導(dǎo)語：如何才能寫好一篇金屬鋁的冶煉方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

我國金屬礦產(chǎn)資源品種齊、儲量多，分布廣。由于礦物資源的產(chǎn)地與形成的原因不同，導(dǎo)致各種礦產(chǎn)的資源豐度也不盡相同。有的資源比較豐富，如釩、鈦、稀土、鉛、鋅、銅、鐵、鎢、鉬、錫、銻、汞等；有的則明顯不足，如鉻礦。除金、鉑等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬以化合物的形式存在于自然界中。由于金屬元素都顯正化合價，所以將金屬化合物中的金屬陽離子變?yōu)閱钨|(zhì)的過程即所謂金屬的冶煉。

二、金屬的通性

1.物理通性

都有金屬光澤、都具有延展性，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。常溫下，大多數(shù)是固體，唯一的液態(tài)金屬是汞。對于鐵、錳、鉻的單質(zhì)或合金因為其表面常常生銹，蓋著一層黑色的四氧化三鐵與棕褐色的三氧化二鐵的混合物等物質(zhì)，因此，常常稱其為“黑色金屬”；對于銅、金、銀等則稱為有色金屬。

2.化學(xué)通性

金屬最外層電子數(shù)偏少，只能失去電子，故此，可以與非金屬（氧氣 氯氣 硫 碘 水）、酸、鹽等反應(yīng)。金屬只有正價，沒有負(fù)價，也就只具有還原性。

注意：（1）在金屬中K 、Ca、 Na 比較特殊，只有它們能與水劇烈反應(yīng)，鎂與水加熱條件下反應(yīng)，鋁與沸水緩慢反應(yīng)，另外它們與鹽的反應(yīng)也與其它金屬不同，它們不能置換出其他金屬，而是先與水反應(yīng)，生成的產(chǎn)物再與鹽溶液反應(yīng)。

（2）氫以后的金屬不能與無氧化性的酸反應(yīng)，比如鹽酸，稀硫酸。如果與氧化性酸反應(yīng)則不生成氫氣。如與硝酸反應(yīng)生成NO或NO2。（濃度不同產(chǎn)物不同）

（3）鐵與銅是變價金屬，它們與弱氧化劑硫、碘的反應(yīng)，生成低價金屬化合物，與強(qiáng)氧化性的氯氣反應(yīng)，生成高價的金屬化合物。

（4）金屬不與堿反應(yīng)，但要注意鋁能與堿反應(yīng)生成氫氣。

三、金屬的防腐

金屬防腐就是防止其氧化，方法很多。根據(jù)原理不同有以下幾種方法。

1.物理方法

涂漆、抹油等隔絕氧氣。

2.化學(xué)方法

（1）制成合金。如鉻不銹鋼。含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開與鋼內(nèi)侵入的氧氣，從而起到防腐蝕的作用。

（2）陰極保護(hù)法。有犧牲陽極的陰極保護(hù)法，即外接活潑的金屬；還有外接電源的負(fù)極的陰極保護(hù)法。

四、金屬活動性順序表

金屬活動順序，就是指金屬參加反應(yīng)的劇烈程度，它代表了金屬的失去電子的強(qiáng)弱。

在金屬活動順序表中，一般位置越后的金屬，金屬性越弱，原子的還原性越弱；位置越前的金屬，金屬性越強(qiáng)，原子的還原性越強(qiáng)。不過，這個順序只表示在溶液中體現(xiàn)性質(zhì)的大體順序，脫離溶液，就不符合了。如

K的活潑性強(qiáng)于Na，但Na在高溫熔融下，可以置換出K。

Na+KCl高溫K+NaCl

五、常見金屬冶煉的方法

根據(jù)金屬活潑性的不同而采用不同的冶煉方法。

1.熱分解法

適合不活潑的金屬。如Hg的冶煉，采取熱分解HgO的方法。

2.熱還原法

大部分金屬采用此法。金屬在常見金屬活動性順序表中居于中部區(qū)域。但所用還原劑則根據(jù)成本、原料的來源有所不同。常見的還原劑有CO、C、H2、Al等。其中純度要求不高的金屬一般用較廉價的焦炭或CO還原，純度要求高的一般用H2還原，而對于一些難熔的稀有金屬一般需要用鋁還原，該類反應(yīng)又叫做鋁熱反應(yīng)。

3.電解法

對于Na、Mg、Al等極其活潑的金屬采用電解法。但由于它們的化合物熔點(diǎn)不同，為降低成本故而采用的原料及附加試劑不同。Na、Mg采用電解其熔融的氯化物而鋁則采用電解Al2O3且加入冰晶石。

4.濕法冶金

西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅，即曾青（CuSO4）跟鐵反應(yīng)就生成銅。濕法冶金是我國世界首創(chuàng)的金屬冶煉方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展如今已經(jīng)不再輝煌。

例（2016年海南改編）KAl（SO4）2?12H2O（明礬）是一種復(fù)鹽，在造紙等方面應(yīng)用廣泛。實(shí)驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質(zhì)）制備明礬的過程如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}：

（1）為盡量少引入雜質(zhì)，試劑①應(yīng)選用（填標(biāo)號）。

a. HCl溶液b.H2SO4溶液

c.氨水d. NaOH溶液

（2）易拉罐溶解過程中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）工業(yè)冶煉金屬鎂的化學(xué)方程式為。

