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金属铝冶炼的工业流程高中化学说课课件北京海淀

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铝冶金与熔炼PPT课件

铝冶金与熔炼PPT课件

熔剂法：扩散法 原理：在液面上撒放熔剂：1）让熔剂吸 附Al2O3 ；2）破坏表面Al2O3的连 续 性，使[ H ] 。 • 熔剂种类：NaCl，KCl 和冰晶石 过滤 ，真空 加压： 氢气孔形成条件，Pa越大，氢气 孔越难形成。
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• 一点说明：精练[ H ] ，Al2O3排一即 可，只防出现H2 针孔。
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由上述反应可见： ➢ 铝土矿高压溶出的结果Al2O3进入溶液； ➢ 而SiO2、Fe2O3、TiO2 等杂质则留在残渣（赤泥）之中，借助于机械的方法即
可使残渣与溶液分开，从而达到把Al2O3与杂质分离的目的。
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铝土矿的溶出是将若干个预热器、压煮器 和自蒸发器依次串联成为一个压煮器组
一、铝的性质和用途
铝的物理性质和用途
物理性质
银白色，有金属光泽 质地较软，延展性好
密度小、熔沸点低
导热性能好 导电性能较好 熔点低、硬度大
用途
易加工成各种形状， 包装、装饰工艺， 铝箔、铝丝、银粉涂料
铝锅、铝壶等加热器具 铝芯电线、电缆
用途不一的各种铝合金
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第2页/共39页
二、炼铝原料和铝冶金特点
第22页/共39页
（4）碳酸化分解：此工序是把CO2炉气通入铝酸钠溶液中，发生中和反应： 2NaOH＋CO2 Na2CO3+H2O NaAl(OH)4Al(OH)3 +NaOH 碳酸化分解后，采用过滤机将氢氧化铝与溶液分离。氢氧化铝经洗涤后送往煅 烧，煅烧过程与拜耳法一样，母液经蒸发后返回烧结配料。
第8页/共39页
➢ Al2O3nH2O＋2NaOH2NaAlO2+nH2O ➢ SiO2＋2NaOH2Na2SiO3+H2O ➢ 2Na2SiO3+2NaAlO2+H2ONa2OAl2O32SiO22H2O+4NaOH ➢ Fe2O3 ➢ TiO2＋2Ca(OH)22CaOTiO22H2O ➢ CaCO3＋2NaOH2Na2CO3+Ca(OH)2 ➢ MgCO3＋2NaOH2Na2CO3+Mg(OH)2

工业冶炼铝的流程 PPT

工业冶炼铝的流程 PPT

巩固与练习
7.电解熔融的氧化铝制取金属铝，若有 0.3mol电子发生转移，则理论上能得到 金属铝多少克？需氧化铝多少摩尔？
分析：
得12e－
2Al2O3 电解 4Al＋3O2↑
由上述知：
失12e－
2Al2O3 ～ 4Al ～ 转移电子12
2mol 108g
12mol
nAl2O3
mAl
0.3mol
nAl2O3 = 0.05mol
因为在19世纪，铝是一种珍贵的金属。人们最初得到的铝粒如同 珍宝，它的价格同黄金相当。因为从铝矿石中把铝提炼出来，是 极其困难的。
1884年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯·马 丁·霍尔的青年学生。当时他只有二十一岁。一次，他听一位教 授说：“不管谁能发明一种低成本的炼铝法，都会出人头地。” 这使霍尔意识到只有探索廉价的炼铝方法，才能使铝被普遍应用。
mAl =2.7g
小知识
铝与人体健康
许多科学家经过研究发现，老年性痴呆症与铝 有密切关系。同时还发现，铝对人体的脑、心、 肝、肾功能都有损害。因此，世界卫生组织于 1989年正式将铝确定为食品污染物而加以控 制。提出成年人每天允许铝摄入量为60 mg。 如经常吃油条、粉丝、油饼等油炸食品，喝铝 罐装饮料等，或是经常食用铝制炊具炒出的饭 菜，都会使人的摄铝量增加，从而影响脑细胞 功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。
资料卡
铝的再生－“新世纪材料的亮点”
再生铝又称二次铝，是目前废物界最 有价值的材料。现在世界每年从废铝回收 的铝量约为400万吨，相当于每年铝产量 的25％左右。与以铝土矿为起点相比，生 产1吨再生铝合金能耗仅为新铝的2.6%， 并节省10.5吨水，少用固体材料11吨，比电 解铝时少排放CO291%，少处理废液、废 渣1.9吨。

