淺談金屬鋁的冶煉 畢業(yè)論文

1、<p>　　新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院</p><p>　　機(jī)電專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目: 淺談金屬鋁的冶煉 </p><p>　　班 級： 機(jī)電D101班</p><p>　　姓 名： 張學(xué)義</p

2、><p>　　專 業(yè)： 機(jī)電一體化</p><p>　　學(xué) 號： 201025030113</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：陳建萍</b></p><p>　　2013年 3月 12日</p><p><b>　　淺談鋁的冶煉</b></p><

3、p>　　【摘要】：鋁是生活中常見的一種金屬，它經(jīng)歷了復(fù)雜而艱難的1000多年的發(fā)現(xiàn)歷史，它的獨(dú)特性質(zhì)使其及其合金、化合物在生活中有廣泛的用途，在應(yīng)用它的同時(shí)，我們同時(shí)需要對其進(jìn)行全面了解，作為一種中度毒性和具有慢性毒性的物質(zhì)，人們需要了解其毒性和危險(xiǎn)性，從而能揚(yáng)長避短，實(shí)現(xiàn)對其利用和開發(fā)的最大化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：熔煉、凈化、應(yīng)用</p><p><b>　　目

4、錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論4</b></p><p><b>　　1.1課題背景4</b></p><p>　　1.2鋁冶煉的用途5</p><p>　　1.3金屬鋁冶煉技術(shù)的分類6</p><p>　　1.4影響鋁發(fā)展重要因素

5、7</p><p>　　第二章 金屬鋁冶煉的主要設(shè)備與日常維護(hù)8</p><p>　　2.1金屬鋁冶煉設(shè)備的組成8</p><p>　　2.2金屬鋁冶煉設(shè)備的主要參數(shù)8</p><p>　　2.3金屬鋁冶煉設(shè)備的日常維護(hù)9</p><p>　　第三章 金屬鋁冶煉的基本原理與工藝流程10</p>

6、<p>　　3.1金屬鋁冶煉的方法與基本原理10</p><p>　　3.2金屬鋁冶煉的工藝流程11</p><p><b>　　結(jié)論12</b></p><p><b>　　致謝13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p&g

7、t;<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　近幾年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康增長，作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和高新技術(shù)發(fā)展支柱性原材料的鋁材需求旺盛，我國鋁工業(yè)特別是鋁加工業(yè)和我國整個(gè)有色金屬工業(yè)一樣，一直保持著快速發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)量持續(xù)增長，經(jīng)濟(jì)效益大幅提高，進(jìn)出口貿(mào)易額

8、不斷增長，技術(shù)進(jìn)步加快，企業(yè)自我發(fā)展能力增強(qiáng)，在國際市場的影響力和競爭力日益顯現(xiàn)，目前，我國正積極向世界有色金屬和鋁工業(yè)強(qiáng)國邁進(jìn)。正因?yàn)橥顿Y者看到了國內(nèi)外的這個(gè)巨大市場需求，及中國鋁冶煉和鋁加工技術(shù)的不斷成熟和完善，正大力投資中國鋁加工業(yè)。在2002-2010年這段時(shí)間內(nèi)，對板帶箔項(xiàng)目投資約1000億元，為1953-2001年投資總額的9.5倍，平均每年的投資為110億元，形成熱軋生產(chǎn)能力400萬t/a，冷軋300萬t/a，雙零箔25萬

9、t/a；對擠壓材項(xiàng)目的投資約105億元，形成約120萬t/a的產(chǎn)能。在9年時(shí)間內(nèi)形成這么大的生產(chǎn)能力，在世界鋁加工業(yè)史上也是絕有的。 </p><p>　　隨著我國鋁加工業(yè)的迅速發(fā)展，我國鋁加工裝備的科研、設(shè)計(jì)和制造也得到了很大的發(fā)展。經(jīng)過近十幾年的艱苦奮斗，我國鋁加工裝備的科研、設(shè)計(jì)、制造已完成了從輔機(jī)到主機(jī)、從單體設(shè)備到整條生產(chǎn)線，從仿制到創(chuàng)新等過程的重大轉(zhuǎn)變。但這其中也存在一個(gè)重要問題，就是多數(shù)企業(yè)技術(shù)裝備

10、水平較低，能耗、原材料消耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重，主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雷同，缺乏獨(dú)特性和創(chuàng)新性。因此，研究鋁的冶煉工藝、影響因素，能改進(jìn)鋁冶煉的技術(shù)水平，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，使企業(yè)穩(wěn)定協(xié)調(diào)發(fā)展。</p><p><b>　　1.2鋁冶煉的用途</b></p><p>　　金屬鋁在日常生活中的應(yīng)用 物質(zhì)的用途決定于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。

11、</p><p>　　鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁；防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70%的鋁及其合金構(gòu)成。 反應(yīng)器，醫(yī)療器械，冷凍裝置，石油和天然氣管道等。 </p><p>　　鋁粉具有銀白色光澤（一般

