6.拜尔法和烧结法的优缺点?
烧结法与拜耳法相比较,前者能耗高约6倍以上,而且拜耳法的产品质量明显优于烧结法。
拜耳法虽然具有很多优点,但是其应用有严格的限制条件,主要限制条件是铝硅比,拜耳法要求铝硅比大于7的矿石;而对烧结法来讲,原则上可以处理各种类型的矿石,但从经济角度考虑,一般只处理铝硅比大于3.5以上的矿石。
7.什么叫苛性比?
苛性比:
是指铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔数之比。
式中Na2O包括NaAlO2(NaAl(OH)4)中的Na2O和溶液中游离NaOH中的Na2O;Al2O3为NaAlO2中的Al2O3。
ak是铝酸钠溶液的一个重要参数。
8.拜尔法的步骤以及各步骤的作用?
拜尔法生产氧化铝的流程包括三个步骤:
铝土矿溶出,铝酸钠溶液种分,氢氧化铝煅烧。
铝土矿溶出:
铝土矿中氧化铝溶出变为铝酸钠。
还有杂质的溶出后加入CaO后沉淀,除去大部分杂质。
铝酸钠溶液种分:
达到铝与苛性钠分离的目的;铝酸钠得到具有一定强度、粒度和纯度的氢氧化铝。
氢氧化铝煅烧:
将氢氧化铝转变为氧化铝。
9.指出硅在拜尔法中的危害?
(解释为什么硅在拜尔法是最有害的杂质?
)
1)为防止矿浆在加热过程中形成水合氯酸钠(硅渣),在预热期的管道或者气壁上形成水垢,所以要进行预脱硅处理。
2)在脱硅反应中因有氧化铝和氧化钠参与反应,造成碱损和铝的溶出率降低。
脱硅反应:
(为减少碱损失,通常加入3~7%CaO,使硅与钙生成水合铝硅酸钙(水合石榴石)3CaO.Al2O3.nSiO2(6-2n)H2O,但不能消除氧化铝的损失。
)
10.拜尔法氧化铝的理论浸出率?
根据霞石(硅渣)的分子组成可知,1kgSiO2要结合0.85kgAl2O3损失到赤泥中,氧化铝的理论溶出率:
多数情况下,铝土矿高压溶出的脱硅产物的组成为Na2O.Al2O3.1.7SiO2.nH2O,这时1.0kgSiO2要结合1.0kgAl2O3损失到赤泥中,氧化铝的理论溶出率:
11.拜尔法中加入氧化钙的作用?
1)减少碱损(将水合铝硅酸钠转化为水合铝硅酸钙;将钛酸钠转化为钛酸钙);
2)加速铝土矿的溶出过程。
12.烧结后的熟料组成?
熟料中除含有铝酸钠以外,还含有铁酸钠(Na2O.Fe2O3)、硅酸二钙(2CaO.SiO2)、钛酸钙(CaO.TiO2)、Na2S、CaS、FeS等二价硫化物。
13.烧结法中加入CaO的作用?
1)消除硅和钛的影响2)减少碱损和铝损。
14.烧结法中怎样减少或控制二次反应的发生?
如何阻止硅酸二钙的溶解和石榴石的生成是控制铝损的关键。
方法有:
1)采用较低的溶出温度78~82oC;
2)快速分离赤泥等;
3)用调整液调整溶出液的苛性比为1.25左右,以减少溶液中苛性碱的浓度,使硅酸二钙的分解受到抑制;
4)增加溶液中碳酸钠的浓度,使Ca(OH)2与之生成碳酸钙。
15.铝酸钠溶液脱硅的方法?
常规高压一段脱硅(150~170℃)和加石灰深度二段脱硅,经二段脱硅,铝硅比可达1200以上。
16.碳化过程中怎样减少SiO2和碳酸铝钠沉淀?
减少SiO2沉淀:
1)增加铝硅比2)加入氢氧化铝和进行深度脱硅,使碳分过程中进行无SiO2析出。
减少碳酸铝钠沉淀:
1)降低溶液中Na2C03的含量2)降低温度
17.为什么要控制铝酸钠溶液的碳分率不能太高?
为了控制Al(OH)3的纯度,铝酸钠的碳分率不能太高(85%)
18.混联法原理及优缺点?
混联法就是在拜耳法赤泥中添加一部分低品位矿石一起烧结,这种相当于把并联法和串联法结合在一起的联合法叫混联法
优点:
1)可以有效的调节拜耳系统的碱平衡(混联法中的烧结法所得的溶出液一部分并入拜耳法中的种分系统,多余的部分进行碳分);
2)用于处理低品位矿石时是十分有效的。
缺点:
1)流程长;2)控制复杂。
在我国只有极少数厂采用拜耳法和烧结法,大部分采用混联法。
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铝电解复习题
1.现代铝工业有哪些主要生产环节?
铝电解的原材料有哪些?
主要的生产环节:
1)从铝矿石中提取氧化铝——氧化铝的生产
2)用冰晶石—氧化铝熔盐电解法生产金属铝——铝电解
3)铝加工
铝电解的原材料:
氧化铝、熔剂(冰晶石和添加剂)和阴阳极炭块。
2.指出铝电解质的主要成分。
工业铝电解质通常含有冰晶石(82~90%),氟化铝(8~10%)和氧化铝(约4%),添加剂3-5%(CaF2、MgF2和LiF)。
冰晶石和氟化铝是熔剂,氧化铝是炼铝原料。
3.指出铝电解质对铝电解的影响。
1)电流效率;
2)能耗;
3)生产效率;
4)金属铝产品质量;
5)生产成本;
6)环保。
4.指出铝电解质添加剂的作用。
1)降低电解质的熔点;
2)减少铝在电解质中的溶解度;
3)提高电解质的导电率;
4)减小电解质熔体的密度;
5)控制电解质熔体具有适当的粘度;
6)改善电解质熔体的表面性质;
7)降低电解质的蒸气压。
5.现代工业铝电解质的分类及其特征?