（4）寫出鋁和Cr2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)的方程式。

解析（1）廢易拉罐的成分主要是Al、Fe、Mg等活潑的金屬，都可以與酸反應(yīng)，但只有Al可以與NaOH溶液反應(yīng)。因此，選d。

（2）2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2

（3）鎂是活潑金屬，工業(yè)采用電解熔融MgCl2的方法。

MgCl2（熔融）通電Mg+Cl2

（4）2Al+Cr2O3高溫Al2O3+2Cr

答案：見解析。

例 冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣（氫氣或一氧化碳）法；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有（Ⅰ）火燒孔雀石煉銅；（Ⅱ）濕法煉銅；現(xiàn)代有（Ⅲ）鋁熱法煉鉻；（Ⅳ）從光鹵石（KCl?MgCl2?6H2O）中煉鎂。對它們的冶煉方法的分析不正確的是（）。

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，加熱分解的化學(xué)方程式為

Cu2（OH）2CO3

2CuO+H2O+CO2

火時，使用的樹木變?yōu)槟咎?，CuO再與木炭反應(yīng)，產(chǎn)生銅，屬于焦炭法，符合①。

C+2CuO2Cu+CO2

（Ⅱ）濕法煉銅是我國西漢時期用鐵從某些含銅化合物的溶液中置換出銅，屬活潑金屬置換法，符合③

Fe+CuSO4FeSO4+Cu

（Ⅲ）是使鋁粉和Cr2O3的混合物在高溫下反應(yīng)，置換出鉻，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量使鉻熔化而分離，符合③。

2Al+Cr2O3高溫Al2O3+2Cr

（Ⅳ）從光鹵石（KCl?MgCl2?6H2O）中可制得無水氯化鎂，然后采用通電分解熔融氯化鎂的方法制取鎂，化學(xué)方程式為

MgCl2（熔融）通電Mg+Cl2

符合④。

答案： B

六、學(xué)習(xí)障礙釋疑

1.電解冶煉鎂、鋁通常用電解MgCl2和Al2O3，但不可電解MgO和AlCl3。原因是MgO的熔點(diǎn)太高，而熔融態(tài)AlCl3不存在Al3+。

2.金屬礦物資源開采后、冶煉前，必須進(jìn)行原料的預(yù)處理。方法有：粉碎、酸浸、堿浸等。預(yù)處理后，還要進(jìn)行雜質(zhì)的除去，方法有氧化、調(diào)節(jié)PH等等。一般不直接用來冶煉。

3.鋁熱劑指的是鋁粉和金屬氧化物（如Fe2O3等）組成的混合物。此外，還可以是Al和

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制定我國有色金屬工業(yè)節(jié)能政策，建立節(jié)能評價體系，必須注重經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境與資源等方面的發(fā)展?fàn)顩r，以實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)的最優(yōu)化。因此，需要從以下幾方面入手選取評價指標(biāo)：

1.宏觀能源效率指標(biāo)。

是指增加單位GDP的能源需求，即單位產(chǎn)值能耗，這是目前國際上普遍采用的能源效率指標(biāo)，用以衡量GDP的邊際節(jié)能水平。發(fā)達(dá)國家較早地建立了能源效率的評價指標(biāo)體系，具有代表性的主要有英國能源行業(yè)指標(biāo)體系以及WEC、EU、IAEA等等。應(yīng)當(dāng)說，這些指標(biāo)體系對建立我國節(jié)能減排指標(biāo)體系都有一定的借鑒意義。

2.節(jié)能降耗指標(biāo)。

是指能源消費(fèi)總量及其派生的能源消費(fèi)增長率的總體性指標(biāo)。米強(qiáng)、米娟認(rèn)為，我國節(jié)能降耗指標(biāo)的選取除了單位GDP能耗之外，還應(yīng)當(dāng)在能源消耗總量上予以考量；王彥彭在建立指標(biāo)體系時，確定了5個方面的39項指標(biāo)，從宏觀角度構(gòu)建了一套節(jié)能減排指標(biāo)體系。這些成果也是我們建立指標(biāo)體系的重要參考。

3.有色金屬節(jié)能降耗指標(biāo)。

是針對我國有色金屬工業(yè)“發(fā)展現(xiàn)狀”選取的指標(biāo)。例如：范順科、趙永善認(rèn)為我國有色金屬工業(yè)的能源消耗，主要集中在礦山、冶煉和加工三個領(lǐng)域，所以能耗指標(biāo)的選取要從這三個方面進(jìn)行考量。趙武壯提出有色金屬工業(yè)生產(chǎn)，同時消耗大量的礦產(chǎn)資源、能源和水資源，產(chǎn)生大量廢水、廢氣和固體廢棄物，因此在考核有色金屬節(jié)能績效時，“三廢”排放的考核是一個重要方面。曹寶奎認(rèn)為電能是有色金屬工業(yè)耗費(fèi)的主體，且比重逐年增大，其次才是煤炭、焦炭等。

二、有色金屬工業(yè)節(jié)能政策績效評價體系的諸項指標(biāo)