1.2-铝冶金与熔炼PPT课件

1.2-铝冶金与熔炼PPT课件

生料配比（过饱和）：
C C C
(Na2O) C ( Al2O3 ) (CaO) 2
(
F
e2O3
)
1
C(SiO2 )
烧结后主要产物：铝酸钠、铁酸钠、硅- 酸钙组成的块状多孔熟料与含尘2炉8 气。
（2）熟料溶出 熟料经破碎后用稀碱溶液进行溶出，溶出过程的主要反应为
Na2O·Al2O3 + 4H2O→ 2NaAl(OH)4 （溶解） Na2O·Fe2O3 + 2H2O → Fe2O3·H2O↓+ 2NaOH SiO2 + 2CaO → 2CaO·SiO2
① 氧化铝
Al2O3·nH2O + 2NaOH → 2NaAlO2 + nH2O
② 二氧化硅 SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
2Na2SiO3 + 2NaAlO2 + 4H2O → Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O↓ + 4NaOH
反应结果，矿石中的SiO2以Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O的形式进入赤泥，同 时造成NaOH和Al2O3的损失，这种损失与矿石中的SiO2含量成正比。
γ-Al2O3 （尖晶石型立方晶系）在900℃开始转变为α-Al2O3 （六方晶系），但须在1200℃维持足够长的时间，γ-Al2O3才能 转变为适合电解的α-Al2O3。
-
23
（4）母液的蒸发与苛化
① 母液的蒸发 在生产过程中，赤泥洗涤和氢氧化钠洗涤及蒸汽直接加热产
生的冷凝水导致循环母液浓度下降，不符合生产要求。为排除 水分，保证母液的浓度，通过蒸发来平衡水量。
-
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（3）氢氧化铝的煅烧 煅烧使氢氧化铝完全脱水，得到氧化铝。目前，大多数氧化

金属的冶炼方法人教版高二年级化学课堂教辅PPT

金属的冶炼方法人教版高二年级化学课堂教辅PPT
体。
答案 (1)Fe2O3+2Al
Al
铝热
Al2O3+2Fe
Fe2O3
(2)①②③④
解析 (1)高温条件下Al可与Fe2O3发生置换反应生成单质铁,反应中Fe2O3是
氧化剂,Al是还原剂。
(2)实验中镁条剧烈燃烧,产生大量的热,引发Al与Fe2O3的反应,发出耀眼的
白光,反应生成的熔融状态的铁会烧穿纸漏斗下部,落入细沙中。
3.用如图所示的装置做铝热反应实验,回答下列问题:
(1)写出该反应的化学方程式:
应中
是氧化剂,
,在该反
是还原剂,该反应称为
反
应。
(2)选出该实验的实验现象(填序号):
。
①镁条剧烈燃烧;②放出大量的热,并发出耀眼的白光;③纸漏斗的下部被
烧穿;④有红热状态的液珠落入蒸发皿内的细沙上,液珠冷却后变为黑色固
以一定比例形成的混合物被称为铝热剂
实验
现象
a.镁条剧烈燃烧
b.氧化铁粉末和铝粉发生剧烈的反应
反应放出大量的热,并发出耀眼的白光
c.
d.纸漏斗的下部被烧
穿,有熔融物落入沙中
实验 在高温下,铝粉与Fe2O3发生反应,放出大量的热,化学方程式为
结论 2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
③用途:焊接钢轨,冶炼熔点较高的金属(如钒、铬、锰等)。
2.下列金属冶炼原理错误的是(
A.2NaCl(熔融)
B.MgO+H2
2Na+Cl2↑
Mg+H2O
C.Fe3O4+4CO
D.2HgO
)
3Fe+4CO2
2Hg+O2↑

工业冶炼铝的流程PPT课件

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电解过程
产品处理与精炼
总结词：产品处理与精炼是熔盐电解法流程的最后环节，它决定了产品的质量和产量。
06
工业冶炼铝的环境影响与可持续发展
能源消耗
铝冶炼需要大量的能源，主要以煤炭和电力为主，能源消耗大且碳排放高。
排放污染物
工业冶炼铝过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，这些污染物对环境造成严重污染。
公众参与
绿色铝工业的未来展望
07
结论
工业冶炼铝的流程已经得到了深入的研究，并且已经有了比较完善的理论体系。
在实际应用中，工业冶炼铝的流程已经取得了显著的效果，提高了铝的产量和质量。
在未来的研究中，需要进一步优化工业冶炼铝的流程，提高铝的生产效率，降低能耗和减少环境污染。
研究成果总结
对未来研究的建议
总结词
制备出的电解质需要经过一系列的质量控制检测，确保其纯度和稳定性达到要求。同时，电解质的储存和运输也需要严格控制，以防止杂质混入和损失。
详细描述
电解质的制备
总结词：电解过程是工业冶炼铝的核心环节，通过电解作用将氧化铝还原成铝。 详细描述：在电解过程中，氧化铝在电解质中溶解，通过电解作用生成铝和氧气。这个过程中需要控制电流、电压、温度等参数，以保证电解过程的稳定和高效。同时，需要定期检查和维修电解槽，确保其正常运行。 总结词：电解过程是工业冶炼铝的核心环节，它需要高效率、低能耗和高安全性的设备和技术支持。 详细描述：随着科技的不断进步，新型的电解槽和电极材料不断涌现，提高了电解效率、降低了能耗并增强了安全性。同时，采用先进的控制系统和监测设备，可以实现对电解过程的实时监控和自动控制。
再生铝
铝的来源
03
工业冶炼铝的方法
概述
原理