12、金屬在粉末狀時(shí)的顏色多為黑色），常用來做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。 </p><p>　　鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其它可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68%、鋁粉28%、蟲膠 </p><

13、p>　　鋁熱劑常用來熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過程中的脫氧劑。鋁粉和石墨，二氧化鈦（或其它高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫煅燒而制成耐高溫的金屬陶瓷，它在火箭及導(dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。 </p><p>　　鋁板對光的反射性能也很好，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽灶反射鏡等鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的

14、天花板也常用鋁。</p><p>　　1.3金屬鋁冶煉技術(shù)的分類</p><p>　　氧化鋁生產(chǎn)技術(shù)我國鋁土礦資源絕大多數(shù)為一水硬鋁石，高鋁、高硅、低硫、低鐵、中低鋁硅比，Al2O3，含量一般在40％-75％，SiO2含量一般在4％-18％，鋁硅比小于4的占7. 42％，4—7的占59.53％，7—10的占26.08％，大于10的僅占6.97％。 由于我國鋁土礦資源的這一顯著特點(diǎn)，國內(nèi)氧化

15、鋁生產(chǎn)大多采用混聯(lián)法，此外，還有拜耳法；燒結(jié)法熟料燒成強(qiáng)化技術(shù)，包括高品位鋁土礦強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、 鋁土礦浮選精礦強(qiáng)化燒結(jié)技術(shù)、生料漿配料、非飽和配方、石灰配料和高濃度碳酸化分解，生料加煤排硫、窯體改造及操作改進(jìn)、單槍喂料；燒結(jié)法熟料溶出技術(shù)，包括低苛性分子比溶出、高碳酸鈉濃度二段磨溶出、低碳酸鈉濃度一段磨溶出；粗液脫硅技術(shù)，包括高壓釜間接加熱連續(xù)脫硅、管道化間接加熱連續(xù)脫硅、深度脫硅；拜耳法強(qiáng)化溶出技術(shù)，包括管道化溶出、單管預(yù)熱一高壓釜溶

16、出、 管道一停留罐溶出、混聯(lián)法中的拜耳法不平衡溶出、新型高壓隔膜泵；此外，在多品種氧化鋁生產(chǎn)，赤泥綜合利用、鎵回收、儀表及生產(chǎn)過程自動(dòng)控制等方面也取得了很大的成績。</p><p>　　電解鋁生產(chǎn)技術(shù)大型預(yù)焙槽的開發(fā) 1992年完成180kA預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn)，電流效率達(dá)到 93 ％， 鋁直流電耗達(dá) 13 800kW·h／t左右，生產(chǎn)工藝技術(shù)條件與160kA槽基本相同。 1996年完成了280kA預(yù)焙槽工業(yè)

17、試驗(yàn)，這一技術(shù)已成功地應(yīng)用于焦作萬方鋁業(yè)集團(tuán)公司。目前電流效率達(dá)到93％以上，鋁直流電耗達(dá)13 400kW·h/t左右，生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)。 </p><p>　　2000年完成了320kA大型預(yù)焙槽工業(yè)試驗(yàn)，電流效率達(dá)94.92％，平均鋁直流電耗 13192kW·h／t，達(dá)到了法國鋁業(yè)公司開發(fā)的AP—30大型電槽的技術(shù)指標(biāo)。 </p><p>　　計(jì)算機(jī)控制

18、技術(shù)目前我國主要電解鋁廠均采用了計(jì)算機(jī)控制。自適應(yīng)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)和智能模糊控制技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用使噸鋁節(jié)電在100kW·h左右。 </p><p>　　采用添加劑電解質(zhì)中添加氟化鎂、氟化鋁和鋰鹽等物質(zhì)可以改善電解質(zhì)的某些物化性能，從而提高電解過程中電流效率(約2％左右)。降低電解成本。 在電解質(zhì)中加入添加劑目前已被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.4影響鋁發(fā)展重要因

19、素</p><p>　　中國從1953-2001年投資總額的9.5倍，平均每年的投資為110億元，形成熱軋生產(chǎn)能力400萬t/a，冷軋300萬t/a，雙零箔25萬t/a；對擠壓材項(xiàng)目的投資約105億元，形成約120萬t/a的產(chǎn)能。在9年時(shí)間內(nèi)形成這么大的生產(chǎn)能力，在世界鋁加工業(yè)史上也是絕無僅有的。 一個(gè)首當(dāng)其沖的問題是，這么大的生產(chǎn)能力到哪里去找市場？另一個(gè)問題是多數(shù)企業(yè)的主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雷同，缺乏獨(dú)特性和創(chuàng)新性

20、，這種雷同產(chǎn)品的生產(chǎn)能力形成過于集中的現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是投資的一種盲目性，以致出現(xiàn)投資過熱的傾向。</p><p>　　一個(gè)首當(dāng)其沖的問題是，這么大的生產(chǎn)能力到哪里去找市場？另一個(gè)問題是多數(shù)企業(yè)的主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)雷同，缺乏獨(dú)特性和創(chuàng)新性，這種雷同產(chǎn)品的生產(chǎn)能力形成過于集中的現(xiàn)象，實(shí)質(zhì)上是投資的一種盲目性，以致出現(xiàn)投資過熱的傾向工程機(jī)械種類繁多，</p><p>　　第二章 金屬鋁冶煉的主要設(shè)備與日

