铝冶炼工艺PDF电子书下载

第1篇　氧化铝生产 1

第1章　绪论 2

1.1　氧化铝工业发展概况 2

1.2　铝土矿及氧化铝生产原料 3

1.2.1　铝土矿及其它铝矿石 3

1.2.2　氧化铝水合物和氧化铝 5

1.2.3　铝电解生产用氧化铝 8

1.3　铝酸钠溶液 10

1.3.1　Na2O-Al2O3-H2O系 10

1.3.2　工业铝酸钠溶液的稳定性 16

1.3.3　铝酸钠溶液的结构 17

第2章　拜耳法生产氧化铝 18

2.1　拜耳法的原理和基本工艺流程 18

2.2　铝土矿溶出过程的化学反应及溶出工艺 20

2.2.1 铝土矿的各种成分在溶出过程中的行为 21

2.2.2　铝土矿溶出过程及影响溶出过程的因素 26

2.2.3　铝土矿高压溶出设备系统流程 30

2.2.4　高压溶出 33

2.2.5　高压溶出过程的热能消耗分析 37

2.2.6　管道化溶出技术研究 39

2.3　赤泥分离与洗涤 41

2.3.1　拜耳法赤泥分离洗涤流程 41

2.3.2　高压溶出矿浆的稀释 42

2.3.3　赤泥浆液的性质 43

2.3.4　赤泥分离 44

2.3.5　赤泥洗涤 50

2.4　铝酸钠溶液的精种分解 51

2.4.1　概述 51

2.4.2　铝酸钠溶液晶种分解的机理 53

2.4.3　晶种分解流程及技术条件 58

2.4.4　晶种分解系统的主要设备及作业条件的控制 64

2.4.5　氢氧化铝的过滤与洗涤 66

第3章　烧结法制氢氧化铝 72

3.1　氢氧化铝焙烧 72

3.1.1　概述 72

3.1.2　氢氧化铝的焙烧 73

3.1.3　焙烧过程对氧化铝质量的影响 75

3.1.4　氢氧化铝焙烧生产流程及技术条件的控制 77

3.1.5　氢氧化铝焙烧新工艺 80

3.2　烧结法的原理和基本工艺流程 86

3.3　熟料烧结过程工艺及设备 88

3.3.1　熟料烧结概述 88

3.3.2　熟料烧结过程中主要化学反应 90

3.3.3　生料在熟料窑中的变化 94

3.3.4　硫在氧化铝生产过程中的行为及排硫方法 97

3.3.5　炉料成分的饱和配料和非饱和配料 99

3.3.6　影响熟料烧结产量质量的因素 101

3.3.7　熟料烧结流程及生产实践 105

3.3.8　窑皮 111

3.3.9　燃料燃烧 113

3.3.10　降低熟料烧结热耗的途径 119

3.4　熟料溶出赤泥分离 122

3.4.1　熟料溶出的基本原理 122

3.4.2　熟料溶出过程的二次反应 123

3.4.3　影响熟料氧化铝和氧化钠溶出率的主要因素 124

3.4.4 熟料湿磨溶出工艺流程及技术条件的控制 129

3.4.5　影响湿磨产能的主要因素 132

3.4.6　烧结法赤泥分离洗涤流程 133

第4章　铝酸钠溶液的脱硅和碳酸化分解 135

4.1　铝酸钠溶液的脱硅过程 135

4.1.1　铝酸钠溶液不添加石灰脱硅的基本原理 135

4.1.2　铝酸钠溶液添加石灰脱硅的基本原理 139

4.1.3　铝酸钠溶液脱硅及工艺方法 141

4.1.4　脱硅工艺过程的改进 147

4.2　铝酸钠溶液的碳酸化分解 148

4.2.1　铝酸钠溶液碳酸化分解的基本原理 149

4.2.2　碳酸化分解过程中SiO2的行为 150

4.2.3　影响酸碳化分解过程的主要因素 152

4.2.4　碳酸化分解的技术条件及控制过程 155

4.2.5　碳酸化分解的设备 157

第2篇　铝电解 159

第5章　铝电解的原料和材料 160

5.1　铝电解基本理论知识 160

5.1.1　铝电解基本原理 160

5.1.2　铝电解质及其性质 161

5.1.3　两极副反应 163

5.2　铝电解生产流程概述 165

5.3　铝电解的原料——氧化铝 166

5.4　铝电解的副原料——氟化盐 168

5.5　阳极材料 169

5.5.1　阳极糊 169

5.5.2　预焙阳极块 170

第6章　铝电解槽及电解质体系 172

6.1　铝电解槽的发展 172

6.2　铝电解槽结构 173

6.2.1　阴极结构 173

6.2.2　上部结构 174

6.2.3　母线结构 176

6.2.4 电解槽电气绝缘 176

6.3　电解质体系 177

6.3.1 NaF-AlF3二元系 177

6.3.2　Na3AlF6-Al2O3二元系 180

6.3.3　Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系 183

6.3.4　添加剂对铝电解质的改善 185

6.4　铝电解机构 185

6.4.1　冰晶石晶体的结构 185

6.4.2 冰晶石-氧化铝熔液的离子质点 187

6.4.3　两极上的放电反应 189

6.5　两极副反应 191

6.5.1　阴极副反应 191

6.5.2　阳极副反应 199

6.6　铝电解的电流效率及电能效率 209

6.6.1　铝电解的电流效率 209

6.6.2　铝电解的电能效率 214

第7章 铝电解的生产技术 219

7.1　铝电解正常生产的技术条件 219