金属的冶炼PPT课件

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为__M__g_O_的__熔__点__比_M__g_C_l_2_高__，_会__消__耗__大__量__电_能__，__成__本__较__高_。
△
1. Cu2(OH)2CO3 = 2CuO+CO2+H2O
△
C+2CuO = 2Cu+ CO2 适合于① 2. Fe+CuSO4 = FeSO4+Cu 适合于③ 3. 2Al+Cr2O3 = Al2O3+2Cr 适合于③
Fe2O3 CO
石灰水
上海宝山钢铁公司炼铁高炉
炼铁炼钢场景
3．电解法
在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种 金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电 子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化 合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐 或氧化物的方法来冶炼。
2Al2O3=电==解=4Al+3O2↑ 2NaCl=电=解==2Na+Cl2↑
⑵写出有关冶炼的化学方程式。
高温
ZnCO3
ZnO+CO2↑
2Cu2O+C 高温 4Cu+CO2↑
高温
2ZnO+C
2Zn+CO2↑
例2: 某金属氧化物在高温下与足量CO反应，生成的
气体通过足量的澄清石灰水得到沉淀的质量为 原氧化物质量的1.25倍，该金属为
A.Fe B.Cu C.Pb D.Zn
(B )
铜矿
赤铁矿 铬铁矿
孔雀石
冶炼方法的选择
简单，实用，节省的原则
1、热分解法
有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。 在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某 些金属的氧化物受热就能分解。
2HgO == 2Hg + O2↑

微课08化工生产中镁铝冶炼流程分析(课件)


沉淀A液是物D S的iOp2H；步使骤A③l3＋为沉加淀入，N并a过OH滤溶A得液l到(调O氢节H氧溶)化3液铝B沉的淀Fp；eH(步O使骤HF④e)33＋为沉使淀A，l3步＋M完骤g全④(O沉是H淀调，)节2而溶
开始沉淀的 pH(离子初Mg始2＋不浓能度产生0沉.0淀1 ，m应o调l·L节－溶1液) 的 pH 4在 5.2～10.4 之间2。.3
(4)步骤Ⅳ中，电解熔融 MgCl2 得到的镁需要在保护气中进行冷却，下列气体可以作
为保护气的是_______B_____(填标号)。
A．N2
B．H2
C．CO2
D．空气
解析4
2．(1)海水提镁的一段工艺流程如下图：
浓海水的主要成分如表：
离子
Na＋
Mg2＋
Cl－
SO
2－ 4
浓度/(g·L－1)
63.7
1．海洋资源丰富，海水水资源的利用和海水化学资源(主要为 NaCl 和 MgSO4 及 K、 Br 等元素)的利用具有非常广阔的前景。
3
回答下列问题： (1)写出步骤Ⅰ中反应的总化学方程式：___N_a_C__l＋__3_H__2O__=_通=_=_电=_=_N__a_C_l_O_3_＋__3_H__2↑_______ ____________________________________________________________________。
9
5．铝是应用广泛的金属。以铝土 矿(主要成分为 Al2O3，含 SiO2 和 Fe2O3 等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程 如图：
注：SiO2 在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 (1)“碱溶”时生成偏铝酸钠的离子方程式为_A_l_2_O_3_＋__2_O_H__－_=_=_=_2_A__lO__－2_＋__H_2_O______。 (2)向“过滤Ⅰ”所得滤液中加入 NaHCO3 溶液，溶液的 pH____减__小______(填“增 大”“不变”或“减小”)。 (3)“电解Ⅰ”是电解熔融 Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是______ _________石__墨__电__极__被__阳__极__上__产__生__的___O_2_氧__化_______________________________________。

