却凝固，便可以将某种组分富此，只要将这种固体溶体逐步冷却凝固，便可以将某种组分富此，只要将这种固体溶体逐步冷却凝固，便可以将某种组分富此，只要将这种固体溶体逐步冷却凝固，便可以将某种组分富集在固相或液相之中，达到分离或提纯的目的。集在固相或液相之中，达到分离或提纯的目的。集在固相或液相之中，达到分离或提纯的目的。集在固相或液相之中，达到分离或提纯的目的。 n n定向提纯法定向提纯法定向提纯法定向提纯法 n n分布提纯分布提纯分布提纯分布提纯n n区域熔炼区域熔炼区域熔炼区域熔炼 在铝的凝固过程中，杂质在固相中的溶解度小于在
34、熔融金在铝的凝固过程中，杂质在固相中的溶解度小于在熔融金在铝的凝固过程中，杂质在固相中的溶解度小于在熔融金在铝的凝固过程中，杂质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，大部分杂质将汇集在熔属中的溶解度，因此，当金属凝固时，大部分杂质将汇集在熔属中的溶解度，因此，当金属凝固时，大部分杂质将汇集在熔属中的溶解度，因此，当金属凝固时，大部分杂质将汇集在熔区内，如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移，最后富集在试区内，如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移，最后富集在试区内，如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移，最后富集在试区内，如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移，最后富集在试样的尾部。样的尾部。样的尾部。样的尾部。
