有色冶金-强化版

第一章氧化铝的生产1.含铝矿物主要有哪些种类？答：按铝土矿的矿物成分分：三水铝石型铝土矿、一水软铝石型铝土矿、一水硬铝石型铝土矿、混合矿；按铝土矿矿石结构特点分：粗糙状铝土矿、致密状铝土矿、豆鲕状铝土矿；按铝土矿地质成因分：海相沉积型铝土矿、陆相沉积型铝土矿、玄武岩风化壳型铝土矿。2.衡量铝土矿的质量标准？答：衡量铝土矿的质量标准是铝硅比，即铝土矿中的氧化铝与氧化硅的重量比。3.单流法，双流法？答：单流法是指将循环母液和铝土矿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原矿浆，大部分循环母液单独预热到溶出温度，然后再于溶出器内与浓稠原矿浆进行混合溶出的方法。4.写出下列含铝矿物的分子式：刚玉、三水铝石、一水铝石、明矾石、霞石？答：高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、刚玉Al2O3、三水铝石Al(OH)3、一水铝石 AlOOH、明矾石 (K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3、霞石(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2 。5.概述氧化铝的生产方法？答：酸法、碱法和电热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（经蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）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。6.简述拜耳法生产氧化铝的基本工艺原理？答：用氢氧化钠溶液直接溶出铝土矿中的氧化铝生成铝酸钠溶液 ；铝酸钠溶液中加入氢氧化铝作为种子，使铝酸钠溶液分解。即反应7.拜耳法生产工艺流程的各主要工序是什么？答：铝土矿原料准备；溶出；赤泥分离洗涤；加晶种分解；氢氧化铝分离洗涤；煅烧；种分母液蒸发和苛化。8.拜耳法铝土矿溶出的目的？答：为了使铝土矿中的三氧化铝变成可溶于水的铝酸钠，把铝和其他的杂质分离 12.铝土矿含硅矿物在溶出过程中的行为和危害？答：各种形式的硅矿物与苛性碱反应，均以硅酸钠形式进入溶液：溶液中的硅酸钠又与铝酸钠反应，生成溶解度很小的水合铝硅酸钠沉淀，进入赤泥：含硅矿物的危害造成Na2O和Al2O3损失；水合铝硅酸钠在溶出设备上结垢；水合铝硅酸钠进入产品造成产品质量降低。9. 谈谈影响溶出过程的主要因素？答：. 铝土矿的矿物成分及其结构；溶出温度 ；循环母液碱浓度 ；配料摩尔比；搅拌强度。10. 影响晶种分解过程的因素有哪些？答：分解原液的浓度和分子比；分解温度；种子数量和质量；杂质影响11.烧结法生料加煤对生产过程有哪些作用？答：当烧结物料进入到窑的高温带后，处于氧化气氛下，暴露在料层表面的二价硫化物与空气接触又会被氧化而成Na2SO4，只有约半数的硫以二价硫化物形式存在于熟料中。熟料溶出时排入赤泥。铝土矿中部分氧化铁还原成FeO和FeS，可以减少配料中碱的配比，无必要使Fe2O3全部与Na2O结合，故可降低碱耗。加入还原剂能强化烧结过程，因为生料加入的煤在窑内燃烧带以前燃烧，等于增加了窑的燃烧空间，提高窑的发热能力。12 熟料回转窑内一般分几个带？各带的主要作用是什么？烘干带 生料浆水分蒸发；预热带 生料中氢氧化物或水合物脱水；分解带 主要为石灰石热分解和开始部分固相反应；烧成带 最后完成熟料矿物组成的反应；冷却带 熟料冷却。 13.熟料溶出的目的是什么?试写出熟料溶出过程中的主要化学反应式。14.熟料溶出过程中的二次反应指的是什么？其对生产的影响如何？