金属铝的冶炼方法范文

导语：如何才能写好一篇金属铝的冶炼方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

我国金属矿产资源品种齐、储量多，分布广。由于矿物资源的产地与形成的原因不同，导致各种矿产的资源丰度也不尽相同。有的资源比较丰富，如钒、钛、稀土、铅、锌、铜、铁、钨、钼、锡、锑、汞等；有的则明显不足，如铬矿。除金、铂等极少数金属外，绝大多数金属以化合物的形式存在于自然界中。由于金属元素都显正化合价，所以将金属化合物中的金属阳离子变为单质的过程即所谓金属的冶炼。

二、金属的通性

1.物理通性

都有金属光泽、都具有延展性，导电、导热性。常温下，大多数是固体，唯一的液态金属是汞。对于铁、锰、铬的单质或合金因为其表面常常生锈，盖着一层黑色的四氧化三铁与棕褐色的三氧化二铁的混合物等物质，因此，常常称其为“黑色金属”；对于铜、金、银等则称为有色金属。

2.化学通性

金属最外层电子数偏少，只能失去电子，故此，可以与非金属（氧气 氯气 硫 碘 水）、酸、盐等反应。金属只有正价，没有负价，也就只具有还原性。

注意：（1）在金属中K 、Ca、 Na 比较特殊，只有它们能与水剧烈反应，镁与水加热条件下反应，铝与沸水缓慢反应，另外它们与盐的反应也与其它金属不同，它们不能置换出其他金属，而是先与水反应，生成的产物再与盐溶液反应。

（2）氢以后的金属不能与无氧化性的酸反应，比如盐酸，稀硫酸。如果与氧化性酸反应则不生成氢气。如与硝酸反应生成NO或NO2。（浓度不同产物不同）

（3）铁与铜是变价金属，它们与弱氧化剂硫、碘的反应，生成低价金属化合物，与强氧化性的氯气反应，生成高价的金属化合物。

（4）金属不与碱反应，但要注意铝能与碱反应生成氢气。

三、金属的防腐

金属防腐就是防止其氧化，方法很多。根据原理不同有以下几种方法。

1.物理方法

涂漆、抹油等隔绝氧气。

2.化学方法

（1）制成合金。如铬不锈钢。含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气，从而起到防腐蚀的作用。

（2）阴极保护法。有牺牲阳极的阴极保护法，即外接活泼的金属；还有外接电源的负极的阴极保护法。

四、金属活动性顺序表

金属活动顺序，就是指金属参加反应的剧烈程度，它代表了金属的失去电子的强弱。

在金属活动顺序表中，一般位置越后的金属，金属性越弱，原子的还原性越弱；位置越前的金属，金属性越强，原子的还原性越强。不过，这个顺序只表示在溶液中体现性质的大体顺序，脱离溶液，就不符合了。如

K的活泼性强于Na，但Na在高温熔融下，可以置换出K。

Na+KCl高温K+NaCl

五、常见金属冶炼的方法

根据金属活泼性的不同而采用不同的冶炼方法。

1.热分解法

适合不活泼的金属。如Hg的冶炼，采取热分解HgO的方法。

2.热还原法

大部分金属采用此法。金属在常见金属活动性顺序表中居于中部区域。但所用还原剂则根据成本、原料的来源有所不同。常见的还原剂有CO、C、H2、Al等。其中纯度要求不高的金属一般用较廉价的焦炭或CO还原，纯度要求高的一般用H2还原，而对于一些难熔的稀有金属一般需要用铝还原，该类反应又叫做铝热反应。

3.电解法

对于Na、Mg、Al等极其活泼的金属采用电解法。但由于它们的化合物熔点不同，为降低成本故而采用的原料及附加试剂不同。Na、Mg采用电解其熔融的氯化物而铝则采用电解Al2O3且加入冰晶石。

4.湿法冶金

西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜，即曾青（CuSO4）跟铁反应就生成铜。湿法冶金是我国世界首创的金属冶炼方法。随着科学技术的发展如今已经不再辉煌。

例（2016年海南改编）KAl（SO4）2・12H2O（明矾）是一种复盐，在造纸等方面应用广泛。实验室中，采用废易拉罐（主要成分为Al，含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如图1所示。回答下列问题：

（1）为尽量少引入杂质，试剂①应选用（填标号）。

a. HCl溶液b.H2SO4溶液

c.氨水d. NaOH溶液

（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为。

（3）工业冶炼金属镁的化学方程式为。

（4）写出铝和Cr2O3发生铝热反应的方程式。

解析（1）废易拉罐的成分主要是Al、Fe、Mg等活泼的金属，都可以与酸反应，但只有Al可以与NaOH溶液反应。因此，选d。

（2）2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2

（3）镁是活泼金属，工业采用电解熔融MgCl2的方法。

MgCl2（熔融）通电Mg+Cl2

（4）2Al+Cr2O3高温Al2O3+2Cr

答案：见解析。

例 冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气（氢气或一氧化碳）法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有（Ⅰ）火烧孔雀石炼铜；（Ⅱ）湿法炼铜；现代有（Ⅲ）铝热法炼铬；（Ⅳ）从光卤石（KCl・MgCl2・6H2O）中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是（）。

A.（Ⅰ）用①B.（Ⅱ）用②

C.（Ⅲ）用③D.（Ⅳ）用④

解析（Ⅰ）孔雀石的主要成分是

Cu2（OH）2CO3，加热分解的化学方程式为

Cu2（OH）2CO3

2CuO+H2O+CO2

火时，使用的树木变为木炭，CuO再与木炭反应，产生铜，属于焦炭法，符合①。

C+2CuO2Cu+CO2

（Ⅱ）湿法炼铜是我国西汉时期用铁从某些含铜化合物的溶液中置换出铜，属活泼金属置换法，符合③

Fe+CuSO4FeSO4+Cu

（Ⅲ）是使铝粉和Cr2O3的混合物在高温下反应，置换出铬，反应产生的热量使铬熔化而分离，符合③。

2Al+Cr2O3高温Al2O3+2Cr

（Ⅳ）从光卤石（KCl・MgCl2・6H2O）中可制得无水氯化镁，然后采用通电分解熔融氯化镁的方法制取镁，化学方程式为

MgCl2（熔融）通电Mg+Cl2

符合④。

答案： B

六、学习障碍释疑

1.电解冶炼镁、铝通常用电解MgCl2和Al2O3，但不可电解MgO和AlCl3。原因是MgO的熔点太高，而熔融态AlCl3不存在Al3+。

2.金属矿物资源开采后、冶炼前，必须进行原料的预处理。方法有：粉碎、酸浸、碱浸等。预处理后，还要进行杂质的除去，方法有氧化、调节PH等等。一般不直接用来冶炼。

3.铝热剂指的是铝粉和金属氧化物（如Fe2O3等）组成的混合物。此外，还可以是Al和

篇2

制定我国有色金属工业节能政策，建立节能评价体系，必须注重经济、社会、环境与资源等方面的发展状况，以实现总体目标的最优化。因此，需要从以下几方面入手选取评价指标：

1.宏观能源效率指标。

是指增加单位GDP的能源需求，即单位产值能耗，这是目前国际上普遍采用的能源效率指标，用以衡量GDP的边际节能水平。发达国家较早地建立了能源效率的评价指标体系，具有代表性的主要有英国能源行业指标体系以及WEC、EU、IAEA等等。应当说，这些指标体系对建立我国节能减排指标体系都有一定的借鉴意义。

2.节能降耗指标。

是指能源消费总量及其派生的能源消费增长率的总体性指标。米强、米娟认为，我国节能降耗指标的选取除了单位GDP能耗之外，还应当在能源消耗总量上予以考量；王彦彭在建立指标体系时，确定了5个方面的39项指标，从宏观角度构建了一套节能减排指标体系。这些成果也是我们建立指标体系的重要参考。