綜合考慮上述原則和觀點(diǎn)，結(jié)合我國有色金屬工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，并考慮目前數(shù)據(jù)的可獲得性等技術(shù)問題，可將我國有色金屬工業(yè)節(jié)能政策績效評價指標(biāo)體系劃分為開采、冶煉、加工三個方面。鑒于所有的有色金屬都可以分為開采、冶煉、加工三個方面。下面以鋁工業(yè)為例，建立有色金屬工業(yè)節(jié)能政策績效評價指標(biāo)體系。我國的鋁工業(yè)節(jié)能政策績效評價指標(biāo)體系，以鋁開采、鋁冶煉、鋁加工3個指標(biāo)為一級指標(biāo)（X）；3個一級指標(biāo)之下共設(shè)16個二級指標(biāo)（Y）。其中：在一級指標(biāo)鋁開采（X1）之下設(shè)2個二級指標(biāo)：Y1鋁采出礦綜合能耗、Y2鋁工人實(shí)物勞動生產(chǎn)率。在一級指標(biāo)鋁冶煉（X2）之下設(shè)9個二級指標(biāo)：Y3氧化鋁總回收率、Y4氧化鋁純堿消耗、Y5氧化鋁綜合能源消耗、Y6原鋁液直流電消耗、Y7原鋁液交流電消耗、Y8氧化鋁單位消耗、Y9氟化鹽單位消耗、Y10炭陽極（毛消耗）、Y11電解鋁綜合交流電能消耗。在一級指標(biāo)鋁加工（X3）之下設(shè)5個二級指標(biāo)：Y12鋁加工成品率、Y13鋁加工綜合成品率、Y14鋁加工金屬消耗、Y15鋁加工綜合電能消耗、Y16鋁加工材綜合能源消耗。2001-2009年，國家對鋁工業(yè)節(jié)能領(lǐng)域的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計調(diào)查。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)并且考慮到所得到的各項評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)不相同，對各項指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)求和，用矩陣等數(shù)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理（處理過程從略）。

三、評價指標(biāo)體系的主觀權(quán)重確定

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【關(guān)鍵詞】金屬礦山；難選礦；資源特點(diǎn)；開采新技術(shù)；發(fā)展前景

一、國內(nèi)外金屬礦山難選礦選冶狀況

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展和工業(yè)化建設(shè)的速度加快，人們對于資源的開采也在提升，資源的供需矛盾日益尖銳，因此礦產(chǎn)業(yè)也在進(jìn)一步的發(fā)展，特別是一些金屬礦物的開發(fā)和開采。因此，對于金屬礦山的選礦和選取新型的冶煉技術(shù)，尤為的重要，然而我國大部分的金屬礦山，選礦和選取的冶煉技術(shù)還是具有很多問題的，主要存在金屬礦山難選礦和新型選礦技術(shù)的還需發(fā)展兩大重點(diǎn)問題。

我國與國外金屬礦產(chǎn)資源的開發(fā)相比，國外金屬采礦主要體現(xiàn)在選礦裝備的大型化、自動化和先進(jìn)性等方面。另外，國外在細(xì)粒浮選理論、裝備、藥劑方面的研究較深入。雖然，我國金屬礦產(chǎn)資源遼闊，但是很多地區(qū)依舊存在貧、細(xì)、雜、難的狀態(tài)，由于近幾年我國科技事業(yè)在不斷地發(fā)展，對于采礦事業(yè)的技術(shù)革新和裝備改良已經(jīng)有所不斷地改善，但仍然沒有達(dá)到國外一些國家的技術(shù)水平，所以存在自動化水平低下，選礦礦物回收效果不佳，并且環(huán)境保護(hù)和治理困難等問題。因此，為了保證我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中對礦產(chǎn)資源的有效利用和開發(fā)，以及我國在難選礦選冶技術(shù)方面技術(shù)手段的提升，對于金屬礦產(chǎn)礦山難選礦選冶新技術(shù)進(jìn)展的研究和探討，是具有先見性和長遠(yuǎn)性的。

二、金屬礦的主要成分及國內(nèi)外分選情況

以鉛鋅礦石為例按照氧化程度可分為：

在我國金屬礦產(chǎn)資源中氧化鉛鋅礦物種類很多，其中應(yīng)用最廣泛的有氧化鉛鋅礦是鉛釩和白鉛礦、異極礦和菱鋅礦等。由于鉛鋅金屬礦產(chǎn)資源的化學(xué)成分復(fù)雜，其具有的化合物不穩(wěn)定，提煉工藝復(fù)雜，因此，迄今為止，氧化鉛鋅礦，特別是氧化鋅礦的冶煉技術(shù)還不成熟。對于國外一些冶煉技術(shù)很高的國家，氧化鋅礦石的選別指標(biāo)為36%～40%，回收率60%～70%，最高達(dá)78%。我國目前對于氧化鋅礦的冶煉工藝就比較落后，因此，對于其化合物的冶煉提純還有待于提高。

三、金屬礦石難選的主要原因

（一）金屬礦石難選的原因很多，其中物質(zhì)組成相對復(fù)雜，其中既含有大量的可溶性物質(zhì)比如：砷酸鹽、硅酸鹽等氧化物、硫化物，又有大量的極容易泥化的褐土、鉛礬，使的作業(yè)控制困難。由于很多金屬礦物都具有這種特性，所以給選礦和冶煉技術(shù)帶來了困難不便。

（二）另外使金屬礦難選的主要原因還有金屬礦石泥化嚴(yán)重，礦石中含有較多的雜質(zhì)成分，這些雜質(zhì)的存在也對金屬礦浮游選礦技術(shù)指標(biāo)造成嚴(yán)重的影響。

四、難選金屬礦石選冶新技術(shù)

