轻金属冶金学教案完整

重 庆 科 技 学 院 轻金属冶金学教案 授课教师田应甫，周雪娇 授课对象冶 金 2012 授课地点周二 周二3,4E3073,4E307，周四，周四1,2 A1121,2 A112 授课时间 2014201520142015年度第年度第 2 2 学期学期 518518 周周 轻金属冶金学教案轻金属冶金学教案 课课 程程 名名 称称 授授 课课 教教 师师 课课题题 轻金属冶金 学 田应甫， 周雪 娇 授课类型授课类型 授课时间授课时间 讲授 2 学时 绪论 推荐教材推荐教材 杨重愚，轻金属冶金学，北京冶金工业出版社，2011年 推荐参考书推荐参考书 1．杨重愚，氧化铝生产工艺学，北京冶金工业出版社，1982 年 2．邱竹贤，铝电解，北京冶金工业出版社，1982 年 3．徐日瑶，镁冶金学，北京冶金工业出版社，1990 年 授课对象授课对象 授课地点授课地点 冶金 2012 周二3,4 E307 周四1,2 A112 教材及参考资料教材及参考资料 教学目的与要求教学目的与要求 了解轻金属分类依据、轻金属的性质和用途以及我国轻金属工业状况。 教学重点和难点教学重点和难点 我国铝土矿特点及我国铝工业技术现状。 教学方法教学方法 讲授，多媒体教学 教学内容与设计教学内容与设计 ➢轻金属分类依据 ➢轻金属的性质和用途 ➢我国轻金属工业状况 一、一、轻金属分类依据轻金属分类依据 比重〈比重〈3.5,3.5, 包括 Al, Mg, 碱金属和碱土金属, 半金属 B, Si, 金属 Ti 物理化学性质和冶炼技术特点物理化学性质和冶炼技术特点 1.负电性很强,难以用 C 还原来制备金属 2.不能通过电解其盐类的水溶液制备金属 3.主要以熔盐电解方法制备金属 4.需专门生产其纯化合物作电解原料 二、铝二、铝 铝的特性铝的特性 银白色 比重小2.7g/cm3 导电性好2635 10-4 – 1 cm-1 导热性好 0.50cal/cm S K 良好的延展性和其合金的高比強度 抗腐蚀性 易着色 即轻、强、美、可再生利用。 1）全球金属产量第二位，2400 万吨/年，仅次于钢； 2）我国 2001 年342.5 万吨（425 万吨） ，超过美国，全球第一。 铝的用途铝的用途 1. 1.民用民用 交通运输 飞机、高速列车、地铁、船舶、汽车等 建筑 高层建筑、室内装修、新型桥梁 电力电子 电容铝箔、PS 版、电线电缆、电磁屏蔽 包装 食品、医用、饮料 2. 2.国防国防 先进战机 巡航导弹 卫星 太空站 高机动战车深水鱼雷等 氧化铝及其化学制品的用途氧化铝及其化学制品的用途 铝电解制备金属铝90以上 多品种氧化铝 电子、石油、化工、耐火材料、陶瓷、磨料、防火剂、造纸、制药等 氧化铝陶瓷的用途氧化铝陶瓷的用途 工程陶瓷叶片、转子、活塞、内衬、喷嘴、切削工具、 研磨膏、磨具材料、补强材料 热功能高温用坩锅、锥体、导弹窗口、耐热结构材料、高温炉、集成电路基片 电子功能集成电路基片、散热性绝缘衬底、钠硫电池 磁学功能磁流体发电用电离气体通道 光学功能高压钠灯管、激光窗口、导弹窗口、卫星整流罩和天线窗、导弹雷达保护罩 化学功能化学传感器、催化剂及其载体 吸声功能吸声板 生物功能人造骨、齿、牙根 核功能核反应堆屏蔽材料 铝材制备流程铝材制备流程 金属铝在各主要工序能耗分布金属铝在各主要工序能耗分布 10 3 铝电解 氧化铝 采矿 17 铸造 70 铝土矿资源状况铝土矿资源状况 