3.有色金属节能降耗指标。

是针对我国有色金属工业“发展现状”选取的指标。例如：范顺科、赵永善认为我国有色金属工业的能源消耗，主要集中在矿山、冶炼和加工三个领域，所以能耗指标的选取要从这三个方面进行考量。赵武壮提出有色金属工业生产，同时消耗大量的矿产资源、能源和水资源，产生大量废水、废气和固体废弃物，因此在考核有色金属节能绩效时，“三废”排放的考核是一个重要方面。曹宝奎认为电能是有色金属工业耗费的主体，且比重逐年增大，其次才是煤炭、焦炭等。

二、有色金属工业节能政策绩效评价体系的诸项指标

综合考虑上述原则和观点，结合我国有色金属工业发展的现状，并考虑目前数据的可获得性等技术问题，可将我国有色金属工业节能政策绩效评价指标体系划分为开采、冶炼、加工三个方面。鉴于所有的有色金属都可以分为开采、冶炼、加工三个方面。下面以铝工业为例，建立有色金属工业节能政策绩效评价指标体系。我国的铝工业节能政策绩效评价指标体系，以铝开采、铝冶炼、铝加工3个指标为一级指标（X）；3个一级指标之下共设16个二级指标（Y）。其中：在一级指标铝开采（X1）之下设2个二级指标：Y1铝采出矿综合能耗、Y2铝工人实物劳动生产率。在一级指标铝冶炼（X2）之下设9个二级指标：Y3氧化铝总回收率、Y4氧化铝纯碱消耗、Y5氧化铝综合能源消耗、Y6原铝液直流电消耗、Y7原铝液交流电消耗、Y8氧化铝单位消耗、Y9氟化盐单位消耗、Y10炭阳极（毛消耗）、Y11电解铝综合交流电能消耗。在一级指标铝加工（X3）之下设5个二级指标：Y12铝加工成品率、Y13铝加工综合成品率、Y14铝加工金属消耗、Y15铝加工综合电能消耗、Y16铝加工材综合能源消耗。2001-2009年，国家对铝工业节能领域的相关数据进行了统计调查。根据统计数据并且考虑到所得到的各项评价指标的数据不相同，对各项指标进行加权求和，用矩阵等数学方法进行数据的规范化处理（处理过程从略）。

三、评价指标体系的主观权重确定

篇3

【关键词】金属矿山；难选矿；资源特点；开采新技术；发展前景

一、国内外金属矿山难选矿选冶状况

随着我国经济建设的不断发展和工业化建设的速度加快，人们对于资源的开采也在提升，资源的供需矛盾日益尖锐，因此矿产业也在进一步的发展，特别是一些金属矿物的开发和开采。因此，对于金属矿山的选矿和选取新型的冶炼技术，尤为的重要，然而我国大部分的金属矿山，选矿和选取的冶炼技术还是具有很多问题的，主要存在金属矿山难选矿和新型选矿技术的还需发展两大重点问题。

我国与国外金属矿产资源的开发相比，国外金属采矿主要体现在选矿装备的大型化、自动化和先进性等方面。另外，国外在细粒浮选理论、装备、药剂方面的研究较深入。虽然，我国金属矿产资源辽阔，但是很多地区依旧存在贫、细、杂、难的状态，由于近几年我国科技事业在不断地发展，对于采矿事业的技术革新和装备改良已经有所不断地改善，但仍然没有达到国外一些国家的技术水平，所以存在自动化水平低下，选矿矿物回收效果不佳，并且环境保护和治理困难等问题。因此，为了保证我国国民经济建设中对矿产资源的有效利用和开发，以及我国在难选矿选冶技术方面技术手段的提升，对于金属矿产矿山难选矿选冶新技术进展的研究和探讨，是具有先见性和长远性的。

二、金属矿的主要成分及国内外分选情况

以铅锌矿石为例按照氧化程度可分为：

在我国金属矿产资源中氧化铅锌矿物种类很多，其中应用最广泛的有氧化铅锌矿是铅钒和白铅矿、异极矿和菱锌矿等。由于铅锌金属矿产资源的化学成分复杂，其具有的化合物不稳定，提炼工艺复杂，因此，迄今为止，氧化铅锌矿，特别是氧化锌矿的冶炼技术还不成熟。对于国外一些冶炼技术很高的国家，氧化锌矿石的选别指标为36%～40%，回收率60%～70%，最高达78%。我国目前对于氧化锌矿的冶炼工艺就比较落后，因此，对于其化合物的冶炼提纯还有待于提高。

三、金属矿石难选的主要原因

（一）金属矿石难选的原因很多，其中物质组成相对复杂，其中既含有大量的可溶性物质比如：砷酸盐、硅酸盐等氧化物、硫化物，又有大量的极容易泥化的褐土、铅矾，使的作业控制困难。由于很多金属矿物都具有这种特性，所以给选矿和冶炼技术带来了困难不便。

（二）另外使金属矿难选的主要原因还有金属矿石泥化严重，矿石中含有较多的杂质成分，这些杂质的存在也对金属矿浮游选矿技术指标造成严重的影响。

四、难选金属矿石选冶新技术

（一）金属矿的主要选冶方法

以往对于金属矿物的冶炼方法主要有：加热法、电解法、热还原法和湿法冶炼等，因为在自然界中，大多数金属主要以化合物的形式所存在，因此对于金属荒芜的提纯，主要是利用化合物发生的化学反应。例如：置换、氧化还原、中和、水解等，对原料中的金属进行提取和分离的过程。然而这些老式的冶炼金属的方法，在如今已经不是最有效的冶炼提纯方法。高效、节约、环保逐渐成为了如今金属冶炼和选矿的重点考虑的问题。因此新型的冶炼技术方式在金属的选矿和冶炼中具有重要的意义。

（二）金属矿山冶炼最新技术

1、工业体系中

在如今，工业的水平已经具有了一体化的的进步，所以的技术都包含了先进的科学体系，同样金属矿物的提炼，也具有了很先进的科学理念和技术。以下简单阐述了几种新型的冶炼技术：

（1）新工艺浮选技术

随着科技的进步，我国在新工艺研究方面也取得了可喜的成就，如大多数金属矿，含有锌、硫、锡、碳等化学物质，通过新工艺浮选技术，经三段磨矿、脱泥、优先浮选流程的扩大连续优先浮选试验证明，金属矿物回收率约为76%，然后经过水溶液氯化浸出，金属矿物浸出率约为92%，超出国外同等矿物的处理水平。阶段选别是金属矿物浮选的重要发展趋势，我国多数企业选择采用二段浮选流程，此浮选可以提纯金属矿物高达85%左右。

（2）拜耳法溶出技术

此技术能够减少在金属冶炼中的耗能，节约冶炼金属的成本和能源，与传统的方法比较，起码节约耗能40～50%。因此，对于金属冶炼企业具有很高的价值。目前，全世界在工业上均采用碱法生产氧化铝工艺，且90%以上的产品都是以拜耳法生产的。在我国，以一水硬铝石为原料，采用拜耳法、烧结法和混联法生产氧化铝，单位产品的综合能耗约为13.8～46GJ。国外多以三水铝石或一水软铝石为原料，采用拜耳法流程生产氧化铝，据报道，单位产品综合能耗的先进指标小于10GJ。

（3）废弃物循环利用技术

此项技术，可以进行金属矿物废渣，和原料的循环利用，提供科学的理论和实践基础，具有很高的利用率，节约资源，减少成本，是目前冶炼企业研究的重点。此技术流程如图1所示。

（4）生物浸出技术

是在微生物与催化作用下常温常压稀酸溶出有色金属，是温和化学反应，节能能源，减少污染。并且此项技术的冶炼效果比传统的要好并且对于处理硫化金属矿表层的次生带难选矿，有着很好的效果。在节约能源的同时具有环保价值。

下表举例说明了生物浸出技术与传统的冶炼方式浸出率的对比

2、新型化学试剂的使用

以北京矿冶研究总院，研制的P系列新型浮选药剂为例，其代表产品为P-10和P-60.经过长期的工业时间证明，P-60和异丁机黄药组合使用，与常规的药物组合使用，可以提高金属矿物回收率在4-5%之间。因而这种新型的化学制剂选矿实用性是很大的。

