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有色金属冶金学重点内容复习

氧化铝的生产

1. 有色金属是指除Fe、Cr、Mn之外的金属。

2、有色金属分轻金属、重金属、稀有金属、贵金属。 轻金属： 比重小于5.0的金属，包括Al、Mg等。

重金属： 比重大于5.0的金属，包括铜、铅、锌等。

稀有金属：一般指工业上应用较晚，而为人们不太熟悉的，或者在自然界中赋存较分散以及提取方法较复杂的有色金属，包括锆、钨、钼、铪、稀土金属等。

贵金属：一般是指在空气中保持其美丽金属光泽，可用作装饰品，因而价值较高的金属，包括金、银、铂族金属等。

3、根据氧化铝水合物所含结晶水的数目将其分为三水型、一水型、铝胶型。

4、不同形态的氧化铝及其水合物溶解于酸和碱液中（ 速度 ）和（溶解度）是不相同的。三水铝石最易溶解，一水软铝石次之，一水硬铝石最难溶解。 5、铝土矿是一种以氢氧化铝矿物为主的成分复杂的岩石。 6、我国铝土矿的特点：高铝、高硅、低铁。（烧结法）一水硬铝石型 7、铝土矿分类：

按铝土矿矿物成分铝土矿可分为三水铝石型、一水硬铝石型、一水软铝石型、各种混合体。 按铝土矿矿石结构特点铝土矿可分为粗糙状、致密状、豆鮞状。

按铝土矿地质成因铝土矿可分为海相沉积型、陆相沉积性、玄武岩风化壳型。 8、铝土矿的质量标准（铝硅比）和（铝土矿类型）。

9、铝硅比：铝土矿中氧化铝和氧化硅的重量比，工业上一般用A/S表示。 10、电解过程对氧化铝的要求？

? 答：电解过程对氧化铝的要求：在电解质中溶解速度要快、流动性好、粉尘量少、保

温性能好、吸附HF的能力要强。

10、安息角：物料在光滑平面上的自然堆积的倾角，是表示物料流动性好坏的指标。安息角大物料的流动性能就差。

11、 氧化铝的比表面积越大，氧化铝的化学活性越强越易溶解。 12、氧化铝的生产方法有酸法、碱法、电热法、酸碱联合法。

? 酸法生产氧化铝是用硝酸、硫酸或盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸

性水溶液。然后使这些铝盐成为水合物结晶（经蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）从溶液中析出，亦可用碱（NH4OH）中和这些铝盐水溶液，使铝成氢氧化铝析出。煅烧所得到的氢氧化铝即可得到氧化铝。

? 碱法：是用碱（工业烧碱NaOH或纯碱Na2CO3）处理铝土矿，使矿石中的氧化铝变为可

溶的铝酸钠。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。将不溶解的残渣（称作赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合处理利用。将净化的铝酸钠溶液（称为精液）进行分解以析出氢氧化铝，经分离洗涤和煅烧后，得到产品氧化铝。分解母液则循环使用处理铝土矿。

? 电热法可用于处理高硅高铁的铝矿。在电炉内或高炉内还原熔炼矿石，同时获得硅铁

合金与含氧化铝的炉渣，二者借比重不同而分开，再用碱法从炉渣中提取氧化铝。电热法仅适用于有廉价电能供应的个别情况。

? 酸碱联合法：先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝，再用碱法

（拜耳法）处理。这一流程的实质酸法除硅，碱法除铁。

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13、碱法生产氧化铝有拜尔法、烧结法和拜尔-烧结联合发。

? 拜耳法是直接利用含有大量游离苛性碱（NaOH）的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧

化铝得到铝酸钠溶液，并用加氢氧化铝种子（晶种）搅拌分解的方法，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶。种分母液经蒸发后返回用于溶出另一批铝土矿。矿石中的主要杂质SiO2以水合铝硅酸钠(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)的形式进入赤泥。 ? 烧结法是在铝土矿中配入石灰石（或灰石）、纯碱（含大量Na2CO3的碳分母液），在高

温下烧结而得到含有固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶液溶出熟料，得铝酸钠溶液。经脱硅净化的铝酸钠溶液用碳酸化分解法（向溶液中通入二氧化碳气）使溶液中的氧化铝成氢氧化铝结晶析出。碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。矿石中的主要杂质SiO2是以原硅酸钙（2CaO·SiO2）的形式进入赤泥

14、铝酸钠溶液中碱的类型：苛性碱、碳酸碱、硫酸碱、全碱。

15、铝酸钠溶液的苛性比值是指铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔数之比。铝酸钠溶液的苛性比值越小，溶液的过饱和度值越大。

16、 铝酸钠溶液的硅量指数是指溶液中所含氧化铝与二氧化硅的质量的比值。硅量指数↗铝酸钠溶液中二氧化硅的含量↘纯度↗析出的氢氧化铝杂质含量↘；反之，则相反 17、 不同温度下的Na2O-Al2O3-H2O系溶解度等温线图说明什么？