（一）金屬礦的主要選冶方法

以往對于金屬礦物的冶煉方法主要有：加熱法、電解法、熱還原法和濕法冶煉等，因為在自然界中，大多數(shù)金屬主要以化合物的形式所存在，因此對于金屬荒蕪的提純，主要是利用化合物發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。例如：置換、氧化還原、中和、水解等，對原料中的金屬進(jìn)行提取和分離的過程。然而這些老式的冶煉金屬的方法，在如今已經(jīng)不是最有效的冶煉提純方法。高效、節(jié)約、環(huán)保逐漸成為了如今金屬冶煉和選礦的重點(diǎn)考慮的問題。因此新型的冶煉技術(shù)方式在金屬的選礦和冶煉中具有重要的意義。

（二）金屬礦山冶煉最新技術(shù)

1、工業(yè)體系中

在如今，工業(yè)的水平已經(jīng)具有了一體化的的進(jìn)步，所以的技術(shù)都包含了先進(jìn)的科學(xué)體系，同樣金屬礦物的提煉，也具有了很先進(jìn)的科學(xué)理念和技術(shù)。以下簡單闡述了幾種新型的冶煉技術(shù)：

（1）新工藝浮選技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，我國在新工藝研究方面也取得了可喜的成就，如大多數(shù)金屬礦，含有鋅、硫、錫、碳等化學(xué)物質(zhì)，通過新工藝浮選技術(shù)，經(jīng)三段磨礦、脫泥、優(yōu)先浮選流程的擴(kuò)大連續(xù)優(yōu)先浮選試驗證明，金屬礦物回收率約為76%，然后經(jīng)過水溶液氯化浸出，金屬礦物浸出率約為92%，超出國外同等礦物的處理水平。階段選別是金屬礦物浮選的重要發(fā)展趨勢，我國多數(shù)企業(yè)選擇采用二段浮選流程，此浮選可以提純金屬礦物高達(dá)85%左右。

（2）拜耳法溶出技術(shù)

此技術(shù)能夠減少在金屬冶煉中的耗能，節(jié)約冶煉金屬的成本和能源，與傳統(tǒng)的方法比較，起碼節(jié)約耗能40～50%。因此，對于金屬冶煉企業(yè)具有很高的價值。目前，全世界在工業(yè)上均采用堿法生產(chǎn)氧化鋁工藝，且90%以上的產(chǎn)品都是以拜耳法生產(chǎn)的。在我國，以一水硬鋁石為原料，采用拜耳法、燒結(jié)法和混聯(lián)法生產(chǎn)氧化鋁，單位產(chǎn)品的綜合能耗約為13.8～46GJ。國外多以三水鋁石或一水軟鋁石為原料，采用拜耳法流程生產(chǎn)氧化鋁，據(jù)報道，單位產(chǎn)品綜合能耗的先進(jìn)指標(biāo)小于10GJ。

（3）廢棄物循環(huán)利用技術(shù)

此項技術(shù)，可以進(jìn)行金屬礦物廢渣，和原料的循環(huán)利用，提供科學(xué)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，具有很高的利用率，節(jié)約資源，減少成本，是目前冶煉企業(yè)研究的重點(diǎn)。此技術(shù)流程如圖1所示。

（4）生物浸出技術(shù)

是在微生物與催化作用下常溫常壓稀酸溶出有色金屬，是溫和化學(xué)反應(yīng)，節(jié)能能源，減少污染。并且此項技術(shù)的冶煉效果比傳統(tǒng)的要好并且對于處理硫化金屬礦表層的次生帶難選礦，有著很好的效果。在節(jié)約能源的同時具有環(huán)保價值。

下表舉例說明了生物浸出技術(shù)與傳統(tǒng)的冶煉方式浸出率的對比

2、新型化學(xué)試劑的使用

以北京礦冶研究總院，研制的P系列新型浮選藥劑為例，其代表產(chǎn)品為P-10和P-60.經(jīng)過長期的工業(yè)時間證明，P-60和異丁機(jī)黃藥組合使用，與常規(guī)的藥物組合使用，可以提高金屬礦物回收率在4-5%之間。因而這種新型的化學(xué)制劑選礦實(shí)用性是很大的。

（1）氰化提金工藝的改進(jìn)

①在浸出過程中使用氧化劑（純氧或氧化物）并延伸出加氧炭浸工藝，如氧樹脂浸出等。使用輔助氧化劑的益處：一是有效提高金、銀浸出率；二是加快浸出速度、縮短浸出時間；三是降低氰化物消耗，減少硝酸鉛用量。輔助氧化劑的應(yīng)用已作為優(yōu)化氰化工藝的最佳技術(shù)，在世界各地廣泛推廣。

②邊磨邊浸工藝能強(qiáng)化浸出效果。此種方法對難浸金精礦進(jìn)行邊磨邊浸，處理量為30噸/日，在磨礦細(xì)度95%-98%-400目條件下，金浸出率提高了8%。

（2）各種試劑的選用

①活化劑。文書明等通過試驗研究，證明了乙二胺對菱鋅礦具有強(qiáng)活化用；甲基、乙基、丁基二硫代碳酸鹽對異極礦胺法浮選產(chǎn)生顯著的活化作用。

②絮凝/分散劑。揚(yáng)敖等研究了17種不同離子型的聚丙烯酰胺系列產(chǎn)品選擇性絮凝蘭坪水鋅礦的可能性。研究結(jié)果表明，陰離子絮凝劑2PAM30是水鋅礦石-石英的最佳絮凝劑，混用六伯磷酸鈉和EDTA可較好地分離兩種礦物。