（1）氰化提金工艺的改进

①在浸出过程中使用氧化剂（纯氧或氧化物）并延伸出加氧炭浸工艺，如氧树脂浸出等。使用辅助氧化剂的益处：一是有效提高金、银浸出率；二是加快浸出速度、缩短浸出时间；三是降低氰化物消耗，减少硝酸铅用量。辅助氧化剂的应用已作为优化氰化工艺的最佳技术，在世界各地广泛推广。

②边磨边浸工艺能强化浸出效果。此种方法对难浸金精矿进行边磨边浸，处理量为30吨/日，在磨矿细度95%-98%-400目条件下，金浸出率提高了8%。

（2）各种试剂的选用

①活化剂。文书明等通过试验研究，证明了乙二胺对菱锌矿具有强活化用；甲基、乙基、丁基二硫代碳酸盐对异极矿胺法浮选产生显著的活化作用。

②絮凝/分散剂。扬敖等研究了17种不同离子型的聚丙烯酰胺系列产品选择性絮凝兰坪水锌矿的可能性。研究结果表明，阴离子絮凝剂2PAM30是水锌矿石-石英的最佳絮凝剂，混用六伯磷酸钠和EDTA可较好地分离两种矿物。

五、难选矿选冶新技术的发展

目前随着科技的不断发展，我国难选矿选冶技术也取得了很大的进步，在褐铁矿、菱铁矿、微细粒级赤铁矿、氧化铜矿、氧化铅锌矿、含稀土、铌多金属矿和难选金矿等难选矿石选冶上也都采取了新技术，为国内矿山选矿提供难选矿选冶方面的新思路，也成为我国难选矿选冶方向的新思路。相信随着我国科学技术的不断发展，在选矿方面也一定会取得更大的成果。

【参考文献】

[1]薛光，于永江.边磨边浸氰化提高金、银浸出率的试验研究[J].黄金，2010（04）.

[2]李西山，朱一民.利用同分异构化学原理研究浮选药剂Y-89的同分异构体甲基异戊基黄药[J].湖南有色金属，2010（02）.

篇4

铝溶于酸或碱放出氢气。在空气中铝的表面形成了氧化铝薄膜，起了保护作用。在自然界中以复杂的硅酸盐形式存在。由铝的氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔点解得。

铝元素是地壳中含量最多的金属元素，铝也是人类历史上使用较早且较活泼金属之一。铝制品表面有一层致密氧化膜，可以保护内层金属不被氧化，铝密度小，强度大，塑性好，易于加工，因此在生活中用途广泛；工业上采用点解氧化铝的方法冶炼铝。

从单质来看，高中教材中对铝的化学性质的介绍中，体现出铝的还原性，铝和稀盐酸、氢氧化钠溶液都能反应的特殊性以及铝热反应。具体如下：

与氧气反应： 4Al+3O2====2Al2O3（点燃）

被氧气氧化：

与酸、碱反应：2Al +6HCl ==== 2AlCl3+ 3H2

2Al + 2NaOH + 2H2O ==== 2NaAlO2+3H2

铝热反应： 8Al + 3Fe3O4==高温== 4Al2O3 + 9Fe

对于铝的常见化合物，氧化铝和氢氧化铝体现出典型的两性。其离子反应如下：

Al3+ + 3OH- = Al（OH）3

Al（OH）3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O

Al（OH）3 + OH- = AlO2- + 2H2O

AlO2- + H+ + H2O = Al（OH）3

Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O

AlO2- + 4H+ = Al3+ + 2H2O

由以上反应可以得到一个循环反应圈，即“铝三角”：

铝三角不但体现出铝的化合物之间相互转化关系，也能看出反应物之间的计量系数，转化中对于酸碱的强弱选择也明了好记。例如：下列离子组合可以共存的是（ ）

A. Al3+ NH4+ H+ Cl- B. Al3+ AlO2- Na+ Cl-

C. Al3+ OH- Na+ Cl- D. H+ AlO2- Cl- Na+

此题难度不大，然而，对于高一学生初学时做起题费时费力，本题选项为A，高一新生初学时D选项由于不定。为了快速准确的做出上题，我们可以把铝三角打开，并将铝单质贯穿进去，可以展现更清楚更多的内容。

之所以打破铝三角，我们可以发现原来铝三角体现的内容依然保留，此外，通过这条主线，各节点物质的离子共存问题也更明朗。例如，

对于Al，分别和强酸强碱反应可也得到不同的物质：

对于Al3+，，向右进发的线路说明它与碱不能共存，反之与酸可共存；

对于AlO2-，向左进发的线路说明它与酸不能共存，反之与碱可共存；

对于Al（OH）3，由它的形成可见它与强酸强碱都不共存，与弱酸弱碱能共存，显然它的制备思想也与此吻合；

对于Al3+ 和AlO2-的反应，也不再容易被遗忘，相反的性质恰预示二者被不共存性。

在上述分析基础上，不但离子共存问题做起来能更容易，对于滴定问题也有帮助。在向左或向右进行的各个阶段，是否产生沉淀，以及后续的图像分析、离子方程式的书写都较易掌握，学生易下手。例如下面的互滴问题：

向可溶性铝盐溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量。

现象：立即产生白色沉淀 渐多 最多 渐少 溶解

图像：

离子方程式：Al3+ + 3OH- = Al（OH）3

Al（OH）3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O

氢氧化钠溶液中逐滴加入铝盐溶液至过量。

现象：无沉淀（有但即溶）出现沉淀较多最多沉淀不消失

离子方程式： + 4OH- = AlO2- + 2H2O

3AlO2-+ Al3++ 6H2O =4Al（OH）3

篇5

【关键词】超低硫钢；转炉；渣洗

【Abstract】On the basis of analysis of thermodynamic and dynamic conditions for desulfurization of converter and ladle， the converter smelting system and steel ladle slag washing system were optimized，and the ultra low sulfur steel smelting process for the converter smelting and ladle slag washing is presented，this process has better desulfurization effect.

【Key words】The ultra low sulfur steel； Converter； Slag washing

0 前言

目前，大多数转炉炼钢厂在冶炼低硫钢时分三道工序进行金属液的脱硫处理，分别是铁水预处理脱硫、转炉冶炼脱硫和LF钢包脱硫。生产实践表明，在冶炼对于成品硫含量要求小于20×10-6的钢种时，若进LF炉之前钢水硫含量大于80×10-6，则在LF将钢水硫含量降低至规格要求的水平将变得十分困难。因此，冶炼超低硫钢时，转炉工序将钢水硫含量控制在80×10-6以下，既是降低LF工序脱硫负担的必然要求，也是确保成品硫含量符合钢种要求的可靠保障。

1 转炉脱硫机理及分析

1.1 脱硫机理

研究和实践表明，复吹转炉炼钢脱硫中炉渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%，因此炉渣脱硫是转炉降低钢中硫含量使之达到规格要求的主要手段。根据炉渣的离子理论提出下述脱硫方程式[1]：

[S]+（O2-）=（S2-）+[O]（1）

用Ls表示熔渣和金属之间的脱硫分配系数，则存在如下关系：

式中T表示温度，C是常数。

1.2 脱硫机理分析

由上述（1）式和（2）式可知，脱硫条件如下：

1.2.1 热力学条件

碱性氧化物CaO、MgO、MnO都能给炉渣提供O2-，因此增加炉渣碱度有利于脱硫；[%O]增加有利于（1）式的逆反应进行，由于（FeO）/[%O]在一定温度下是一个定值，故渣中（FeO）增加使脱硫能力降低；钢渣间脱硫反应是吸热反应，由（2）式可知，提高温度有利于提高硫的分配系数；增加渣量能够稀释渣中（S2-），有利于脱硫反应的进行。

1.2.2 动力学条件

脱硫反应是渣――金界面反应，其过程有三个环节：1）反应物由金属液和炉渣向渣――金界面传质； 2）反应物在渣――金界面反应；3）生成物离开渣――金界面进入渣中。第2）个环节进行得十分迅速，要提高脱硫效果，就必须提高传质系数和增大反应的界面积，而加强搅拌和适当提高反应高温是实现上述目的的有效和必要方法。