答：由于硅酸二钙的分解又引起其他反应，使已溶出的Al2O3和Na2O又转为固相而造成损失，这种造成Al2O3和Na2O损失的反应叫做溶出二次反应。15 影响二次反应的因素有哪些？答：溶出用调整液的组成、温度、时间。16 铝酸钠溶液不添加石灰脱硅的基本原理是什么？有哪些影响因素？答：铝酸钠溶液的脱硅过程即为使溶液中SiO2由介稳状态过渡到平衡状态的过程，过饱和部分的SiO2自溶液中析出。2Na2SiO3+2NaAl(OH)4+aq=Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O + 4NaOH+aq 温度、添加晶种。17 粗液添加石灰脱硅的基本原理是什么？影响因素有哪些？答：石灰是以石灰乳Ca(OH)2浆的形式加入铝酸钠溶液的，加入石灰后将发生如下反应：3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaOAl2O36H2O+2NaOH+aq CaO·Al2O3·6H2O+xNaSiO3+aq =3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O+2xNaOH+aq 溶液中Na2OK浓度和Al2O3浓度；溶液的Na2OC浓度；石灰添加量和质量；溶液中SiO2含量；温度。18铝酸钠溶液的碳酸化分解与加晶种分解有何区别？其特点是什么？答： 1）苛性碱中和：2）氢氧化铝结晶过程：由于连续通入CO2，使溶液始终维持较大的过饱和度，所以，在碳酸化分解时，即使不加晶种，溶液也具有较大的分解速度。19确定碳酸化分解率大小的依据是什么？（精液的硅量指数）p35要根据精液的A/S和持平中允许的SiO2含量来规定碳酸化分解率20碳酸化分解过程中，SiO2的析出分几个阶段？并指出各个阶段的名称以及对这种析出规律的原因进行解释？p3521.电解铝生产对原料氧化铝有哪些要求？化学组成的要求:Al2O3的含量在百分之九九左右 质量的要求:纯度 物理性质22安息角：是指物料在光滑平面上自然堆积的倾角。流动性越差真密度：是指不包括内外气孔体积的单位体积物料的质量（内气孔是指物料中不与大气相通的气孔，外气孔是指物料中与大气相通的气孔）假密度：是指不包括外气孔体积的单位体积物料的质量。23什么是氧化铝冰晶石熔盐电解法？直流电流通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体。铝液用真空抬包抽出，经过净化和澄清之后，浇铸成商品铝锭，其质量达到99.599.8%Al。阳极气体中还含有少量有害的氟化物和沥青烟气，经过净化之后，废气排放入大气，收回的氟化物返回电解槽。24.电解槽的电极为什么选择炭质材料？在铝电解过程中，高温的具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。在各种电极材料当中，只有炭素材料能够抵抗这种侵蚀性并且能良好地导电而又价格低廉。 25.阳极糊为什么要有一定的流动性？在上插棒电解槽上，拔棒之后遗留下来的孔洞，宜由上面的阳极糊来填满，因此阳极糊应该具有足够的流动性。但是，在任何情形下，阳极糊软化时的流动性不应引起糊中焦粒偏析，也不应使上插棒阳极拔棒后遗留下来的孔洞被富集着沥青的炭糊所填充，以免由此而造成危害。 26.沥青分为软沥青、中硬沥青、硬沥青.27 .什么是阳极糊和炭块糊？答：炭块糊（阳极糊）是焦炭经高温煅烧后，进行中碎和粉碎，然后按照不同的粒度组成与一定比例的沥青进行配料，经混捏后所得的最终产品。直接用于自焙阳极称为阳极糊，用于制造预焙阳极称炭块糊。 28. 铝电解槽的槽型有（自焙阳极电解槽、预焙阳极电解槽、多室电解槽）29.铝电解系列电解槽的配置方式有（横向排列和纵向排列）30.