五、難選礦選冶新技術(shù)的發(fā)展

目前隨著科技的不斷發(fā)展，我國難選礦選冶技術(shù)也取得了很大的進(jìn)步，在褐鐵礦、菱鐵礦、微細(xì)粒級赤鐵礦、氧化銅礦、氧化鉛鋅礦、含稀土、鈮多金屬礦和難選金礦等難選礦石選冶上也都采取了新技術(shù)，為國內(nèi)礦山選礦提供難選礦選冶方面的新思路，也成為我國難選礦選冶方向的新思路。相信隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在選礦方面也一定會取得更大的成果。

【參考文獻(xiàn)】

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篇4

鋁溶于酸或堿放出氫氣。在空氣中鋁的表面形成了氧化鋁薄膜，起了保護(hù)作用。在自然界中以復(fù)雜的硅酸鹽形式存在。由鋁的氧化物與冰晶石（Na3AlF6）共熔點(diǎn)解得。

鋁元素是地殼中含量最多的金屬元素，鋁也是人類歷史上使用較早且較活潑金屬之一。鋁制品表面有一層致密氧化膜，可以保護(hù)內(nèi)層金屬不被氧化，鋁密度小，強(qiáng)度大，塑性好，易于加工，因此在生活中用途廣泛；工業(yè)上采用點(diǎn)解氧化鋁的方法冶煉鋁。

從單質(zhì)來看，高中教材中對鋁的化學(xué)性質(zhì)的介紹中，體現(xiàn)出鋁的還原性，鋁和稀鹽酸、氫氧化鈉溶液都能反應(yīng)的特殊性以及鋁熱反應(yīng)。具體如下：

與氧氣反應(yīng)： 4Al+3O2====2Al2O3（點(diǎn)燃）

被氧氣氧化：

與酸、堿反應(yīng)：2Al +6HCl ==== 2AlCl3+ 3H2

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

鋁熱反應(yīng)： 8Al + 3Fe3O4==高溫== 4Al2O3 + 9Fe

對于鋁的常見化合物，氧化鋁和氫氧化鋁體現(xiàn)出典型的兩性。其離子反應(yīng)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

由以上反應(yīng)可以得到一個循環(huán)反應(yīng)圈，即“鋁三角”：

鋁三角不但體現(xiàn)出鋁的化合物之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，也能看出反應(yīng)物之間的計量系數(shù)，轉(zhuǎn)化中對于酸堿的強(qiáng)弱選擇也明了好記。例如：下列離子組合可以共存的是（ ）

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

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

此題難度不大，然而，對于高一學(xué)生初學(xué)時做起題費(fèi)時費(fèi)力，本題選項為A，高一新生初學(xué)時D選項由于不定。為了快速準(zhǔn)確的做出上題，我們可以把鋁三角打開，并將鋁單質(zhì)貫穿進(jìn)去，可以展現(xiàn)更清楚更多的內(nèi)容。

之所以打破鋁三角，我們可以發(fā)現(xiàn)原來鋁三角體現(xiàn)的內(nèi)容依然保留，此外，通過這條主線，各節(jié)點(diǎn)物質(zhì)的離子共存問題也更明朗。例如，

對于Al，分別和強(qiáng)酸強(qiáng)堿反應(yīng)可也得到不同的物質(zhì)：

對于Al3+，，向右進(jìn)發(fā)的線路說明它與堿不能共存，反之與酸可共存；

對于AlO2-，向左進(jìn)發(fā)的線路說明它與酸不能共存，反之與堿可共存；

對于Al（OH）3，由它的形成可見它與強(qiáng)酸強(qiáng)堿都不共存，與弱酸弱堿能共存，顯然它的制備思想也與此吻合；

對于Al3+ 和AlO2-的反應(yīng)，也不再容易被遺忘，相反的性質(zhì)恰預(yù)示二者被不共存性。

在上述分析基礎(chǔ)上，不但離子共存問題做起來能更容易，對于滴定問題也有幫助。在向左或向右進(jìn)行的各個階段，是否產(chǎn)生沉淀，以及后續(xù)的圖像分析、離子方程式的書寫都較易掌握，學(xué)生易下手。例如下面的互滴問題：

向可溶性鋁鹽溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液至過量。

現(xiàn)象：立即產(chǎn)生白色沉淀 漸多 最多 漸少 溶解

圖像：

離子方程式：Al3+ + 3OH- = Al（OH）3

Al（OH）3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O

氫氧化鈉溶液中逐滴加入鋁鹽溶液至過量。

現(xiàn)象：無沉淀（有但即溶）出現(xiàn)沉淀較多最多沉淀不消失

離子方程式： + 4OH- = AlO2- + 2H2O

3AlO2-+ Al3++ 6H2O =4Al（OH）3

篇5

【關(guān)鍵詞】超低硫鋼；轉(zhuǎn)爐；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，大多數(shù)轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在冶煉低硫鋼時分三道工序進(jìn)行金屬液的脫硫處理，分別是鐵水預(yù)處理脫硫、轉(zhuǎn)爐冶煉脫硫和LF鋼包脫硫。生產(chǎn)實(shí)踐表明，在冶煉對于成品硫含量要求小于20×10-6的鋼種時，若進(jìn)LF爐之前鋼水硫含量大于80×10-6，則在LF將鋼水硫含量降低至規(guī)格要求的水平將變得十分困難。因此，冶煉超低硫鋼時，轉(zhuǎn)爐工序?qū)撍蚝靠刂圃?0×10-6以下，既是降低LF工序脫硫負(fù)擔(dān)的必然要求，也是確保成品硫含量符合鋼種要求的可靠保障。