2 转炉工序的脱硫工艺开发

2.1 转炉冶炼环节的脱硫工艺控制

2.1.1 炉渣碱度

炉渣适当的高碱度是脱硫的必要条件，这是因为在碱性渣条件下，炉渣中的CaO先与SiO2和P2O5反应，剩余自由CaO才能与（FeS）反应，因此碱度是炉渣脱硫能力的重要标志[2]。但是炉渣碱度过高，渣中存在大量的高熔点的CaO质点时，炉渣变粘，恶化了脱硫反应的动力学条件，降低了传质速度，反而不利于脱硫。

2.1.2 渣中（FeO）含量

鉴于（FeO）对脱硫反应的双重影响，因而需根据转炉冶炼各阶段的反应特点和需要，合理控制吹炼过程各时期的渣中（FeO）含量。冶炼初期，尽快形成具有一定碱度的炉渣，可采用铁质成渣路线法提高前期渣中（FeO）含量；冶炼中期防止炉渣发生返干，以确保炉渣流动性，渣中（FeO）需保持在10%以上；冶炼后期严格控制渣中（FeO）含量，使其在吹炼终点时不超过15%。

2.1.3 渣量

在硫的分配系数相同的情况下，渣量越大渣中所含总硫量也越多，相应的钢中硫含量也就越低。但是渣量增加也增加了冶炼过程中地喷溅风险并易导致炉渣碱度超标，给转炉吹炼过程控制和脱硫带来不利影响。造渣料的加入量主要取决于铁水成分，尤其是铁水的硅含量。生产经验表明，铁水中的硅含量在0.4%～0.6% 时，既可以确保吹炼平稳又可以确保有足够的渣量。

2.1.4 底吹强度

对脱硫而言，若全程采用低底吹强度，搅拌效果较差，动力学条件不好；过高的供气强度，虽然动力学条件好，但渣中（FeO）过低，不利于化渣。因此为获得了最高的Ls，结合吹炼各时期的化渣要求和脱硫条件，转炉底吹强度采用“低――低――高”模式。为促进前期渣中（FeO）尽快生成和确保中期渣中（FeO）含量合适，底吹强度为0.032Nm3/min・t。吹炼后期石灰完全熔化，温度升高，是脱硫的最佳时期，此时提高熔池搅拌强度，不仅能为脱硫创造良好的动力学条件和增加渣――金反应面积，而且能够减少炉渣中（FeO）含量，因此可将此时期的转炉底吹强度调整为0.053Nm3/min・t。

2.2 出钢环节的脱硫控制

转炉出钢过程一般持续3～6min。转炉出钢时不可避免会伴有转炉下渣，通过造高碱度还原性渣实现对钢包渣的改性和对钢水的“渣洗”，是降低钢包入LF炉的初始硫含量、减轻LF炉的造渣负担的有效方法。

2.2.1 出钢前操作

为使钢水在出钢过程中尽早脱氧，为渣洗脱硫创造良好的热力学条件，在出钢前根据终点钢水氧含量向钢包底部均匀撒入一定量的铝粒。铝粒加入量的经验计算公式如下：

m=1.7×[%O]×Q×1000

式中：m――铝粒加入量，kg；

[%O]――钢水终点氧含量，%；

Q――钢水量，t。

2.2.2 出钢过程操作

在出钢量1/4时开始加入铝块、硅锰等其他合金，并加入CaO2sCaF2=2.5s1的二元合成渣，其加入量为8kg/吨钢～10kg/吨钢。为确保合金和合成渣充分熔化，防止结块，合金和合成渣要加在钢流冲击部位。在出钢过程中，小幅度来回移动钢包车，防止合金和合成渣因加入集中而造成堆积。为加强钢水搅拌，为钢包内钢――渣反应创造良好的动力学条件，出钢过程打开钢包底吹，为确保在最小的温降条件下达到最大的钢水脱硫量，底吹强度为0.8L/min・t～1.2 L/min・t。

2.2.3 出钢后操作

出钢后期不可避免地出现钢流卷渣，使部分转炉终渣进入钢包内。根据下渣量多少，向钢包内加入60kg～100kg的铝屑。钢包底吹采用软吹模式，底吹强度为0.2L/min・t，搅拌强度以钢液面微微波动并且不钢液面为准，以促进漂浮在钢液面上的铝屑与钢包渣中的（FeO）反应，降低钢包渣的氧化性。

3 应用效果

按照超低硫钢冶炼工艺操作成功开发出X100等超低硫钢种，其应用效果如表1。

按照超低硫钢冶炼工艺操作成功开发出X100等超低硫钢种：

1）通过优化造渣制度、温度制度和底吹工艺，转炉冶炼回流量得到有效控制，转炉终点钢水硫含量在0.013%以下，较低的钢水初始硫含量有助于后续工序脱硫任务的完成。

2）通过优化渣洗工艺，能够将LF进站前钢水硫含量和钢包渣中（FeO）含量分别控制在0.008%和3%以下，为LF深脱硫创造了良好的条件，减轻了LF炉的脱硫负担，确保了LF处理完毕钢水硫含量在20×10-6以下，满足了钢种的规格要求。

4 结论

1）熔渣（包括转炉渣和钢包渣）的脱硫能力决定于炉渣碱度、渣中（FeO）含量、反应温度和渣量；对于高碱度熔渣，增强搅拌有利于提高脱硫速度。

2）超低硫钢冶炼工艺使转炉终点、出钢后和LF炉处理前等各环节的钢水硫含量实现了可控，能够应用于成品硫含量要求不超过0.002%的超低硫钢的开发和生产。

【参考文献】

篇6

我国再生铅2/3企业将遭淘汰

提高电锌质量的实践

元素周期表再添两名“新丁”

