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、消費量或是應(yīng)用范圍來說，鋁都僅次于鋼鐵而遠居各有色金屬之首。2008年世界原鋁產(chǎn)量達到38831kt，我國近13177kt。但是純鋁的應(yīng)用并不太多，不到鋁消費總量的1/4。絕大多數(shù)的鋁是以舍金形態(tài)進入應(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)純金屬時千方百計除去的雜質(zhì)，正是熔配合金時所需要的合金元素。有些合金元素的密度或熔點與鋁有較大差別，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、準確而分布均勻的工作合金，對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、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)進程及最新成果。主要內(nèi)容有：鋁及鋁合金簡介及其生產(chǎn)工藝的比較，我國鋁資源概況及特征，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)鋁鈧合金實驗研究，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)用實例?！　　峨娊夥ㄉa(chǎn)鋁合金》內(nèi)容涉及鋁土礦地質(zhì)、礦物學、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 金屬鋁簡介　　1.1.2 鋁合金簡介　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)鋁合金簡史和現(xiàn)狀　參考文獻2 硅鈦氧化鋁　2.1 我國鋁礦資源概況及特征　　2.1.1 舍鋁礦物簡介　　2.1.2 我國鋁土礦地質(zhì)特征　　2.1.3 我國鋁土礦礦物結(jié)構(gòu)特征　　2.1.4 我國鋁土礦化學組成特征　　2.1.5 我國的低鈦鋁土礦資源　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 硅鈦氧化鋁對電解質(zhì)密度的影響　　2.3.5 硅鈦氧化鋁對電解質(zhì)初晶溫度的影響　　2.3.6 硅鈦氧化鋁對電解質(zhì)電導(dǎo)率的影響　　2.3.7 硅鈦氧化鋁對電解質(zhì)組成及揮發(fā)損失的影響　參考文獻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　3.3 進一步改進電解法生產(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 適當限制電解合金的含硅量　　3.3.4 采用較廉價的辦法添加鋰鹽　　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系的熔鹽物理化學性質(zhì)　　4.2.3 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的電化學　　4.2.4 電解法生產(chǎn)鋁鈧合金的熱力學　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 電解工藝實驗結(jié)果　　參考文獻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)成分進入溶液。無疑，這就大大減少了物料流量，簡化了設(shè)備和流程，降低了能耗和成本。根據(jù)這一特點，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、氧化鐵活性較強的礦床類型。從化學組成的角度，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，它們在酸處理過程中，只要選擇適當?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，也會降低產(chǎn)品質(zhì)量。我國鋁土礦95％以上是一水硬鋁石型，氧化鋁化學穩(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，我國具有酸法除鐵工藝得天獨厚的優(yōu)勢。針對生產(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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