铝电解槽系列是（ 铝生产的单元 ）31.铝电解质的组成：熔剂（冰晶石）和（AlF3），原料（Al2O3）32 .铝电解质的基本体系NaF-AlF3二元系、Na3AlF6-Al2O3二元系、Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系 33.冰晶石固态下的三种变体：单斜晶系、立方晶系和六方晶系34.亚冰晶石在NaF-AlF3二元系中是由初晶冰晶石与液相起包晶反应生成的35.单冰晶石是在710由AlF3晶体与液相起包晶反应而生成36.冰点降低值取决于产生的新质点数目、熔剂的熔点和熔剂的熔化热。37.什么是添加剂？应满足的要求？采取往冰晶石-氧化铝熔液中，添加某些能够改善它的物理化学性质以及提高电解生产指标的盐类，这种盐类称为添加剂。应满足：(1) 在铝电解过程中不分解，保证铝的质量和电流效率；(2) 应能改善冰晶石-氧化铝熔液的物理化学性质，对氧化铝在冰晶石熔液中的溶解度没有大的影响； (3) 应来源广泛并且价格低廉 38.使用低熔点电解质的优点？(1) 明显降低电解温度；(2) 实现低温800900下的电解制取液态铝；(3) 明显提高电流效率；(4) 明显减少电能消耗量和炭阳极消耗量；(5) 亦可大大延长槽寿命；(6) 低温电解质与惰性阴极配合使用，则显著增加其经济效益。39.什么是酸性电解质？使用酸性电解质的优点？是指除了冰晶石（Na3AlF6）之外，还含有一定数量的游离氟化铝（AlF3）的电解质。酸性电解质优点：熔点比较低，可以降低电解温度；铝在其中的溶解度较小，有利于提高电流效率；电解质结壳酥松好打。40.研究冰晶石氧化铝溶液的目的是什么？一方面在于改善铝的电解过程，谋求提高电流效率，减少能量消耗，节省原料，延长电解槽的使用期；另一方面在于了解融盐体系的结构，进而探讨铝电解的机理问题。41.冰晶石氧化铝溶液的物理性质有哪些？熔度（熔点或初晶点）、密度、电导率、迁移数、蒸气压、粘度、表面性质 42.影响冰晶石氧化铝溶液中纯钠和纯铝析出电位差值的因素？随着电解质NaF/AlF3摩尔比增大而减小；随电解质温度升高而减小；随电解质中Al2O3浓度减少而减小；随电解质阴极电流密度的提高而减小。43.铝电解中阳极反应的步骤(1)氧离子越过双电层在阳极上放电，并生成原子态氧： (2)吸附在阳极上的氧与炭阳极本身发生作用，生成碳氧化合物CxO：(3) CxO分解出CO2，此CO2仍然吸附在炭阳极上：44.什么是阳极效应？阳极效应是发生在阳极上的一种特殊现象，当其发生时，阳极上出现许多细小而明亮的电弧，槽电压升高到数十伏。45.发生阳极效应的因素：电流密度的增大和氧化铝浓度的降低。46.铝的溶解有几种方式，分别是什么？铝在冰晶石-氧化铝熔液中溶解的四种方式：(1)铝与冰晶石熔液发生化学反应，生成低价氟化铝；(2)铝置换冰晶石中的钠，生成元素钠；(3)铝以电化学溶解方式，生成低价铝离子，并给出电子；(4)物理溶解，铝以金属微粒的形态存在于冰晶石-氧化铝熔液中。47.什么是电流效率？以实际产量在理论产量中所占的质量百分数来计算电流效率。 48.铝电解生产的三个阶段是什么？焙烧、启动、正常生产。49.铝电解槽焙烧的目的是什么？在于加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动。铝电解槽焙烧的发热方式：利用阳极和阴极本身的电阻发热、利用焙烧介质（例如焦炭粒）的电阻发热、利用燃料发热 。50 无效应启动:是指在电解槽启动之前，在阳极周围铺放氟化钙，然后放冰晶石和氟化钠（或纯碱）混合物，在槽膛内壁边缘铺放固体电解质块。灌入液体电解质，同时迅速提升阳极，电压达到810V，使槽内固体物料逐渐熔化，并陆续添加固体冰晶石，直至电解质水平达到3035cm为止，熔料结束时，槽电压保持8