国外铝土矿资源状况国外铝土矿资源状况 其他国家 希腊 26 2 澳大利亚 18 圭亚那 印度 3 巴西 牙买加 中国 37 2 8 中国铝土矿储量汇总表中国铝土矿储量汇总表 几内亚 31 我国部分铝矿石的化学成分和矿物组成（平均值）我国部分铝矿石的化学成分和矿物组成（平均值） 三、中国铝工业概况三、中国铝工业概况 ●产业规模 氧化铝产量居世界第二，电解铝产量连续5 年居世界第一 ●生产厂家 数十家氧化铝厂、89 个电解铝厂、 1100 多个铝加工厂 ●2005 年产量 851 万吨 AO， 779 万吨原铝，进口 702 万吨 AO ●2006 年产量 1370 万吨 AO（其中化工用 77.8 万吨） 、935 万吨原铝、 进口 690 万吨 AO ●2007 年产量 生产 19,456,549 吨 AO ，同比增长42； 生产 12,558,606 吨原铝, 同比增长34.3；进口 AO 560 万吨左右。 非中铝的氧化铝企业非中铝的氧化铝企业 山西省山西交口、山西同德、山西鲁能晋北、山西阳泉等 河南省开曼铝业、东方新希望、未来铝业、新安铝业、宝丰铝业、汇源化工等 山东省信发华宇、山东魏桥、南山龙口等 还有广西、贵州、重庆等地有大量的非中铝氧化铝企业 中国铝工业技术现状中国铝工业技术现状 1）氧化铝提取 能耗比国外高 2-3 倍，国内所需氧化铝的30仍需进口； 2）铝电解 平均能耗比国外高 20、污染较严重。 为什么为什么 国内外铝土矿资源特点对比国内外铝土矿资源特点对比 国外 1三水铝石或一水软铝石2低铝、低硅，可磨性好 3溶出性能好 可采用低温、低碱溶出工艺，能耗低。 国内 1一水硬铝石 ⑵ 高铝、高硅,可磨性差 ⑶ 溶出性能差 需采用高温、高碱溶出工艺，能耗高。 国内外铝土矿资源特点对比国内外铝土矿资源特点对比 铝电解过程物料变化示意图铝电解过程物料变化示意图 铝电解的直接材料与能源消耗铝电解的直接材料与能源消耗 1）目前我国自行设计的200kA 以上大型预焙槽； 2）吨铝的直接材料与能源消耗设计值及参考价格。 四、镁四、镁 镁的性质镁的性质 ➢比重小 ➢化学性质活泼 ➢电和热的优良导体 在我国继铝、锌、铜、铅后，成为第五大有色金属。 镁的用途镁的用途 ➢生产难熔金属的还原剂 ➢铝合金 ➢球墨铸铁和钢 ➢钢中脱硫 ➢结构材料 ➢高储能材料 中国镁工业中国镁工业 电解法厂 抚顺铝厂镁分厂 民和镁厂 包头光华镁厂 硅热法厂数百家 2002 年，原镁产能 45 万吨，产量 26.8 万吨，出口20.9 万吨 ➢2004 年，原镁产量 45 万吨. ➢2004 年仅 9 个厂产量大于 10,000 吨/年 五、锂五、锂 锂锂LithiumLithium的性质的性质 瑞典化学家于 1817 年在铁长石中发现; 1855 年电解熔融 LiCl 得到金属锂; 在各种碱金属中，锂的熔点和沸点之间的差距最大，锂的热容量最大0.941 ，液体 Li 适合 作为导热介质；锂和镁的化学性质相似；导电率约为铜导电率的25；锂的塑性类似铅，可 以轧制成薄片并拉成锂线。 锂的应用锂的应用 原子能、航天和军事方面 热核武器的爆炸物;反应堆的传热介质或冷却剂;反应堆的辐射屏蔽、 控制棒或中子减速剂;航天 工程结构材料;储氢材料等 冶金工业电解铝的添加剂;合金的组成元素;精制金属的还原剂;焊接剂等 玻璃陶瓷工业 空气调节和干燥溴化锂、氯化锂和氢氧化锂等锂化物 有机