1 轉(zhuǎn)爐脫硫機(jī)理及分析

1.1 脫硫機(jī)理

研究和實(shí)踐表明，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼脫硫中爐渣脫硫占總脫硫量的90%，氣化脫硫占10%，因此爐渣脫硫是轉(zhuǎn)爐降低鋼中硫含量使之達(dá)到規(guī)格要求的主要手段。根據(jù)爐渣的離子理論提出下述脫硫方程式[1]：

[S]+（O2-）=（S2-）+[O]（1）

用Ls表示熔渣和金屬之間的脫硫分配系數(shù)，則存在如下關(guān)系：

式中T表示溫度，C是常數(shù)。

1.2 脫硫機(jī)理分析

由上述（1）式和（2）式可知，脫硫條件如下：

1.2.1 熱力學(xué)條件

堿性氧化物CaO、MgO、MnO都能給爐渣提供O2-，因此增加爐渣堿度有利于脫硫；[%O]增加有利于（1）式的逆反應(yīng)進(jìn)行，由于（FeO）/[%O]在一定溫度下是一個定值，故渣中（FeO）增加使脫硫能力降低；鋼渣間脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由（2）式可知，提高溫度有利于提高硫的分配系數(shù)；增加渣量能夠稀釋渣中（S2-），有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。

1.2.2 動力學(xué)條件

脫硫反應(yīng)是渣――金界面反應(yīng)，其過程有三個環(huán)節(jié)：1）反應(yīng)物由金屬液和爐渣向渣――金界面?zhèn)髻|(zhì)； 2）反應(yīng)物在渣――金界面反應(yīng)；3）生成物離開渣――金界面進(jìn)入渣中。第2）個環(huán)節(jié)進(jìn)行得十分迅速，要提高脫硫效果，就必須提高傳質(zhì)系數(shù)和增大反應(yīng)的界面積，而加強(qiáng)攪拌和適當(dāng)提高反應(yīng)高溫是實(shí)現(xiàn)上述目的的有效和必要方法。

2 轉(zhuǎn)爐工序的脫硫工藝開發(fā)

2.1 轉(zhuǎn)爐冶煉環(huán)節(jié)的脫硫工藝控制

2.1.1 爐渣堿度

爐渣適當(dāng)?shù)母邏A度是脫硫的必要條件，這是因為在堿性渣條件下，爐渣中的CaO先與SiO2和P2O5反應(yīng)，剩余自由CaO才能與（FeS）反應(yīng)，因此堿度是爐渣脫硫能力的重要標(biāo)志[2]。但是爐渣堿度過高，渣中存在大量的高熔點(diǎn)的CaO質(zhì)點(diǎn)時，爐渣變粘，惡化了脫硫反應(yīng)的動力學(xué)條件，降低了傳質(zhì)速度，反而不利于脫硫。

2.1.2 渣中（FeO）含量

鑒于（FeO）對脫硫反應(yīng)的雙重影響，因而需根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉各階段的反應(yīng)特點(diǎn)和需要，合理控制吹煉過程各時期的渣中（FeO）含量。冶煉初期，盡快形成具有一定堿度的爐渣，可采用鐵質(zhì)成渣路線法提高前期渣中（FeO）含量；冶煉中期防止?fàn)t渣發(fā)生返干，以確保爐渣流動性，渣中（FeO）需保持在10%以上；冶煉后期嚴(yán)格控制渣中（FeO）含量，使其在吹煉終點(diǎn)時不超過15%。

2.1.3 渣量

在硫的分配系數(shù)相同的情況下，渣量越大渣中所含總硫量也越多，相應(yīng)的鋼中硫含量也就越低。但是渣量增加也增加了冶煉過程中地噴濺風(fēng)險并易導(dǎo)致爐渣堿度超標(biāo)，給轉(zhuǎn)爐吹煉過程控制和脫硫帶來不利影響。造渣料的加入量主要取決于鐵水成分，尤其是鐵水的硅含量。生產(chǎn)經(jīng)驗表明，鐵水中的硅含量在0.4%～0.6% 時，既可以確保吹煉平穩(wěn)又可以確保有足夠的渣量。

2.1.4 底吹強(qiáng)度

對脫硫而言，若全程采用低底吹強(qiáng)度，攪拌效果較差，動力學(xué)條件不好；過高的供氣強(qiáng)度，雖然動力學(xué)條件好，但渣中（FeO）過低，不利于化渣。因此為獲得了最高的Ls，結(jié)合吹煉各時期的化渣要求和脫硫條件，轉(zhuǎn)爐底吹強(qiáng)度采用“低――低――高”模式。為促進(jìn)前期渣中（FeO）盡快生成和確保中期渣中（FeO）含量合適，底吹強(qiáng)度為0.032Nm3/min?t。吹煉后期石灰完全熔化，溫度升高，是脫硫的最佳時期，此時提高熔池攪拌強(qiáng)度，不僅能為脫硫創(chuàng)造良好的動力學(xué)條件和增加渣――金反應(yīng)面積，而且能夠減少爐渣中（FeO）含量，因此可將此時期的轉(zhuǎn)爐底吹強(qiáng)度調(diào)整為0.053Nm3/min?t。