第三章 铝冶金ppt课件

分解榴单位体积中分解出来的A12O3数量。
P A0.
P—分解槽单位产能，kg／m3.h
A0—分解原液的Al2O3浓度，kg／m3 η—分解率，%。
使传热系数严重降低，增加能耗和清理工作量， (4)大量钠硅渣
的生成增大赤泥量，并且可能成为极分散的细悬浮体，极不利于
赤泥的分离和洗涤。
编辑版pppt
17
➢ 矿石质量评价指标：
（1）三水铝石型矿 主要是其中的有效氧化铝AAl2O3(Available alumina)和活性氧 化硅RSi02(Reactive silica）的含量。 AAl2O3：是指在一定的溶出条件下能够从矿石中溶出到溶液 中的氧化铝量(％)，
编辑版pppt
28
（2）沉降分离 稀释后的赤泥浆液送入沉降槽，分离出浮游物含 量小于0.2g/L的沉降槽溢流(粗液) 。
（3）赤泥反向洗涤：
将分离沉降槽底流进行多次反向洗涤回收A12O3 和Na2O。
（4）粗液控制过滤： 经控制过滤浮游物含量低于0.02g/L的精 液。控制过滤一段采用叶滤机。
编辑版pppt
编辑版pppt
19
3.6.3.4 钛矿物： 通常以锐铁矿、金红石和板钛矿形态存在 。溶出时，与NaOH作用生成钛酸钠： 造成Na2O损失；生成的钛酸钠成膜状覆
盖 在矿石表面，阻碍溶出反应进行。并且在 换热表面生成钛结疤，极难清洗。
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20
3.6.4 CaO在溶出过程中的作用 处理一水硬铝石型矿石时，在原矿浆中往往必须配入 干矿石量3—5％的石灰。作用为：
29
赤泥分离、洗涤工艺流程图
编辑版pppt
30
3.7.4 拜耳法赤泥浆液的物理化学性质
（1）沉降性能 经过一定时间(如10min)沉降后所出现的清液层 高度作为衡量沉降速度和沉降性能的依据。
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《金属铝冶炼的工业流程》说课
1.素材分析
• ①复习铝及其化合物的转化关系，以 物质转化为核心设计冶炼工业流程。
• ②形成解决工业流程问题的一般方法。 • ③ 元素化合物复习中可以合理利用各
种工业流程素材复习元素及其化合物 之间的转化关系，并将实验和原理的 复习适当的融合。
铝土矿
2.指导思想
铝及其化合物
6.教学过程
环 节 一
环 节 二
环 节 三
环 节 四
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
设计流程 提炼环节 实验验证
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
1.根据资料设计冶炼金属铝的流程：
设计流程
铝土矿
烧结法：预先除掉二 氧化硅，再加碱液溶 解，通入石灰石煅烧 产物，得到氢氧化铝 后加热分解。
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的 pH 见下表：
沉淀物 开始沉淀 完全沉淀
Fe(OH)3 2.7 3.7
Fe(OH)2 7.6 9.6
Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2
7.6
4.0
7.7
9.2
5.2
9.8
7.教学效果检测
看转化
（1）写出浸出过程中 Co2O3 发生反应的离子方程式：_____________________。
3.教学内容分析
1
内容分析
①铝及其化合物的 转化关系。 ②形成解决工业流 程问题的一般方法。
2
教学价值
①知识价值。
②方法价值。
4.学情分析
有一定分析、思考、交流能力，
但设计、总结及系统分析问题，
能力
并运用知识解决问题的能力有待
进一步培养。
掌握研究物质性质一般方法，但 方法 缺乏对元素化合物、基本理论等
3.对比两种方案，根据物质性质差异、结实合验实验验证验证选
择恰当分离试剂和方法，找到适合冶炼金属铝的流程。 方法一：先加酸除去SiO2，再加碱除去Fe2O3。
方法二：先加碱除去Fe2O3，再加酸除去SiO2。
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
实验验证：
• ①配制偏铝酸钠和硅酸 钠的混合溶液，像其中 滴加1滴酚酞。
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
完善环节 复习原理 提炼方法
环节三：解决实际生产流程中的问题
1.金属铝冶炼工业流程中的纯化。
完善环节
原料--分离、转化--目标产物--纯化
环节三：解决实际生产流程中的问题
2.电解池复习——镀铝制品的生产。
复习原理
(2)镀铝电解池中，金属铝为_____极， 熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以 AlCl4¯和Al2Cl7¯形式存在，铝电极的主要 电极反应式为 _________________________
环节三：解决实际生产流程中的问题
反应原理 在解决实际
工业流程 中的作用
看原理 (电化学、平衡)
提炼方法
氧化还原 性质差异 绿色化学
看转化 (主反应？副反应？)
几个环节
(分离方法?)
目的
(操作?)
看环节 (框出四部分)
转化观念 分析方法
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
环节四：运用解决工业流程问题的一般方法研究问题
8.后续课程设计思路