? 各个温度下的溶解度等温线都包括两个线段，这两个线段的交点为该温度下溶解度的

最大点

? 随温度升高，等温线的曲率逐渐减小，即越来越直，它的两个线段所构成的夹角也逐

渐增大，这样就使溶液的未饱和区越来越大

? 溶解度的最大点随温度升高而向较高的Na2O浓度和Al2O3浓度方向推移 ? 这与溶液的平衡固相成分改变有关

18、 在任何较高温度或高苛性碱浓度条件下制得的平衡或接近平衡的铝酸钠溶液，当进行

冷却或稀释时，溶液都将处于过饱和状态。

19、 从制得过饱和的铝酸钠溶液到开始分解析出氢氧化铝所需时间的长短，可以衡量该铝

酸钠溶液稳定性的高低。

20、 过饱和程度越大，溶液的稳定性也越低。

21、 铝酸钠溶液稳定性的影响因素：铝酸钠溶液苛性比值、温度、铝酸钠溶液浓度、工业

铝酸钠溶液中溶解的杂质、添加晶种、搅拌。

22、 铝酸钠溶液的稳定性决定于它的过饱和度的大小，同时又受溶液中所含杂质的影响。 23、 拜尔法工艺原理

24、 拜尔法生产氧化铝的步骤？

? 溶出：得到铝酸钠溶液，使氧化铝与杂质分离

? 稀释：降低铝酸钠溶液的浓度，便于晶种分解，便于赤泥分离 ? 分解：使铝酸钠溶液中的氧化铝以氢氧化铝的形式析出

? 蒸发：排出多余的水分，保持水量平衡，使蒸发母液达到浓度要求

? 煅烧：除去氢氧化铝的附着水和结晶水，并得到吸湿性较差的氧化铝以满足电解需求。 25、 拜尔法生产氧化铝工艺的诸多工序中，主要由铝土矿的溶出、溶出浆液的稀释、晶种分解和分解母液蒸发等四个工序。

26、 一次拜尔法循环、拜尔法循环、拜尔法的循环效率和循环碱量

? 生产上将Na2Ok经历一次完整的溶出、稀释、晶种分解及分解母液蒸发过程称为一次

拜尔法循环。

? 拜尔法生产中利用循环母液在高温下溶出铝土矿中的氧化铝，而后又在低温、低浓度、

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添加晶种的情况下析出氢氧化铝。而母液经过蒸发又浓缩到循环母液原来的成分，这样一个循环过程称之为拜尔法循环。

? 循环效率是指1t苛性碱（Na2Ok）在一次拜尔法循环中所产出的Al2O3量（t），用E

表示。单位为 。

? 循环碱量是指生产一吨氧化铝在循环母液中所必须含有的碱量。它是E的倒数，常用N

表示，单位为 。

27、 溶出时循环母液的αk1愈大，溶出液的αk2愈小，循环效率愈高，而生产1吨氧化铝

所需的循环碱量越小。

28、 在预热过程中铝土矿所含的易与碱液作用的硅矿物在常压温度下即开始与碱液反应而

进入溶液，使溶液中的氧化硅迅速增加，然后又成为溶解度很小的水合铝硅酸钠（称为“硅渣”）从溶液中析出，在预热器表面形成结垢。

29、 提高温度和原矿浆中的固体含量以及降低Na2O浓度，都可加速脱硅过程。 30、 各类型铝土矿中的氧化铝矿物，与苛性碱反应均以铝酸钠形式转入溶液 31、 脱硅反应:

32、含硅矿物的危害

? 答：1）造成Na2O和Al2O3损失 ? 2）水合铝硅酸钠在溶出设备上结垢

? 3）水合铝硅酸钠进入产品造成产品质量降低 33、氧化钛对生产的危害

? 答：1）造成苛性碱的损失

? 2）在一水硬铝石型铝土矿溶出时，溶出率会降低 ? 3）细小的酞酸钠会生成胶体，恶化赤泥沉降

34、 影响铝土矿溶出过程的因素：矿石细度、溶出温度、循环母液碱浓度和苛性比值、溶

出液的苛性比值、添加石灰。

35、 高压溶出系统主要设备：矿浆输送泵、预热器组、溶出器组、自蒸发器 36、 什么是单流法和双流法？

? 单流法是指将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的 方法

? 双流法是指：仅将一部分循环母液送去磨制矿浆，大部分母液单独预热到溶出温度，

再于溶出器内和浓稠矿浆混合进行溶出的方法。

36、 赤泥分离洗涤过程的步骤：赤泥料浆稀释、沉降分离 、赤泥反向洗涤、溢流控制过滤 37、分解率是指铝酸钠溶液中分解析出的氢氧化铝中所含氧化铝数量占精液中氧化铝数量的百分数。

37、 铝酸钠溶液的加种子分解实际上包括两个方面：铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶 38、在铝酸钠溶液加种子分解过程中，析出的氢氧化铝多晶体的形成机理：氢氧化铝晶核的形成；氢氧化铝晶体的长大；氢氧化铝晶体的附聚；氢氧化铝晶体的破裂磨损。 38、 什么是二次成核（次生成核）？

? 答：次生成核系指当分解温度低，晶种表面积小，分解精液的过饱和度高时，生成的

晶核表面变得粗糙，长成向外突出的细小枝晶，在颗粒相互碰撞以及流体剪切力作用下，这些细小晶体脱离母晶而落入溶液中，称为新晶核。

39、附聚：在适当条件下，一些细小的晶种颗粒（特别是20微米以下的）由于相对运动而碰撞并粘结成为一个较大的颗粒，同时伴随有颗粒数目的减少。

40、 溶液过饱和度高、温度高、种子晶粒细小且数量多时，有利于附聚过程的进行。 41、影响晶种分解的主要因素：分解原液的浓度和分子比（摩尔比）、分解温度、种子数量和质量、杂质影响。

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