什么是电解质分子比(摩尔比)?
指出酸性、碱性电解质与分子比的关系。
分类及特点:
依其组成不同有四种,分别是传统电解质;弱酸性电解质;酸性电解质;低熔点电解质。
四种电解质的差别在于NaF/AlF3之比(摩尔比)和添加剂不同。
电解质分子比(摩尔比)指的是NaF/AlF3之比。
NaF/AlF3>3时为碱性电解质,NaF/AlF3<3时为酸性电解质。
6.铝电解质的物理化学性质包括那些指标?
1)熔点(T)2)密度(d)3)导电率(c)4)粘度(h)5)蒸气压6)表面性质(湿润角q、表面张力s)
7.分别指出电解质熔点、电解质密度、电解质粘度和电解质导电率对铝电解的影响。
1)熔点的影响:
熔点越高电流效率越低,电能消耗越大,原材料的消耗越多,设备的使用寿命越短
2)密度的影响:
密度是铝电解质一个重要指标,工业上熔体的密度小,有利于电解质与铝液的分层,改善电解过程。
3)粘度的影响:
电解质的粘度应该适当:
①、粘度太大,对铝液与电解质熔体的分离、炭渣与熔体的分离、阳极气体的排出、氧化铝的溶解等过程不利。
同时会使导电率将降低;②、粘度太小,虽能消除上述不利影响,但加速了铝的溶解,使铝易扩散到阳极被氧化而降低电流效率(铝的溶解在氧化过程有三步:
溶解、扩散、氧化)。
4)导电率的影响:
电解质的导电率大,熔体的导电性就好,电解槽的电阻和电压降就低,电能消耗就小。
8.写出铝熔盐电解的阴、阳极反应和总反应。
阴极反应:
阳极反应:
总反应:
9.指出阳极效应对铝电解的影响。
阳极效应发生时槽电压会突然升高(从约4伏猛升至30-50伏),电耗增加。
并有等物生成。
(阳极效应:
当电解质熔液中Al2O3含量较小,如小于1%时,阳极周围易出现细小而明亮的电弧,并伴有噼啪声音,这种现象称为阳极效应。
)
10.指出影响阳极过电压的因素。
影响过电压因素:
温度、电流密度、阳极表面性质、熔体对炭极湿润情况、熔体粘度、熔体对流强度、Al2O3浓度等、摩尔比
11.什么是电流效率?
怎样计算?
指出影响电流效率的因素。
电流效率是铝电解过程中的一项非常重要的技术经济指标,它反映能源消耗(W=I.V)和生产效率的高低。
电流效率的计算:
=(P实际/P理论)*100%
式中P实际——铝的实际产量,P理论——铝的理论产量
P理论=
式中m——铝的电化当量
I——电解槽系列平均电流,A
t——电解时间,h
影响电流效率的因素:
①、铝的溶解和损失②、析出钠③、电流空耗④、其他损失⑤、漏电
12.什么是铝电解的电能效率?
怎样计算?
指出影响电能效率的因素。
电能效率是指生产一定量的金属铝理论上应该消耗的能量W理和实际所消耗的能量W实之比,即
=W理/W实*100%
影响电能效率的因素:
①、电流效率②、电解槽的平均电压
13现代铝工业用的电解槽趋势如何?
1)增大生产力、提高产品质量、降低能耗
2)生产操作机械化、自动化
3)电解槽气体净化综合利用
14铝电解中每吨铝所需电能量的计算方法?
降低电耗有哪些方法?
式中:
V平为平均电压(V平=V槽+V母+V效)为电流效率0.3356为铝的电化学当量(g/Ah)
降低电能消耗的方法:
提高电解质的导电率,降低阳极过电压,降低母线压降。
15按照纯度不同铝分几类?
1)原铝2)精铝3)高纯铝
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镁冶金复习题题
1硅热还原法的应用有几种?
1)皮江法2)巴尔札诺法3)玛格尼法
2根据CaO·MgO被Si还原的热化学原理,还原过程为什么要在真空下进行?
在真空中操作可以降低还原MgO的还原的操作温度,同时可以防止还原剂硅和产品镁被空气氧化。
3皮江法的生产流程及主要工艺参数?
工艺参数:
白云石(Mg不低于30%,在回转窑内1350℃煅烧)
还原剂-硅铁(Si75%)
催化剂-CaF2(萤石)
设备:
蒸馏罐用无缝钢管制成,卧式操作温度1200℃,外部加热罐长3米,内径28厘米,装料160kg
工艺流程:
4为什么使用75%硅铁作热法炼镁的还原剂?
含硅量超过75%以后,镁产出率高,含硅量越高的硅铁其价格越贵,综合还原效率和经济因素,选用75%硅铁
5菱镁矿与白云石哪个做炼镁原料更好?
为什么?
用白云石做炼镁原料更好,白云石成分为CaMg(CO3)2,菱镁矿的成分为MgCO3
常压下用硅还原温度需超过2100℃,当还原后的SiO2与MgO造渣生成2MgO·SiO2渣时,还原温度降至1790℃,如果炉料中有C