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真空还原铝土矿制备金属铝的工艺研究(备料部分)

武洁花  
【摘要】:本论文主要研究了煤和氧化铝以及铝土矿的烧结工艺。是真空条件下通过低 价卤化物直接从铝土矿还原制备金属铝的工艺研究的烧结部分,该课题为云南省 自然基金资助项目。 查阅并检索相关资料,进行初步分析,确定出了该工艺的可行性,并有可能 极大的降低铝的生产成本;在试验过程中发现,物料喷料现象严重,使得无法观 察到反应进行的程度,因此,本论文重点对物料的烧结工艺进行了研究,最后得 到了满足要求的试验原料,为进一步的试验研究提供了理论和试验依据。 试验的原料为:煤(主要提供还原过程中所需的碳)、氧化铝和铝土矿。首先, 对煤和氧化铝的烧结工艺进行了研究,通过一系列的试验研究发现煤和氧化铝的 最佳烧结条件为:煤和氧化铝的物料配比(质量比)为8:3;烧结时的温度控制在 450℃左右;保温时间为30分钟;水的加入量约为物料总质量的1/(9~10) ,这样, 可以保证物料既能很好的压制成团,又不会因水分含量过大,影响烧结物料的机 械强度。然后,根据煤和氧化铝的最佳烧结条件,着重对煤和铝土矿的烧结工艺 进行了研究,由试验反应配比系数和煤中固定碳的含量以及铝土矿中氧化物的含 量,计算出反应所需的煤和铝土矿的配比为71. 85:100,在试验的研究中发现,严 格按照理论计算所得的结果进行配料时,物料基本上不烧结。因此,对原料中煤 的加入量进行了调整,通过不断增加配料中煤的量发现,当煤和铝土矿的质量比 为(1~1. 5) :1时,可以得到焦结性能较好的烧结物料;同时,配料中煤过量, 可以保证还原反应中氧化物完全被还原,使得反应进行的彻底。烧结温度控制在 600℃,保温时间为30分钟时,物料烧结后的机械强度较好。试验还发现,配料中 水的加入量约为物料总重的1/(8~10) 时较为适宜。铝土矿烧结过程挥发分的挥 发速度变化与纯的氧化铝和煤烧结不同,当加热到20分钟,同时温度达到200℃ 左右时,物料的挥发速度最大,随着进一步加热和温度的逐渐变化,挥发速度也 在不断变化,直到加热时间达到60分钟左右,温度达600℃时,挥发分挥发完毕, 真空炉内的残压已不再变化,这时物料中的水分基本挥发完全,物料的孔隙率达 到最大,且机械强度较好。 本文从铝冶金的理论着手,回顾了铝冶金的历史,深入介绍了拜尔法、烧结 法、串联法、并联法和混联法冶炼铝土矿制取氧化铝,以及氧化铝电解制备金属 昆明理工大学硕士学位论文 摘要 铝的工艺:对铝冶金和物料烧结的理论进行了阐述,通过试验,得到了机械强度 高、孔隙率高和固定碳含量满足要求的烧结物料。


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