2.2 出鋼環(huán)節(jié)的脫硫控制

轉(zhuǎn)爐出鋼過程一般持續(xù)3～6min。轉(zhuǎn)爐出鋼時不可避免會伴有轉(zhuǎn)爐下渣，通過造高堿度還原性渣實(shí)現(xiàn)對鋼包渣的改性和對鋼水的“渣洗”，是降低鋼包入LF爐的初始硫含量、減輕LF爐的造渣負(fù)擔(dān)的有效方法。

2.2.1 出鋼前操作

為使鋼水在出鋼過程中盡早脫氧，為渣洗脫硫創(chuàng)造良好的熱力學(xué)條件，在出鋼前根據(jù)終點(diǎn)鋼水氧含量向鋼包底部均勻撒入一定量的鋁粒。鋁粒加入量的經(jīng)驗計算公式如下：

m=1.7×[%O]×Q×1000

式中：m――鋁粒加入量，kg；

[%O]――鋼水終點(diǎn)氧含量，%；

Q――鋼水量，t。

2.2.2 出鋼過程操作

在出鋼量1/4時開始加入鋁塊、硅錳等其他合金，并加入CaO2sCaF2=2.5s1的二元合成渣，其加入量為8kg/噸鋼～10kg/噸鋼。為確保合金和合成渣充分熔化，防止結(jié)塊，合金和合成渣要加在鋼流沖擊部位。在出鋼過程中，小幅度來回移動鋼包車，防止合金和合成渣因加入集中而造成堆積。為加強(qiáng)鋼水?dāng)嚢?，為鋼包?nèi)鋼――渣反應(yīng)創(chuàng)造良好的動力學(xué)條件，出鋼過程打開鋼包底吹，為確保在最小的溫降條件下達(dá)到最大的鋼水脫硫量，底吹強(qiáng)度為0.8L/min?t～1.2 L/min?t。

2.2.3 出鋼后操作

出鋼后期不可避免地出現(xiàn)鋼流卷渣，使部分轉(zhuǎn)爐終渣進(jìn)入鋼包內(nèi)。根據(jù)下渣量多少，向鋼包內(nèi)加入60kg～100kg的鋁屑。鋼包底吹采用軟吹模式，底吹強(qiáng)度為0.2L/min?t，攪拌強(qiáng)度以鋼液面微微波動并且不鋼液面為準(zhǔn)，以促進(jìn)漂浮在鋼液面上的鋁屑與鋼包渣中的（FeO）反應(yīng)，降低鋼包渣的氧化性。

3 應(yīng)用效果

按照超低硫鋼冶煉工藝操作成功開發(fā)出X100等超低硫鋼種，其應(yīng)用效果如表1。

按照超低硫鋼冶煉工藝操作成功開發(fā)出X100等超低硫鋼種：

1）通過優(yōu)化造渣制度、溫度制度和底吹工藝，轉(zhuǎn)爐冶煉回流量得到有效控制，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水硫含量在0.013%以下，較低的鋼水初始硫含量有助于后續(xù)工序脫硫任務(wù)的完成。

2）通過優(yōu)化渣洗工藝，能夠?qū)F進(jìn)站前鋼水硫含量和鋼包渣中（FeO）含量分別控制在0.008%和3%以下，為LF深脫硫創(chuàng)造了良好的條件，減輕了LF爐的脫硫負(fù)擔(dān)，確保了LF處理完畢鋼水硫含量在20×10-6以下，滿足了鋼種的規(guī)格要求。

4 結(jié)論

1）熔渣（包括轉(zhuǎn)爐渣和鋼包渣）的脫硫能力決定于爐渣堿度、渣中（FeO）含量、反應(yīng)溫度和渣量；對于高堿度熔渣，增強(qiáng)攪拌有利于提高脫硫速度。

2）超低硫鋼冶煉工藝使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)、出鋼后和LF爐處理前等各環(huán)節(jié)的鋼水硫含量實(shí)現(xiàn)了可控，能夠應(yīng)用于成品硫含量要求不超過0.002%的超低硫鋼的開發(fā)和生產(chǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

篇6

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篇7

【關(guān)鍵詞】電弧光譜；鐵礦石；Si；Al；Ti；Mg

引言

通常情況下鐵礦石中含有的S、P、Si、Al、Ti、Mg等影響礦質(zhì)量的元素被認(rèn)定為有害雜質(zhì)。主要從有害元素對冶煉過程和設(shè)備的影響方面來分析。在冶煉過程中， 鐵礦石中有害元素含量越高， 其冶煉價值越低。而硅鋁指標(biāo)不納入有害元素范圍之內(nèi)。常見的在合理范圍內(nèi)高SiO2低Al2O3的礦種為優(yōu)質(zhì)礦種。SiO2含量低，會降低燒結(jié)礦的強(qiáng)度，但硅超標(biāo)會增加白灰配比，降低燒結(jié)礦的品味。Al2O3高，則會提升成本且增加高爐渣量。