富氧侧吹熔池熔炼铜镍矿

产学研合作开发氧气底吹冶金工艺设计软件完成

铜电解脱铜后液提取粗硫酸镍的生产实践

恩菲与大冶公司签订超大规模铜电解设计合同

铜镉渣中钴镍对锌湿法生产的影响

金属高污染强制投保多元防治成趋势

分散剂在有色冶金中的工业化应用

驰宏会泽铅锌技改工程项目预计年底试车

氰化银法生产氰化银钾的生产实践

乙烯基树脂混凝土电解槽的性能及在湿法冶金中的应用

金川成功改造冶金用氧优化技术

Φ6000mm炼镍合成闪速炉的改造设计

国土部七项措施促稀土产业健康发展

捷克解决了黑色铝不能大面积生产的难题

Φ5m×16.5m富氧顶吹镍熔炼炉的设计

中频炉炉胆的改造实践

低碳铜冶炼工艺技术研究与应用

浅谈氧气底吹造锍熔炼炉的生产实践

稀土业十二五规划或9月出台

闪速吹炼技术的实践与改进

氧气底吹-侧吹直接还原炼铅工艺

中国再生产业技术创新战略联盟成为国家试点联盟

我国推广低汞、固汞节能灯建立废旧灯管回收机制

旋涡柱连续炼铅工艺的特点及产业化应用

废杂铜冶炼工艺及发展趋势

《中国有色冶金》征稿启事

低碳经济与氧气底吹工艺的无碳自热熔炼

2010年1～5月有色金属工业运行情况

生物提铜与火法炼铜过程的生命周期评价

羰基镍(铁)生产技术及产品应用

干法收砷工艺的应用实践

铜冶炼生产废水的综合利用

水口山炼铅底吹炉烟灰综合回收试验研究

高浓度SO_2转化技术对“低碳经济”发展的促进

一种很有前途的低碳清洁冶金方法——重金属低温熔盐冶金

溶液雾化氧化法制备精细粉体材料及展望

当今最先进的镍冶炼技术——奥托昆普直接镍熔炼工艺

湿法处理铜阳极泥的新方法

常压富氧直接浸出炼锌

高海拔下锌的高浸出率——谢里特为中国西部矿业公司进行的锌氧压浸出研究

铅烟化炉的改进实践

10万t/a电锌系统的改造实践

转炉处理铜浮渣的工业试验

氧气底吹炉处理高铜铅精矿的生产实践

碱式碳酸锌在硫酸锌溶液净化除铁中的应用

低污染黄铁矾工艺实践应用分析

提高锌粉有效利用率的实践

大冶有色金属公司稀贵厂转炉炼银技改工程的试生产

从铟富集渣到精铟的工艺设计及生产改造

精密微孔过滤机在氢氧化钴生产中的应用

GS4—52m2电除尘器的改进

白银三冶低浓度SO_2冶炼烟气制酸系统的改造设计

炼铜炉渣的贫化及资源化利用

德兴金德铅业股份有限公司投资6亿技改

篇7

【关键词】电弧光谱；铁矿石；Si；Al；Ti；Mg

引言

通常情况下铁矿石中含有的S、P、Si、Al、Ti、Mg等影响矿质量的元素被认定为有害杂质。主要从有害元素对冶炼过程和设备的影响方面来分析。在冶炼过程中， 铁矿石中有害元素含量越高， 其冶炼价值越低。而硅铝指标不纳入有害元素范围之内。常见的在合理范围内高SiO2低Al2O3的矿种为优质矿种。SiO2含量低，会降低烧结矿的强度，但硅超标会增加白灰配比，降低烧结矿的品味。Al2O3高，则会提升成本且增加高炉渣量。

目前测定铁矿石中杂质元素的标准分析方法多为化学法、光度法和原子吸收光谱法，操作繁琐，时间冗长，且只能进行单元素测定，在人力和时间有限的情况下要严格按照这些方法进行检验，难以满足外贸出口及时、准确便捷的要求。

本法用直流弧作光源，以炭粉、BaO、ZnO、NaF、K2S2O7、NaCl混合物为缓冲剂，内标元素为Cd。采用截取曝光的办法测定岩石、铁矿石中有害种元素。

1 试验部分

1.1 仪器与工作条件

仪器：摄谱仪 WPP2型二米光栅摄谱仪（北京光学仪器厂）。WPF-20型交流电弧发生器，GBZ-Ⅱ型光谱相板测光仪。

工作条件：光栅刻数1200条/mm，中心波长 250nm狭缝宽度30μm，中间光栏3.2mm，5A起弧，5s后电流19A，保持60s。

天津紫外Ⅰ型感光相板。

1.2 标准系列的配制

以高纯Fe2O3和铁矿基体元素基本相同的高纯氧化物配制成标准试样，其标准系列各元素的含量标准物质含量标准。

1.3 试验方法

分别称取0.2000g样品和0.2000g缓冲剂，在玛瑙研钵里研磨均匀，装入指定规格的电极（直径4mm，下电极为细颈杯状，孔径3.8mm，孔深4mm）.滴加2滴2%的蔗糖酒精溶液，烘干后在仪器条件下摄普。

2 条件讨论

2.1 分析谱线的选择

根据仪器推荐的谱线和样品被测元素含量，以及共存元素进行测定，检查共存元素基体元素的影响，比较灵敏度，初步确定了合适的谱线如下表：

推荐分析谱线

2.2 缓冲剂的选择

粉末电弧光谱定量分析时，为了稳定弧烧、控制电弧温度和元素的蒸发行为，跟据弧烧时电极空穴等离子体中所存在的物理、化学反应的机理，在分析样品中加入缓冲剂或载体（如元素化合物、盐类、碳粉、金属粉末等），以达到提高分析准确度、紧密度和改善检出限的目的。用作缓冲剂及载体的物质应预先经过检查，确实不含分析元素。根据资料BaO、 ZnO能增强分析元素谱线强度的作用，促使弧焰稳定，得到稳定的激发条件，消除试样喷溅现象。

铁矿石中铝的含量比较高，弧烧时样品在形成熔珠后便从电极孔穴中跳出，其原因可能是熔珠的表面包邮一层沸点较高的氧化膜，阻滞了熔珠内沸点相对较低的金属物质蒸发而引起迸溅，此时可在样品中混入C粉作为缓冲剂。另外NaF、K2S2O4具有比较浅的背景，能有效地控制氰带的发射。抑制光谱背景的发射，控制背景的一致背景，降低光谱分析检测限。作为缓冲剂及载体的物质，需具有稳定的化学性质及物理性质，以便于研磨及保存。

2.3 内标元素的选择

内标法是应用分析线和内标线谱线强度比，即相对强度进行测定。本法采用定量加入Cd，铁矿石基体成分基本一致，Cd的含量对内标产生影响在误差范围内。使用垂直电极粉末法进行分析时，首先要考虑所选用的内标元素和分析元素蒸发行为尽量一致，内标线与分析线激发能尽量接近，内标线与分析线波长尽量靠近等因素。

图为缓冲剂于标准系列6混匀所做的元素蒸发曲线，结果表明所

测元素有较为一致的蒸发行为。且蒸发高峰都在10秒之后。截取曝光时间在10～60秒时，黑度值随时间的加长增加较快，所以试验选择截取曝光时间为60秒。

3 结果讨论

按实验建立的方法平行测定国家铁矿石标准物质GBW07218a样品，计算相对偏差，结果见表：

结果表明本方法对铁矿石中硅铝钛镁等元素测定结果令人满意，符合铁矿石有害元素检测有要求，结果准确、可靠、实用性强。

参考文献：

[1]岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析（第二分册）[M].北京：地质出版社，1991.

[2]岩石矿物分析编写组.岩石矿物分析（第一分册）[M].北京：地质出版社1991.

[3]碱熔融-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬铁矿石中铬铝铁镁硅[J].冶金分析，2010（1）.

[4]直流辉光放电发射光谱法同时测定硅钢中的11种元素[J].冶金分析，2010（1）.

篇8

关键词：铝冶炼；危险废物；判别研究

中图分类号：TE08文献标识码： A

一、铝冶炼危险废物概述

在我国经济不断发展的过程中，铝冶炼行业的产品产量在快速的增加，在生产的过程中大量的固体废气物就会出现，危险废物更是占其中的一大部分，对这些危险废物的处置不当环境就会受到污染。

根据国家规定的危险废物鉴别方法、鉴别标准、列入《国家危险废物名录》等有危险特征的废物都是危险废物，但是在具体的行业中，危险废物的产生类别还不是很明确，因此要做好危险废物的甄别、先关法律法规的完善等还存在一定的问题，只有对其特点等技能型具体的分析，才能保证危险废物的问题得到及时有效的解决。

二、危险评价方法选择的原则

任何一种危险评价方法都有与其适用的条件和范围。在危险评价中如果使用了不当的危险评价方法，不仅浪费工作时间，影响评价工作的正常开展，而且可能导致评价结果严重失真，使危险评价失败。因此，危险评价中，合理选择危险评价方法是十分重要的。在进行危险评价时，应该在认真分析并熟悉被评价系统的前提下，选择评价方法。评价方法的选择应遵循充分性、适应性、系统性、针对性和合理性的原则。

1.充分性原则

进行评价方法的选择之前，对评价的系统要进行充分的分析，对评价方法进行足够的掌握，对方法的适应条件、优缺点、适应范围等进行具体的分析，保证能够为评价工作提供比较充分的资料，保证使用和参考。

2.适应性原则

在被评价的系统中，多个系统构成的复杂系统是可能出现的情况，在对各个子系统进行评价的过程中，其侧重点是不同的，因此对适用的范围和条件要选择合适的危险评价方法，进行方法的选择时，工艺的性质、系统和子系统、状况等都是选择的参考依据。

3.系统性原则

对危险评价方法进行选择时，要保证被评价的系统所能提供的危险评价初值、评价的系统所能提供的危险评价方法、边值条件等形成一个完整和谐的整体，这样在合理、知识、系统数据的基础上，危险评价方法获得的危险评价结果就会比较可信，同时要保证系统化的资料、数据的提供。

