電解法生產(chǎn)鋁合金

前言

鋁是一種非常重要的金屬材料，無論從產(chǎn)量、消費(fèi)量或是應(yīng)用范圍來說，鋁都僅次于鋼鐵而遠(yuǎn)居各有色金屬之首。2008年世界原鋁產(chǎn)量達(dá)到38831kt，我國(guó)近13177kt。但是純鋁的應(yīng)用并不太多，不到鋁消費(fèi)總量的1/4。絕大多數(shù)的鋁是以舍金形態(tài)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛用于航天、航空、汽車、電力、建筑、食品包裝等許多行業(yè)。鋁合金的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法是用熔配（對(duì)摻）法，合金化過程是用純金屬通過熔融配制。往往在生產(chǎn)純金屬時(shí)千方百計(jì)除去的雜質(zhì)，正是熔配合金時(shí)所需要的合金元素。有些合金元素的密度或熔點(diǎn)與鋁有較大差別，熔配過程容易產(chǎn)生成分偏析；有些合金元素在熔配過程中容易被氧化燒損。為了獲得組成穩(wěn)定、準(zhǔn)確而分布均勻的工作合金，對(duì)這些元素必須事先熔配成鋁的中間合金，然后再熔配成工作合金。將純金屬在大氣環(huán)境下經(jīng)過多次重熔，不僅造成合金元素的燒損，而且增加合金液吸氣和氧化夾雜的可能性，從而降低合金品質(zhì)。因此，熔配法大都流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、能耗高、成本貴、產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。本書介紹的電解法生產(chǎn)鋁合金，是將還原電位比鋁正或與鋁接近的合金元素的化合物加入普通鋁電解槽，使這些元素與鋁在陰極共同析出而完成合金化過程。這種方法縮短了合金生產(chǎn)流程，某些情況下還可實(shí)現(xiàn)礦物資源綜合利用，減少工業(yè)廢渣。

內(nèi)容概要

《電解法生產(chǎn)鋁合金》較全面地介紹了電解法生產(chǎn)鋁合金的研究開發(fā)進(jìn)程及最新成果。主要內(nèi)容有：鋁及鋁合金簡(jiǎn)介及其生產(chǎn)工藝的比較，我國(guó)鋁資源概況及特征，硅鈦氧化鋁生產(chǎn)工藝，硅鈦氧化鋁的物理化學(xué)性質(zhì)，電解法生產(chǎn)鋁硅鈦合金，電解法生產(chǎn)鋁鈧合金實(shí)驗(yàn)研究，電解法生產(chǎn)鋁硅、鋁鈦、鋁.稀土、鋁錳、鋁鋯、鋁硼、AI-Ti-B、鋁鍶等合金簡(jiǎn)介，電解鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)和性能以及電解鋁合金的應(yīng)用實(shí)例?！　　峨娊夥ㄉa(chǎn)鋁合金》內(nèi)容涉及鋁土礦地質(zhì)、礦物學(xué)、選礦、濕法冶金、熔鹽電解、合金材料及其加工應(yīng)用，可供大專院校相關(guān)專業(yè)本科生、研究生及從事相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)工作的人員參考。