一、切换角度用素材 1.元素化合物角度：在金属铝冶炼的工业流程图中，还包含了铁、碳及其化 合物转化的关系，可以以此流程串联起多元素的转化关系及物质性质的复习； 2.实验技能角度：分析流程图问题的重要一环是根据物质性质差异采取不同 的分离试剂和方法，可以以此素材复习物质分离、提纯的操作； 3.反应原理角度：金属冶炼流程往往涉及电化学或化学速率与平衡的考查， 可以延伸素材中电化学部分内容进行复习； 4.混合物计算角度：工业流程的纯化环节中一般涉及混合物的含量计算，和 定量测定含量的方法，可以延伸素材中考查的办法，开拓学生视野，巩固定 量计算的方法。
入足量 AgNO3 溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产
品中 CoCl2·6H2O 的质量分数大于 100％，其原因可能是______________________
_________________________________________________________ 。 （答一条即可）
• 二、运用反应原理解决工业生产流程中的实际问题
• 本节课教学设计第三环节，根据例题中出现有关电镀的知识，主 要做电化学部分的复习。而实际工业流程涵盖方方面面的问题， 在后续教学过程中，可以列举多个工业流程，复习其他内容。
看转化 看环节
7.教学效果检测
CoCl2·6H2O 是一 种饲料 营养 强化剂 。一种 利用 水钴矿 [主要 成分为 Co2O3、 Co(OH)3，还含少量 Fe2O3、Al2O3、MnO 等]制取 CoCl2·6H2O 的工艺流程如下：
看环节
已知：①浸出液含有的阳离子主要有 H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4 及炭黑等）和 H2SO4 为原料，制备 高纯 PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：
看原理
（1）过程Ⅰ中，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbO2 反应生成 PbSO4 的化学方程式是__________。 （2）过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液 1 经处理后可在过程Ⅱ中重复使用，其目的是_____(选填 序号)。 A．减少 PbO 的损失，提高产品的产率 B．重复利用 NaOH，提高原料的利用率 C．增加浓度，提高脱硫效率
知识内容进行综合运用的方法。
有一定的知识基础，但知识的迁
知识
移能力没有在化合物复习过程中
体现出来，对问题全面分析能力
有待提高。
5.教学目标
知识目标
（1）复习金属铝及其化合 物的转化关系。 （2）形成解决工业流程问 题的一般方法。 （3）复习电解原理在电镀 方面的应用。
能力目标
（1）形成转化观，体会物 质转化在生产中的意义。 （2）能利用方法模型解决 实际问题。 （3）将化学原理运用到实 际情境中去。
《课程标准》要求：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铝及 其化合物的主要性质，以金属矿物等自然资源的综合利用为例，了解化学方法 在实现物质间转化中的作用。化学科学与生产、生活以及科技的发展有着密切 联系，高中生接触到很多与化学有关的实际问题，本节课以铝的冶炼为素材， 设计转化关系与工业流程，联系生产实际，拓宽学生视野，让学生认识化学在 自然资源综合利用方面的重要价值。
看原理如图 8。萃取剂的作用是__________________
_________________________________________；
其使用的适宜 pH 范围是___________。
A．2.0~2.5 B．3.0~3.5 C．4.0~4.5
（5）为测定粗产品中 CoCl2·6H2O 含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加
（2）NaClO3 的作用是_______________________________________________。 （ 3 ） 加 Na2CO3 调 pH 至 5.2 所 得 沉 淀 为
________________________________。
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与 pH 的关系
• ②向混合体系中滴加盐 酸至无色，充分震荡， 静置，观察能否用过滤 的方法分离硅酸和氯化 铝溶液？
认识环节
提炼核心
提炼方法
运用提升
归纳转化 循环利用
环节二：铝及其化合物的转化与碳元素的循环利用
1.总结铝及其化合物的转化关系。
归纳转化
环节二：铝及其化合物的转化与碳元素的循环利用
循环利用
2.根据物质的转化，设计使某些元素循环利用，使生产更经济、更节 能。
拜耳法：适用于低硅 铝土矿的冶炼，不需 要预先处理二氧化硅。 直接加碱液溶解。

环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
任务一：以铝土矿为原料,设计并画出制取铝单质的流程图
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程
提炼环节
2.根据设计方案，找到流程图一般包含哪些环节。
原料--分离、转化--目标产物
环节一：设计金属铝冶炼的工业流程