4.针对性原则

由于存在评价目的不同的现象，因此危险评价可能出现的结果大致分为：事故发生的原因、危险和有害因素、事故后果、事故发生的概率、系统的危险性等。因此进行评价方法的选用时，要根据具体要求的结果进行选择。

5.合理性原则

在保证能够提供所需的危险评价结果、能够满足危险评价目的的前提下，要保证其简单的计算过程为人们提供方便，保证采用最容易获取、需要的基础数据最少的办法，要保证获得的评价结果和危险评价的工作量在合理的范围内，避免出现不必要的麻烦和无用的危险评价工作。

三、铝冶炼业生产工艺简介

进行铝冶炼的过程中，电解铝生产、氧化铝生产两部分被包含在其中，进行氧化铝的生产，可以采用烧结法、拜耳法、联合法，其基本原理是用苛性溶液加温溶出铝土矿中氧化铝，由溶出、分解、熔烧几个阶段组成，目前全世界进行电解铝的生产时，一般都采用冰晶石－氧化铝融盐电解法，在其中加入熔融冰晶石作为溶剂，溶质则为氧化铝，强大的直流电通入后，电化学反应就会在电解槽内的两极上进行，铝液在阴极制得，经保温炉内净化澄清后，就可以浇铸成铝锭(见图1)。

四、危险废物判别

铝冶炼业产生的危险废物种类不多，但一般数量较大，很多属于大宗危险废物，不合理处置危害很大。《国家危险废物名录》中与铝冶炼业直接相关的危险废物主要集中在“HW48有色金属冶炼废物”的4个小项。下面根据生产阶段具体分析:

1.氧化铝生产

1)赤泥

生产氧化铝过程中，以铝土矿为原料产生的强碱性固体废物，就是赤泥。根据我国氧化铝的生产产量，每1吨氧化铝，0.8吨～1.5吨赤泥就会产生，在氧化铝生产的方法中，烧结法赤泥、拜耳法赤泥、联合法赤泥等方法都是包括的。因化学组成及性质、矿物组成、工艺不同、原料不同等赤泥的性质是有差异的，采用联合法赤泥和烧结法赤泥产生的性质是比较接近的，在拜耳法中，低温拜耳法和高温拜耳法同时存在，在组成上有所差异，详见表1。烧结法赤泥和联合法赤泥化学组成以CaO、SiO2为主，拜耳法赤泥中，Al2O3、Na2O含量较烧结法赤泥高。

图1铝冶炼行业简易流程图

2.存在的主要问题

1)原料质量差、铝土矿A/S低

我国铝土矿资源与国外三水铝石和一水软铝石相比，原料质量差，铝土矿A/S低，需要高温高压溶出，这给氧化铝生产带来了困难。

2)能耗高

在混联法中，完整的烧结法系统和拜耳法系统都是存在的，流程比较复杂，这导致能耗比较高，处理优质矿石等的呢个好在国外的3倍以上，而矿石的品味各不相同，因此能耗也在不断的增加。

3)产品质量不高，多为中间状氧化铝

目前在国内冶金级氧化铝产品中，中间状氧化铝是多数存在的，其产品的磨损指数较大，，产品粒度较细，只有不断加快砂状氧化铝的开发，现代电解铝工业大型预焙槽的要求才能被很好的满足。

4)产品结构不合理

目前我国氧化铝厂多以生产冶金级氧化铝产品为主，产量达406万t，而非冶金级氧化铝产品的年产量23万t左右，与市场需求相比差距很远。

5)技术的产业化程度需要进一步提高

这几年，铝行业开发了不少先进技术，但是推广应用的程度还不够，今后要进一步在项目立项、研发和产业化的各个环节加强与生产的结合，提高技术

成果的产业化率

五、电解铝存在的问题

1.铝电解槽的寿命比较短

与国际上现在的大型预焙铝电解寿命相比，我国铝电解槽平均寿命仅4年左右，而国外有的已经十年，虽然近年来我国采取了很多的技术措施，经过了很多的时间，但是槽寿命与世界先进水平相比还哦存在很大的差距，对电解槽早期破损的问题则有效的解决了。

2.自动控制水平不高

目前在我国的铝电解厂中，电解槽槽控技术得到了广泛的运用，但是与国外相比，整体自动化的水平不是很高，存在比较大的差距，尤其是控制电解槽生产的过程中，其对信息取样存在不完整的缺陷，整个系统不是很完善，对其综合的动态研究不是很充分，与计算机控制技术相配套的设备故障较多。

综上所述，在危险废物环境管理工作中，危险废物判别是其中首要和重要的一环，是一项专业性、技术性很强的工作，要求判别者对危险废物的鉴别、固体废物、鉴定标准和方法等进行熟悉的掌握，对行业具体的生产工艺也要特别的了解，关于铝冶炼的生产中，种类多、数量大、难处置、危害性强等都是其生产过程中的特点，为了进行有效的管理，我们要对其进行准确的判别，针对性的进行管理。

参考文献：

[1]赵锦文.铝冶炼企业财务战略研究[D].西南财经大学,2008.

[2]陈婷.铝冶炼企业生态效率指标构建与应用研究[D].兰州商学院,2014.

[3]肖述兵.铝冶炼烟气净化余热利用技术的探讨[J].节能与环保,2005,01:32-34.

篇9

它们的2个自旋子能带结构几乎是相同的，很少受V-Mn/Fe或V-V交换作用的影响，因而，它们对材料的磁性和半金属性质基本没有贡献，我们忽略了这些能带，只给出-6eV到3eV能区之间的能带结构。分布在-4eV到-6eV之间的态密度主要来自Bi原子外层的p态电子，这些p态电子与这一能带区间的少量过渡族元素的3d电子发生杂化作用而产生劈裂，因而我们在表1中看到Bi原子具有一定的磁性。分布在-3eV到3eV能区之间的能带主要由V和Mn/Fe的3d态电子构成，V-V和V-Mn/Fe之间d电子的杂化作用非常强烈，使得这些能带看上去比较弥散，表明d电子的局域性在合金中有所降低。化学级金属硅的冶炼过程中，需要的原料主要是硅石，对于硅石的组成成分的基本要求是SiO2含量大致为99%，Fe2O3含量大约为0.15%，Al2O3含量大约为0.2%，CaO含量大约为0.1%，杂质的总和小于0.6%。还原剂主要采用的是含碳的木炭、木块、石油焦及低灰分的煤炭。利用其中的碳进行还原反应。以100KG的SiO2为基准，其反应物质平衡结果如图2所示。显然，上图所示的5个基本反应式并不可能完全涵盖化学级金属硅的冶炼全部过程，上述的所有反应过程是建立在如下的理念基础之上的：（1）初始反应物仅限于SiO2和C；（2）过渡项完全限定为SiC及SiO；（3）反应产物完全限定为Si及CO；（4）虽然忽略了一部分的衍生反应，但是就终点反应的产物来看，省略的反应知识过程反应，其反应的基本结果也都包含在了上图所示的5个反应式之中。

