《铝铜镁工业生产工艺全解课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝铜镁工业生产工艺全解课件.ppt（28页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、铝的生产原理及工艺,铝的生产分两步进行：氧化铝的生产和氧化铝的电解。1、氧化铝的生产 氧化铝生产方法有： 拜耳法，处理优质铝土矿，A12O3/SiO28（质量比），SiO29%； 烧结法，处理低品位铝矿石，A12O3/SiO23.5-5.0; 联合法，处理中等品位铝土矿，A12O3/SiO2=5.0-8.0，联合法中又分为并联法、串联法及混联法。 拜耳法适于处理高品位铝土矿，这是用苛性碱溶液加温溶出铝土矿中氧化铝的生产方法，具有工艺简单、产品纯度高、经济效益好等优点。 方法原理拜耳法的基本原理分为溶解和分解。溶解是用苛性碱液溶出铝土矿中的氧化铝，反应为：,铝的生产原理及工艺,A12O3H2O2
2、NaOH=2NaA1O22H2O A12O23H2O2NaOH=2NaA1O24H2O 一水铝石或三水铝石溶解形成铝酸钠进入碱液中，而其他杂质不进入溶液中，呈固相存在，称赤泥。 三水铝石（A12O33H2O）的溶解温度为105，一水硬铝石（-A12O3H2O）为220，一水软铝石（-A12O3H2O）为190。 分解是利用NaAlO2溶液在降低温度、加入种子及搅拌的条件下析出固相Al(OH)3。分解反应为： NaAlO22H2O=Al（OH）3NaOH 种子即为Al(OH)3，加入量（以A12O3量计算）为溶液中A12O3含量的一倍以上；温度控制为从75降到55；搅拌时间为60h左右。所得Al
3、(OH)3再经焙烧脱水变成Al2O3，并使Al2O3晶型转变，满足铝电解的要求，焙烧反应为：,主要生产工艺过程 拜耳法的生产工艺主要由溶出、分解和熔烧三个阶段组成。全流程主要加工工序为：矿石的破碎及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、种子分解、母液蒸发及氢氧化铝熔烧。,氧化铝的电解 目前工业生产原铝的方法是HallHeroult法，由美国Hall和法国的Heroult于1886年发明。HallHeroult铝电解法是以氧化铝为原料、冰晶石（Na3AlF6）为熔剂组成的电解质，在940970的条件下通过电解的方法使电解质熔体中的氧化铝分为铝和氧，铝在碳阴极以液相形式析出，氧在碳阳极上以二氧化碳气体
4、的形式逸出。每生产一吨原铝，可生产1.5吨的二氧化碳，综合耗电量在15000kwh左右。铝电解主要原料为氧化铝，副原料氟化盐包括冰晶石、氟化铝、氟化钙、氟化镁、碳酸钠等，阳极原料（阳极和碳阳极）以及以及铝电解能源直流电。,借直流电的作用，在阴阳两极上实现电化学反应，在阳极上得到气态物质，阴极上得到也太铝，其过程为： Al 3+ (配离子) + 3e Al 铝工业生产全部采用活性阳极，随着电解过程的进行，阳极碳参与电化学反应，生成碳的化学物二氧化碳，反应式为：2Al2O3（溶解的）+3C（固）直流电4Al（液）+3CO2（一次气体）,其电极反应为：Al2O3（固）溶解、电离2Al3+（络合状）+
5、3O2-（络合状） 阴极：Al3+（络合状）+3eAl（液） 阳极：O2-（络合状）2eO（原子）2O（原子）+C（固）CO2（气） 上述反应过程为当前铝电解的基本原理，依据此原理，随着反应不断进行，电解质熔体中的氧化铝，固体碳阳极不断被消耗掉，因此，生产中需不断向电解质中添加氧化铝和碳阳极，使生产得以连续进行。,铝电解生产的工艺流程图,铜的生产原理及工艺,铜冶金技术的发展是个漫长的过程，欧洲在公元前二十世纪中期已采用硫化铜矿炼铜，到公元初期的罗马帝国即已普及。16世纪阿里科拉(G.Arricola)在冶金论一书中叙述了铜的熔炼和精炼工艺。17世纪末，美国人赖特(D.Wright)用反射炉炼铜
6、，产出锍(冰铜)。1880年开始用转炉吹炼锍，这是炼铜技术的重大进步。铜电解精炼技术也在此阶段发明。 目前冶炼方法主要有火法冶炼与湿法冶炼，前者多用于硫化矿的冶炼，后者一般用于氧化矿的冶炼。冶炼的纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜钴镍合金。,一、火法冶炼主要分采矿、选矿、熔炼、电解等步骤。阴极铜火法冶炼过程 熔炼就是将铜精矿冶炼成合格的阳极铜，包括预干燥、闪速熔炼、转炉吹炼、阳极炉精炼及阳极浇铸等工序。 经过预干燥，矿的水分降至13以下；干燥后，矿的水分降至3以下。经闪速炉熔炼
