授课题目（教学章、节或主题）： 

第8章 铝冶金

8.1 铝的性质及用途

8.2 铝的生产方法

教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：

了解铝的性质、用途、原料；

掌握氧化铝的生产方法；

掌握电解铝的生产方法。

教学内容（包括基本内容、重点、难点）：

基本内容：

1、铝的发展史

2、铝的性质及用途

Ø 物理性质：银白色，比重2.72（g/cm3），熔点660.24℃、优良的导电、导热性，良好的延展性。可制成高强度合金。

Ø 化学性质：易溶于稀酸和碱溶液。在空气中表面形成致密氧化膜。铝同氧在高温下反应并放出大量的热，铝常被用来从其它氧化物中置换金属（铝热法）。 

Ø 铝的用途：建筑业（铝合金门窗、铝塑管、装饰板、铝板幕墙等）。交通运输业（铝及铝合金作为构件和装饰件），包装业（铝箔、全铝易拉罐、各类瓶盖及易拉盖、药用包装等），冶金工业（铝热剂来熔炼难熔金属）。

Ø 炼铝原料： 炼铝最主要的矿石资源为铝土矿。铝土矿主要含铝矿物为三水铝石（Al2O3×3H2O），一水硬铝石（Al2O3×H2O），一水软铝石（Al2O3×H2O）。其他矿石主要有霞石、红柱石、蓝晶石、明矾石 、高岭石。

3、铝的生产方法

工业上生产铝的唯一方法为冰晶石—氧化铝熔盐电解法。包括从铝土矿中生产氧化铝以及氧化铝电解两个主要过程。 

（1）氧化铝生产方法

Ø 用碱(NaOH或Na2CO3)处理铝土矿，使矿石中的含铝矿物和碱反应生成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛和二氧化硅等杂质成为不溶性的化合物进入固体残渣中。渣液分离后，溶液可分解析出A1(OH)3，煅烧A1(OH)3即获得氧化铝。

Ø 碱法是工业上生产氧化铝的主要方法，包括拜耳法、烧结法和联合法。

Ø 烧结法：适于处理高硅的低品位矿石，要求A/S为3～5。

Ø 拜耳法：适于处理高铝、低硅矿石，一般要求A/S＞7。

Ø 联合法：适于处理中等品位的铝土矿，一般要求A/S为5～7。

（2） 拜耳法生产工艺

Ø 拜耳法生产成本低，经济效益好，流程简单，因此，碱法以拜耳法为主。目前全世界90%以上的氧化铝是用拜耳法生产的。

拜耳法原理

1）铝酸钠溶液的晶种分解过程：

Ø Na2O与Al2O3摩尔比为1.8的铝酸钠在常温下，只要添加氢氧化铝作为晶种，不断搅拌，溶液中的Al2O3就可以呈氢氧化铝析出，直到其中Na2O：Al2O3的摩尔比提高到6为止。

2）溶出过程：

Ø 已经析出了大部分氢氧化铝的溶液。在加热时，又可以溶出铝土矿中的氧化铝水合物。交替使用这两个过程处理铝土矿，得到氢氧化铝产品，构成所谓拜耳法循环。

Ø 拜耳法的实质是如下反应在不同条件下的交替进行：

Al2O3×3H2O ＋2NaOH＋aq=2NaAl(OH)4＋aq

（3）电解铝生产工艺

Ø 氧化铝的熔点很高，在氧化铝中、添加冰晶石（Na3AlF6），使氧化铝熔融温度降低，减少冶炼过程中的能量消耗。

（4）铝锭铸造

Ø 由电解槽生产出来的原铝液经过处理，铸成各种不同品位和形状的铝锭，经过检验和打捆，过秤入库，作为下一步加工的半成品原料。

重点： 拜耳法氧化铝生产原理及工艺、电解铝生产原理

难点： 拜耳法氧化铝生产原理

讨论、思考题、作业：

作业题：1、拜耳法氧化铝生产原理及工艺？ 2、电解铝生产原理？

参考资料（含参考书、文献等）：

王成刚、王齐铭等编著.金属提取冶金学.西安地图出版社，2000

邱竹贤编著.有色金属冶金学.冶金工业出版社，1988

教学过程设计：授新课98分钟，布置作业2分钟

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