21、常維護(hù)</p><p>　　2.1金屬鋁冶煉設(shè)備的組成</p><p>　　冶煉設(shè)備是由一個(gè)融化爐與2個(gè)保溫豎爐和電磁攪拌機(jī)組成的一套系統(tǒng)。</p><p>　　2.2金屬鋁冶煉設(shè)備的主要參數(shù)</p><p>　　根據(jù)實(shí)習(xí)我得知熔爐的參數(shù)</p><p>　　保溫爐是可以承載15T 溫度放在750攝氏度的大型保溫爐。&

22、lt;/p><p>　　電磁攪拌機(jī)的參數(shù)是由永磁體感應(yīng)器，風(fēng)冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。 適用范圍：100kg-100t之間的反射爐 </p><p>　　功耗：0.5-22kw/臺</p><p>　　磁場強(qiáng)度：5000Gs</p><p>　　磁場交變頻率：0-20Hz </p><p>　　重量：200-3000kg

23、</p><p>　　體積：0.5-3m3</p><p>　　2.3金屬鋁冶煉設(shè)備的日常維護(hù)</p><p>　　主要是要注意上料的時(shí)候要注意鋼絲繩是否有毛疵，保溫爐風(fēng)機(jī)不用需要關(guān)閉延長其壽命，天都要檢查天然氣是否漏氣，設(shè)備需要隔一個(gè)星期進(jìn)行扒渣，進(jìn)行長時(shí)間使用。</p><p>　　第三章 金屬鋁冶煉的基本原理與工藝流程</p>

24、;<p>　　3.1金屬鋁冶煉的方法與基本原理</p><p>　　鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石—氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950℃—970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。陽極產(chǎn)物主要是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w，其中含有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵。為保護(hù)環(huán)境和人類健康需對陽極氣體進(jìn)行凈化處理，除去有害氣體和

25、粉塵后排入大氣。陰極產(chǎn)物是鋁液，鋁液通過真空抬包從槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間，在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后，澆鑄成鋁錠或直接加工成線坯.型材等。其生產(chǎn)工藝流程如下圖： </p><p>　　氧化鋁 氟化鹽 碳陽極 直流電 </p><p><b>　　↓ ↓ ↓ ↓</b></p><p><b>　　↓</b></p>

26、<p>　　排出 陽極氣體--------電解槽 </p><p><b>　　↑ ↓ ↓</b></p><p>　　廢氣 ← 氣體凈化 鋁 液</p><p><b>　　↓ ↓ 回收氟化物</b></p><p><b>　　返回電解槽</b></p&

27、gt;<p><b>　　↓ ↓ ↓ </b></p><p>　　凈化澄清 澆注 軋制或鑄造 </p><p><b>　　↓ ↓ </b></p><p><b>　　鋁錠 線坯或型材</b></p><p>　　3.2金屬鋁冶煉的工藝流程</p>

28、;<p>　　電解鋁的基本原理和工藝過程 電解鋁就是通過電解得到金屬鋁?，F(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁熔融電解法。熔融冰晶石是溶劑氧化鋁是溶質(zhì)以碳素體作為陽極鋁液作為陰極通入強(qiáng)大的直流電后在950℃970℃下在電解槽內(nèi)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。陽極主要產(chǎn)物是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w其中含有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵該氣體需經(jīng)過凈化處理后排空。陰極產(chǎn)物是鋁液鋁液通過真空抬包從電解槽內(nèi)抽出送至鑄造車間

29、在保溫爐內(nèi)經(jīng)凈化澄清后澆鑄成鋁錠或直接加工成線坯、型材等。</p><p><b>　　電解鋁工藝簡圖</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　鋁作為一種稀有金屬，對人類的生活與活動(dòng)起到了非同尋常的作用。隨著時(shí)代的進(jìn)步，社會的發(fā)展，由于鋁的各種特性使得它逐漸的超越了鐵的存在。但是他究竟什么時(shí)

30、候可以代替鐵呢？只是時(shí)間問題。</p><p>　　鋁有著許多地方等待跟多的學(xué)者去探索去發(fā)現(xiàn)，相信在日后不久的將來，鋁這種金屬一定會為我們展開一幅新的材料畫卷，為科學(xué)的進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量！</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　感謝陳建萍老師對我的悉心指導(dǎo)和幫助，以及特變電工新疆線纜廠給我提供到貴公司學(xué)習(xí)的機(jī)會。<

31、/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　華陽恩賽.常見金屬材料知識[R].北京:科學(xué)出版社,1997:12 </p><p>　　賈琳.Al-Cu-Mg-(Ag, La)合金的顯微組織與力學(xué)性能[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué) </p><p>　　王祝堂.鋁合金及其加工手冊(第3版) [M]. 中南大學(xué)出版社