書籍目錄

1 緒論　1.1 鋁及鋁合金概述　　1.1.1 金屬鋁簡(jiǎn)介　　1.1.2 鋁合金簡(jiǎn)介　1.2 幾種生產(chǎn)鋁合金工藝的比較　　1.2.1 熔配法　　1.2.2 電熱還原法　　1.2.3 電解法　1.3 電解法生產(chǎn)鋁合金簡(jiǎn)史和現(xiàn)狀　參考文獻(xiàn)2 硅鈦氧化鋁　2.1 我國(guó)鋁礦資源概況及特征　　2.1.1 舍鋁礦物簡(jiǎn)介　　2.1.2 我國(guó)鋁土礦地質(zhì)特征　　2.1.3 我國(guó)鋁土礦礦物結(jié)構(gòu)特征　　2.1.4 我國(guó)鋁土礦化學(xué)組成特征　　2.1.5 我國(guó)的低鈦鋁土礦資源　2.2 硅鈦氧化鋁的生產(chǎn)　　2.2.1 鋁土礦酸法除鐵　　2.2.2 其他除鐵方法　　2.2.3 鋁土礦粉除鐵后的焙燒　2.3 硅鈦氧化鋁的物理化學(xué)性質(zhì)　　2.3.1 硅鈦氧化鋁的物理特性　　2.3.2 硅鈦氧化鋁的溶解速度和“溶解度”　　2.3.3 硅鈦氧化鋁的結(jié)殼性能　　2.3.4 硅鈦氧化鋁對(duì)電解質(zhì)密度的影響　　2.3.5 硅鈦氧化鋁對(duì)電解質(zhì)初晶溫度的影響　　2.3.6 硅鈦氧化鋁對(duì)電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響　　2.3.7 硅鈦氧化鋁對(duì)電解質(zhì)組成及揮發(fā)損失的影響　參考文獻(xiàn)3 電解法生產(chǎn)鋁硅鈦合金　3.1 硅鈦氧化鋁的電解　　3.1.1 硅鈦氧化鋁電解的可行性　　3.1.2 12kA自焙槽電解鋁硅鈦合金　　3.1.3 60kA自焙槽電解鋁硅鈦合金　　3.1.4 大型預(yù)焙槽電解鋁硅鈦合金　3.2 鈦的富集及提取含鈦較高的鋁硅鈦中間合金　　3.2.1 從鋁硅鈦合金中富集鈦的理論依據(jù)　　3.2.2 鋁硅鈦合金中鈦的富集試驗(yàn)　3.3 進(jìn)一步改進(jìn)電解法生產(chǎn)鋁硅鈦合金的途徑　　3.3.1 探索更適合于電解合金的電解槽結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)體系　　3.3.2 降低硅鈦氧化鋁的生產(chǎn)成本　　3.3.3 適當(dāng)限制電解合金的含硅量　　3.3.4 采用較廉價(jià)的辦法添加鋰鹽　　3.3.5 利用電解過程形成硼化鈦復(fù)合陰極　　參考文獻(xiàn)4 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金　4.1 鈧的資源及鋁鈧合金　　4.1.1 鈧的資源　　4.1.2 鋁鈧合金的性質(zhì)　　4.1.3 鋁鈧合金的制備方法簡(jiǎn)介　4.2 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的理論基礎(chǔ)　　4.2.1 氧化鈧在冰晶石-氧化鋁體系中的溶解性能　　4.2.2 nNaF-A1F-AJ203-Sc203系的熔鹽物理化學(xué)性質(zhì)　　4.2.3 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的電化學(xué)　　4.2.4 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的熱力學(xué)　4.3 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金工藝　　4.3.1 電解工藝條件　　4.3.2 電解工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果　　參考文獻(xiàn)5 電解法生產(chǎn)其他鋁基合金6 電解鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)和性能7 電解鋁合金的應(yīng)用實(shí)例

章節(jié)摘錄

插圖：原料選擇原理氧化鋁生產(chǎn)過程中，占鋁土礦成分90％的氧化鋁和氧化硅等都經(jīng)過從固相到液相再到固相的轉(zhuǎn)變過程。與氧化鋁生產(chǎn)工藝相比，酸法除鐵的最大不同是原料中的主體成分（氧化鋁、氧化硅和氧化鈦等）在整個(gè)工藝過程中保持固相形態(tài)不變，只有氧化鐵等雜質(zhì)成分進(jìn)入溶液。無疑，這就大大減少了物料流量，簡(jiǎn)化了設(shè)備和流程，降低了能耗和成本。根據(jù)這一特點(diǎn)，酸法除鐵的原料從礦物結(jié)構(gòu)的角度，應(yīng)盡量選擇所含氧化鋁活性較小、氧化鐵活性較強(qiáng)的礦床類型。從化學(xué)組成的角度，應(yīng)該選擇含鋁、硅、鈦、稀土等有用成分較高，含鐵和其他雜質(zhì)特別是碳酸鹽較低的鋁土礦。在酸處理過程中，碳酸鹽會(huì)被酸分解使酸的消耗增加。鋁土礦中的含鐵礦物基本上可分為酸溶性和酸不溶性（或難溶）兩大類。前者如赤鐵礦、黃鐵礦和針鐵礦等，它們?cè)谒崽幚磉^程中，只要選擇適當(dāng)?shù)墓に嚄l件，基本上都能被酸溶解，在一定含量范圍內(nèi)不致對(duì)除鐵深度有明顯影響。后者如伊利石、葉蠟石、電氣石、黑云母以及鋁針鐵礦等，它們難以被酸溶解，影響除鐵深度，部分鐵殘留進(jìn)入硅鈦氧化鋁，最終影響合金產(chǎn)品質(zhì)量。如果原料中其他不溶于酸的有害雜質(zhì)含量過高，也會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量。我國(guó)鋁土礦95％以上是一水硬鋁石型，氧化鋁化學(xué)穩(wěn)定性很好，不易與酸發(fā)生反應(yīng)，且除廣西礦外，大部分含鐵較低。因此從礦物資源而言，我國(guó)具有酸法除鐵工藝得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)生產(chǎn)不同品種的合金，硅鈦氧化鋁的成分可做相應(yīng)調(diào)整，或者說可生產(chǎn)不同規(guī)格型號(hào)的硅鈦氧化鋁。為此，應(yīng)盡量選擇鋁硅比、鋁鈦比適中的原料。硅鈦氧化鋁中鈦含量如果過高，會(huì)給電解工藝帶來麻煩，使合金在電解槽中發(fā)生鈦的偏析，在槽底形成結(jié)塊或沉淀，合金鑄錠也有困難。所以盡管鈦是寶貴的合金元素，也不宜選擇含鈦過高的原料（硅鈦氧化鋁中氧化鈦的含量一般控制在不大于1.5％）。

編輯推薦

《電解法生產(chǎn)鋁合金》是由冶金工業(yè)出版社出版的。

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