煤炭的挥发分高，孔隙度相对较大，而且还原性适中，价格与木炭相比要便宜接近一倍，煤随炉料下沉缓慢，有利于炉口位置的还原剂中的水分和挥发分的充分排出，能够有利于提高炉料的透气性，使得炉料面烧结性较好，从而确保炉中的稳定反应。但是，煤含焦油较高，容易烧结，从而也可能降低反应效率。根据张并立（2001）的研究结果，在工业硅的冶炼之中，煤炭作为还原剂是可行的，但是选用煤炭的时候，要注意煤炭的物理性质，需要是无裂纹、无光泽、呈暗黑色，质地比较坚硬，棱角分明，煤炭无粘结，热介过程无胶质体产生。其利用煤炭代替木炭作为还原剂用于抚顺铝厂5000KVA单相硅炉，经过技术改造能够成功冶炼工业硅。而在冶炼化学级金属硅方面，邹学柏，彭达，梁跃云（2007）近年来开展了以煤代炭冶炼化学级金属硅的试验，在于木炭条件完全相等的情况下，实现了煤炭完全取代木炭冶炼化学剂金属硅，而且在冶炼的过程中，炉况非常正常，产量也稳定，这说明，以煤代炭冶炼化学级金属硅法是完全可行的，它为减少国家森林资源消耗、为企业节能降耗提高利润提供了技术保障。将煤代替木炭应用于化学剂金属硅，需要加强工艺控制，以确保煤炭与木炭之间的差异不会对化学级金属硅的冶炼产生太多的负面影响。首先，要控制好煤炭的选择。在上个世纪90年代后期，我国开始用精洗煤取代木炭作为还原剂生产工业硅并且取得了成功，到了本世纪逐渐推广开来之后，我国开展完全用煤炭取代木炭作为还原剂生产金属硅的尝试。然而，现在我国的还原剂烟煤的灰分含量基本上都在3%以上，而在国外，烟煤的灰分含量则基本上可以控制在1%左右。为了控制灰分含量，而可以选择化学方法对烟煤进行精选，从而得到氯化铁含量低于0.1%的精煤，精煤比电阻很高，化学活性很好，反应能力也较强。其次，保证电极的稳定性。在煤炭代替木炭冶炼化学级金属硅的反应过程中，电极底部一直在消耗，电极底端的位置也会逐步上升，离炉底也会越来越远，电流如果供应不足，就会使得还原反应进行出现问题，无法保证金属硅的纯度。因此，为了保证电极的稳定，确保在煤炭代替木炭冶炼化学级金属硅的反应过程能够持续进行，要将电极稳定地较深地插入到炉料之中，从而使得反应能够稳定进行，出现结块的时候要及时的捣碎，改善炉料通气性，确保反应的稳定性。再次，合理选用炉料疏松剂。由于煤炭冶炼容易烧结，炉料透气性不如使用木炭，因此要合理的选择使用炉料疏松剂，包括木屑、玉米芯、甘蔗渣等。疏松剂用的多了会造成炉料体积增大，容易刺火、塌料，如果用少了就难以改善通气效果，造成冶炼效果不佳。因此，用量需要合理选择。随着我国将煤炭用于替代木炭冶炼化学级金属硅的尝试的不断进行，对于何种物理参数的煤炭能够产生更好的冶炼效果，也总结出了非常多的经验。比如，对于煤的具体物理参数，有学者认为冶炼化学级金属硅对于精煤的要求，有如下几项：（1）挥发分＞25%~40%；（2）固定碳＞55%；（3）灰分＜5%，其中三氧化二铁＜0.3%，三氧化二铝＜0.7%，一氧化钙＜0.4%；（4）粘结指数大于85。同时，对于在实际的冶炼过程中的工艺控制，也有了一定的进步，具体包括了对硅炉的参数选择，包括了电极直径、极心圆直径、炉膛直径及炉膛深度等等，除此之外，对于不同的用煤数量对应应该选择的操作电阻也有了具体的参数。

我国当前关于煤炭应用于化学级金属硅的冶炼工艺的研究已经有了长足的进步，并且已经能够在实际生产中依靠煤炭取代木炭生产化学级金属硅，如果技术过关、操作得当，产品质量不仅不受太大影响，而且炉况也相当容易控制。但是，我们也应该看到，这一工艺还有不少细节问题需要进一步的深入研究，包括如何控制烟煤的质量，如何更好地提高冶炼的稳定性，如何进一步优化和提高冶炼水平等等，这些问题都值得我们深入的思考。

本文作者：刘子贤杨明工作单位：安徽工业经济职业技术学院

篇10

关键词 金属腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 隔离 

中图分类号：G424 文献标识码：A 

Teaching Research about Corrosion and Protection of Metals 

ZHANG Zhengguang 

（College of Chemistry and Life science， China Three Gorges University， Yichang， Hubei 443002） 

Abstract This paper mainly expounds the mechanism of chemical corrosion and electrochemical corrosion of metal material， can come very naturally to the method of preventing chemical corrosion and electrochemical corrosion of metal materials. It received good results in teaching. 

Key words metallic corrosion； chemical corrosion； electrochemical corrosion； insulate 

腐蚀是金属材料与周围环境介质之间发生化学或电化学而导致材料的破坏或变质。每年腐蚀损失占国内生产总值的2%～4%，发达国家每年腐蚀损失高达7000亿美元。 

虽然金属腐蚀有多种形式，但是，它们的腐蚀机理是共同的。 

一般金属，例如铁，由于化学性质比较活泼，在自然界一般以化合态存在，通过金属冶炼，将其从化合态转变为游离态，例如，冶炼钢铁就是用一氧化碳将铁矿石中的氧化铁还原为铁原子。而铁的腐蚀与铁的冶炼相反，是将铁原子氧化为铁离子，其它金属的腐蚀都是这个过程，即 → 

这个过程又分为两种情况： 

（1）化学腐蚀 

金属与其周围的干燥气体接触，例如，、、等等；或者与非电解质溶液接触，例如石油，这些非电解质溶液里含有硫的化合物。金属与这些干燥气体或非电解质溶液直接发生化学反应成为氧化态而被腐蚀了。 

（2）电化学腐蚀 

发生电化学腐蚀的必要条件是构成原电池，即有正极和负极，电解质溶液，这三者构成一个电路。金属就会发生电化学腐蚀。一般可分为两种情况： 

①析氢腐蚀，以铁为例。在酸性较强的电解质溶液中，铁原子为负极，一个铁原子失去两个电子，成为亚铁离子，即 2 = 

电解质溶液中的两个氢离子获得两个电子，成为一个氢气分子，在正极上放出，即2 + 2 = 

总反应为 + 2 = + 

②吸氧腐蚀，仍然以铁为例。电解质溶液呈弱酸性或中性，负极：24 = 2；正极： + 2 + 4 = 4。 

总反应：2 + + 2 = 

4 + + 2 = 4 

2 = · + （） 

理解了金属腐蚀的机理，还要了解影响金属腐蚀的主要因素。内部主要因素有：（1）金属的性质，金属标准电极电位越高，金属越不容易腐蚀。（2）金属含有杂质，会降低金属耐蚀性，但是，加入某些合金元素，可以提高金属耐蚀性能。（3）金属组织结构不同，耐蚀性能也不同。（4）金属受力时，拉应力引起应力腐蚀；交变载荷引起腐蚀疲劳。（5）在多数情况下，粗糙的金属表面比光滑的表面容易腐蚀。 

外在因素有：（1）介质的酸碱性对不同金属有不同的影响。一般是酸性越强，金属越容易腐蚀。两性金属，在酸或碱中都有腐蚀性。铝在浓硝酸中，表面生成一层致密的氧化膜而耐腐蚀。铅在稀硫酸中表面生成难溶的硫酸铅而耐腐蚀。铁、镁、镍、镉等金属，表面的保护膜难溶于碱而溶于酸，在酸中易腐蚀。（2）介质中的有害杂质，会加速金属的腐蚀。（3）金属在中性盐溶液的腐蚀，一般是随浓度增加而加快，达到一最高点后，又逐渐降低。（4）介质的温度升高，使反应速度增加，促进溶液的对流和扩散，加快腐蚀速度。（5）压力的增加，引起设备的应力增加，也会使气相介质中的一些物质溶于液相中，都会使腐蚀加快。（6）介质的流速增加，冲刷金属表面，破坏金属表面膜，腐蚀产物脱落，不断更新金属表面溶液而使腐蚀加快。 

在理解了金属腐蚀的机理和了解了影响金属腐蚀的主要因素基础上，就容易理解防止金属材料腐蚀方法了。 

从外在因素方面主要方法如下：（1）通过对液体加热除去水中溶解的氧。（2）调整酸性介质中的酸碱度，使溶液呈中性或弱碱性，以降低对金属材料的腐蚀性。（3）用各种气固、液固分离法，脱出介质中的固体颗粒，减少磨损腐蚀。（4）在腐蚀性介质中添加缓蚀剂。缓蚀剂因氧化作用，使金属表面钝化。缓蚀剂能与介质中的有关离子反应，并在金属表面形成防腐蚀的沉淀膜，不过，该膜致密性较差。缓蚀剂被吸附在洁净的金属表面，可以改变金属的表面性质而防止腐蚀。使用更多的是用覆盖层把腐蚀性介质与金属表面隔离开来。 