7、后的产物称“冰铜”，液体状，铜含量50-75，与硫混合。“冰铜”经转炉吹炼后的产物是“粗铜”，铜含量98.5左右。粗铜再经阳极炉精炼并经过圆盘浇铸机浇铸，即形成阳极铜。阳极铜外型与阴极铜相似，但表面缺少光泽，厚度一般为阴极铜的23倍，是下一道工序电解中的阳极。 电解就是利用氧化-还原反应原理，阳极的铜电解进入电解液成为Cu离子，Cu离子带正电，流向阴极，在阴极富集，还原为金属铜，吸附在阴极上，阴极铜的纯度高于阳极。一般经过12天(阴极的反应周期)的电解反应，阴极上的铜就是所谓的“阴极铜”。,电解就是利用氧化-还原反应原理，阳极的铜电解进入电解液成为Cu离子，Cu离子带正电，流向阴极，在阴极富集
8、，还原为金属铜，吸附在阴极上，阴极铜的纯度高于阳极。一般经过12天(阴极的反应周期)的电解反应，阴极上的铜就是所谓的“阴极铜”。,二、湿法冶炼过程,由于铜矿石品位不断下降，难处理的复杂矿增加等原因，人们对湿法冶炼越来越重视。溶剂萃取电积法(SXEW)提取铜的技术已在美国、智利、赞比亚、秘鲁、澳大利亚和墨西哥等地推广应用，大大提高了铜的回收率并降低了生产成本。 现代湿法炼铜技术有硫酸化焙烧-浸出-电积，浸出-萃取-电积、细菌浸出法等，适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼的工序可简单地分为三个步骤：浸出、萃取、电解。 浸出：就是将矿石中铜元素以离子形式分离出来
9、的过程。用于浸出的矿石也许是较深的矿床(就地浸出)，但这种情况很少。比较普遍的是采取堆浸的方式，浸出的对象是低品位矿。,钢铁的生产原理及工艺,炼铁生产工艺技术,高炉炼铁,高炉炼铁生产是冶金(钢铁)工业最主要的环节。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。 高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。,高炉冶炼目的： 将矿石中的铁元素提取出来，生产出
10、来的主要产品为铁水。付产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。,高炉冶炼原理简介：,高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。生产时，从炉顶（一般炉顶是由料钟与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风（10001300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料。装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生
11、成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。,炼钢工艺流程图,炼铁工艺流程图,炼铁-炼钢-轧钢生产工艺 流程图,炼铁-炼钢-轧钢生产工艺流程图2,炼铁-炼钢-轧钢生产工艺流程图,炼钢生产工艺技术,转炉冶炼目的： 将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。 钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500，而生铁的熔点在1100-1200。 钢随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物
12、理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。,转炉冶炼原理简介：,转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出
13、现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。,VOD精炼炉,VOD精炼炉是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。LF精炼炉LF炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。氧枪 氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩扩张收缩型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出/p00.528时形成超音速射流。转炉倾炉系统倾炉系统:变频调速(变频器+电机+减速机+大齿轮) 倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。,直弧形连续作业铸坯,