7.1.1　正常生产的特征 219

7.1.2　正常生产所宜保持的技术条件 220

7.2　阳极作业 223

7.3　增加铝产量 225

7.3.1　提高电流 225

7.3.2 增加电解槽系列的槽昼夜总数 226

7.4　提高原铝质量 226

7.4.1　金属杂质 226

7.4.2　非金属杂质 228

7.5　降低原铝生产成本 229

7.6　铝电解槽的磁场 230

7.6.1　磁场和电磁力的基本概念 230

7.6.2　磁场对铝电解生产的影响 231

7.6.3　减轻磁场的影响 233

第8章　铝电解生产过程的机械化和自动化 234

8.1　铝电解生产的机械化 234

8.2　铝电解生产的自动化 234

8.2.1　槽电压的控制 234

8.2.2　槽电压不稳定（摆动）情况的处理 236

8.2.3　添加氧化铝 236

8.2.4　氧化铝下料过程控制对极距的影响 237

8.2.5　熄灭阳极效应 238

8.2.6　早期检测短路 240

8.3 自适应控制实例 240

8.4　铝电解计算机控制系统 242

8.4.1 铝电解计算机控制系统的基本结构与功能 242

8.4.2　系统结构与功能的发展概况 242

8.4.3 系统配置实例 246

8.4.4　一种两级网络型控制系统的基本配置 246

8.4.5　系统功能设计实例 247

8.4.6　现场控制级（槽控机）的主要功能 248

8.4.7　过程监控级（上位机体系）的主要功能 249

8.4.8 核心控制装置——槽控机简介 249

第9章　铝电解槽的破损和维护 252

9.1　铝电解槽的破损现象 252

9.2　阴极内衬的破损形式 253

9.3　阴极内衬破损原因 254

9.4　延长阴极内衬使用寿命 258

9.5　破损槽的确认与维护 261

9.6　铝电解槽的焙烧启动及启动后的管理 262

9.6.1　焙烧 263

9.6.2　三种焙烧法的优缺点比较 265

9.6.3 启动 267

9.6.4　电压管理 271

第10章　铝电解的生产管理 275

10.1 电解槽工艺条件管理 275

10.1.1 电解质温度、过热度与电解质组成 275

10.1.2　氧化铝浓度 277

10.1.3　效应 278

10.1.4　极距 280

10.1.5　槽电压及槽平均电压 281

10.1.6　铝液高度 282

10.1.7 电解质高度 283

10.1.8　槽膛内型 284

10.2　铝电解的生产管理 284

10.2.1　下料管理 284

10.2.2　基准下料间隔时间的管理 285

10.2.3　电压管理 286

10.2.4　铝液高度与出铝量管理 289

10.2.5　电解质高度管理 289

10.2.6　阳极更换进度管理 290

10.2.7　非正常情况下的阳极更换管理 290

10.2.8　阳极上覆盖料管理 290

10.2.9 原铝质量管理 291

10.2.10　效应管理 293

10.2.11 物料平衡异常 294

10.2.12　下料故障 294

10.2.13　热平衡异常 295

10.2.14　热槽的检查与处理 296

10.2.15　阳极工作故障 298

10.2.16　滚铝及其处理 300

第11章　铝电解槽的烟气治理 301

11.1　铝电解槽的烟气和粉尘 301

11.2　烟气和粉尘来源 302

11.2.1　烟气和粉尘 302

11.2.2　冰晶石-氧化铝熔液的水解反应 303

11.2.3 冰晶石-氧化铝熔液的蒸气压和氟化物颗粒排放量 304

11.3　氟化物的危害 304

11.3.1　氟化物对人体的危害 304

11.3.2　氟对植物的影响 305

11.4　环境保护标准 306

11.5　铝工业污染物排放控制 308

11.6　预焙槽的氟平衡 309

11.7　烟气收集系统 310

11.8　铝电解槽的烟气冶理 310

11.8.1　干法净化的原理和方法 311

11.8.2 湿法净化原理及方法 314

11.9　气体净化过程中的杂质循环 314

第12章　铸锭 315

12.1　铝液净化 315

12.1.1 熔剂净化 315

12.1.2　气体净化 315

12.2　铸锭 317

12.2.1 普通铝锭 317

12.2.2　线锭 317

12.2.3　板锭 318

12.3　铸锭的结晶和组织 318

12.3.1　铸锭的结晶 318

12.3.2　铸锭的结晶组织 321

12.4　铸造工艺参数与铸锭质量的关系 322

12.4.1 冷却速度 322

12.4.2　铸造速度 322

12.4.3　铸造温度 323

12.4.4　结晶器内液面的高度 324

第13章　铝精炼及炼铝新技术 325

13.1　铝精炼 325

13.1.1　三层液电解精炼 325

13.1.2　区域熔炼法 332

13.2　炼铝新技术与新方法 332

13.2.1　惰性阴极 332

13.2.2　惰性阳极 333

13.2.3　铝电解槽的绝缘侧壁 334

13.2.4 电热法熔炼铝硅合金 335

参考文献 337