涂料覆盖于金属表面并能形成牢固附着的连续薄膜物质，把腐蚀性介质与金属表面隔离开来。其作用主要有三个：屏蔽作用，涂层将金属与环境隔离开；缓蚀作用，涂料内部金属氧化物与金属反应，使金属表面钝化，同时一些油料在金属皂催化作用下生成降解产物，起延缓金属基体腐蚀的作用；电化学保护作用，涂料中掺入比铁更活泼的金属，一旦化学介质穿透涂层接触金属，发生电化学腐蚀，比铁活泼金属腐蚀，铁被保护起来。 

电镀基于电解原理，将被电镀金属置于电解池中，被电镀金属与直流电源负极相连，电解池中含有镀层金属离子，在外电流作用下，在被电镀金属表面形成与金属牢固结合的覆盖层，可以有效地防止腐蚀。 

电泳是把金属材料浸入含有覆盖金属材料表面的金属微粒的液体介质中，例如镍，然后在金属材料与液体中的另一电极之间通入直流电，镍将沉积在金属材料表面形成覆盖层。 

热喷涂是将熔融状态的金属雾化，并连续喷射在金属制品表面上，例如，将锌雾化，喷涂在铁制品表面，形成牢固而致密的覆盖层。 

化学热处理是将金属制品放入含有镀层金属或其化合物的粉末混合物或熔盐浴或蒸汽中，镀层金属或其化合物热分解或还原等析出的金属原子和非金属原子，在高温下，扩散于金属制品中，形成合金或化合物覆盖层。 

砖板衬里是在金属设备内壁，以耐腐蚀胶泥衬砌砖板，将腐蚀性介质与金属设备隔离开来。胶泥起粘接砖板的作用，要注意各种胶泥和各种砖板的性能特征以及具体的腐蚀介质的性质，将它们的优良性能组合起来，从而达到真正防止金属腐蚀的目的。 

橡胶耐化学腐蚀，具有高弹性、耐磨蚀、适应交替变形及温度变化等优良特性。选取一定厚度的片状耐蚀橡胶材料，贴合在金属设备内壁上，形成连续完整的保护覆盖层。 

玻璃钢衬里是将玻璃钢糊在金属设备的内壁上而隔离，其耐腐蚀性取决于该塑料中所用树脂的耐腐蚀性和施工方法。 

聚氯乙烯塑料衬里是将聚氯乙烯塑料固定在金属设备内壁上而隔离。 

用电化学防止金属材料腐蚀的很多，只介绍两种：（1）外加电源法：被保护设备接直流电源正极，辅助阴极浸入设备内的电解质溶液中，接直流电源负极。由于外加电源正极远高于被保护设备材料的电极电位，使被保护设备电位升高，产生较大初始电流，迅速达到设备的致钝电流，使被保护设备钝化。（2）外加电流法：被保护金属设备与直流电源负极相连，依靠外加阴极电流，使设备负电性提高，电极电位变负。设备上的阴极电流使原来的腐蚀平衡电流增加，而设备上的阳极电流则减小，即腐蚀速度降低。进一步减少阳极电流，则可以使设备终止腐蚀。

大多数工业用的金属及镀层金属(如铁、锌、铝、锡、铅、镁等及其合金)均可通过形成化学转化膜来保护其表面。用于提高耐蚀性的化学转化膜技术主要有铬酸盐钝化和磷化等。其中经铬酸盐钝化处理过的镀锌钢板表面形成一层致密的铬/基体金属的混合氧化物膜层，由于该膜层具有自修复性，因而耐蚀性很高。但铬酸盐中六价铬属极毒性物质且易致癌，钝化处理过程中产生的气雾及生产中的废水排放对生物体及环境都有严重危害。因此，取代六价铬的无铬处理工艺技术及开发新的替代性环境友好型钝化产品，已成为金属表面处理业所共同面临的难题。

一、无铬钝化处理技术

1.钼酸盐、磷／钼酸盐钝化处理

钼与铬同属ⅥA族，是一种有希望替代铬酸盐的物质。钼酸盐早已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂。英国Loughborough大学的Bijimi等研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性和锌表面的化学浸泡处理。在腐蚀试验中，钼酸盐转化膜的耐蚀性不如铬酸盐转化膜。近年来的研究表明在磷/钼酸盐钝化液中掺杂有机/无机缓蚀剂，能更进一步提高转化膜的耐蚀性。宫丽等采用在钼酸盐钝化液中加入适量H3PO4、SiO2、Ti(Ⅳ)盐等添加剂，对钼酸盐钝化膜改性的Mo-P-Si-Ti复合钝化膜，并讨论了钝化膜的成膜机理和防蚀机理。

2.硅酸盐钝化处理

硅酸盐处理具有成本低、钝化液稳定性好、使用方便、无毒、无污染等优点，但耐腐蚀性能较差。为了增强膜层耐蚀性，钝化液中常加入一些有机促进剂，如水溶性阴离子型丙烯酸胺、硫脲等化合物。

3.稀土盐钝化处理

金属的稀土钝化处理方法通常比较简单，一般只要将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间（化学浸泡法）或将金属作为阴极通电极化（阴极极化法），便可使金属钝化，即在金属表面形成稀土钝化膜，钝化过程的工艺条件对稀土转化膜的形成及其性能有很大影响。

（1）化学浸泡法。化学浸泡法即将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间完成钝化的方法。钝化时所用的钝化处理溶液有两类：一类是单一的稀土盐溶液(有时含有NaCl)；另一类是溶液中除含有稀土盐外，还含有强氧化剂和成膜促进剂或辅助成膜剂等添加物。

（2）阴极极化法。阴极极化法是将置于稀土盐溶液中的金属工件作为阴极，进行阴极极化处理的方法。该方法能在较短时间内使金属表面形成稀土转化膜。但阴极极化处理时有氢气析出，使转化膜出现较多微孔，且与金属层的结合强度低，进而导致稀土转化膜的耐蚀性下降。阴极极化法处理后得到的稀土转化膜耐蚀性低于化学浸泡法，因此阴极极化法应用很少。

4.钨酸盐、钛、锆、铪系钝化处理

含锆溶液代替铬酸盐用于铝基表面的预处理已被确认，锆基无铬钝化液也可处理锌基表面，作为涂漆的前处理，而一般不作为最终处理。锆基无铬钝化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。锆系处理铝合金的耐腐蚀能力同铬酸盐接近。

5.硅烷钝化处理

硅烷特殊的结构特征决定了它可以与金属形成Si-O-Me(Me表示金属)化学结合键，从而可以提高涂层与金属基体的化学结合力。

以硅烷为主的金属表面防锈技术具有以下优点：工艺过程简单，无毒、无污染，适用范围广，成本低，防腐效果优于传统的磷化、钝化工艺，经硅烷处理过的金属表面对有机涂层的胶粘性能优异。如能实现工业化生产，必将对金属材料表面处理行业带来深远的影响。

二、硅烷偶联剂简述

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂，主要用作高分子复合材料的助剂。偶联剂的种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钦酸酯偶联剂、铝酸酷偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂等。其中，硅烷偶联剂(Silane coupling agents，简称“SCA”或“硅烷”)是应用最早、最广泛的偶联剂，它发展至今已有近70年的历史。现在，硅烷偶联剂基本上适用于所有无机材料和有机材料的连接表面，己经被广泛应用在汽车、航空、电子和建筑等行业中。

三、金属表面硅烷化的研究进展

硅烷偶联剂并非一种新材料，但其用于金属防腐和金属材料表面预处理中却是一个新兴的领域。以硅烷偶联剂为主的金属表面防锈技术能满足以下几个要求：

化学药品和处理步骤经济合理；

无环境污染；