目前測定鐵礦石中雜質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)分析方法多為化學(xué)法、光度法和原子吸收光譜法，操作繁瑣，時間冗長，且只能進(jìn)行單元素測定，在人力和時間有限的情況下要嚴(yán)格按照這些方法進(jìn)行檢驗，難以滿足外貿(mào)出口及時、準(zhǔn)確便捷的要求。

本法用直流弧作光源，以炭粉、BaO、ZnO、NaF、K2S2O7、NaCl混合物為緩沖劑，內(nèi)標(biāo)元素為Cd。采用截取曝光的辦法測定巖石、鐵礦石中有害種元素。

1 試驗部分

1.1 儀器與工作條件

儀器：攝譜儀 WPP2型二米光柵攝譜儀（北京光學(xué)儀器廠）。WPF-20型交流電弧發(fā)生器，GBZ-Ⅱ型光譜相板測光儀。

工作條件：光柵刻數(shù)1200條/mm，中心波長 250nm狹縫寬度30μm，中間光欄3.2mm，5A起弧，5s后電流19A，保持60s。

天津紫外Ⅰ型感光相板。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)系列的配制

以高純Fe2O3和鐵礦基體元素基本相同的高純氧化物配制成標(biāo)準(zhǔn)試樣，其標(biāo)準(zhǔn)系列各元素的含量標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 試驗方法

分別稱取0.2000g樣品和0.2000g緩沖劑，在瑪瑙研缽里研磨均勻，裝入指定規(guī)格的電極（直徑4mm，下電極為細(xì)頸杯狀，孔徑3.8mm，孔深4mm）.滴加2滴2%的蔗糖酒精溶液，烘干后在儀器條件下攝普。

2 條件討論

2.1 分析譜線的選擇

根據(jù)儀器推薦的譜線和樣品被測元素含量，以及共存元素進(jìn)行測定，檢查共存元素基體元素的影響，比較靈敏度，初步確定了合適的譜線如下表：

推薦分析譜線

2.2 緩沖劑的選擇

粉末電弧光譜定量分析時，為了穩(wěn)定弧燒、控制電弧溫度和元素的蒸發(fā)行為，跟據(jù)弧燒時電極空穴等離子體中所存在的物理、化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，在分析樣品中加入緩沖劑或載體（如元素化合物、鹽類、碳粉、金屬粉末等），以達(dá)到提高分析準(zhǔn)確度、緊密度和改善檢出限的目的。用作緩沖劑及載體的物質(zhì)應(yīng)預(yù)先經(jīng)過檢查，確實(shí)不含分析元素。根據(jù)資料BaO、 ZnO能增強(qiáng)分析元素譜線強(qiáng)度的作用，促使弧焰穩(wěn)定，得到穩(wěn)定的激發(fā)條件，消除試樣噴濺現(xiàn)象。

鐵礦石中鋁的含量比較高，弧燒時樣品在形成熔珠后便從電極孔穴中跳出，其原因可能是熔珠的表面包郵一層沸點(diǎn)較高的氧化膜，阻滯了熔珠內(nèi)沸點(diǎn)相對較低的金屬物質(zhì)蒸發(fā)而引起迸濺，此時可在樣品中混入C粉作為緩沖劑。另外NaF、K2S2O4具有比較淺的背景，能有效地控制氰帶的發(fā)射。抑制光譜背景的發(fā)射，控制背景的一致背景，降低光譜分析檢測限。作為緩沖劑及載體的物質(zhì)，需具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)，以便于研磨及保存。

2.3 內(nèi)標(biāo)元素的選擇

內(nèi)標(biāo)法是應(yīng)用分析線和內(nèi)標(biāo)線譜線強(qiáng)度比，即相對強(qiáng)度進(jìn)行測定。本法采用定量加入Cd，鐵礦石基體成分基本一致，Cd的含量對內(nèi)標(biāo)產(chǎn)生影響在誤差范圍內(nèi)。使用垂直電極粉末法進(jìn)行分析時，首先要考慮所選用的內(nèi)標(biāo)元素和分析元素蒸發(fā)行為盡量一致，內(nèi)標(biāo)線與分析線激發(fā)能盡量接近，內(nèi)標(biāo)線與分析線波長盡量靠近等因素。

圖為緩沖劑于標(biāo)準(zhǔn)系列6混勻所做的元素蒸發(fā)曲線，結(jié)果表明所

測元素有較為一致的蒸發(fā)行為。且蒸發(fā)高峰都在10秒之后。截取曝光時間在10～60秒時，黑度值隨時間的加長增加較快，所以試驗選擇截取曝光時間為60秒。

3 結(jié)果討論

按實(shí)驗建立的方法平行測定國家鐵礦石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07218a樣品，計算相對偏差，結(jié)果見表：

結(jié)果表明本方法對鐵礦石中硅鋁鈦鎂等元素測定結(jié)果令人滿意，符合鐵礦石有害元素檢測有要求，結(jié)果準(zhǔn)確、可靠、實(shí)用性強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]巖石礦物分析編寫組.巖石礦物分析（第二分冊）[M].北京：地質(zhì)出版社，1991.

[2]巖石礦物分析編寫組.巖石礦物分析（第一分冊）[M].北京：地質(zhì)出版社1991.

[3]堿熔融-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉻鐵礦石中鉻鋁鐵鎂硅[J].冶金分析，2010（1）.

[4]直流輝光放電發(fā)射光譜法同時測定硅鋼中的11種元素[J].冶金分析，2010（1）.

篇8

關(guān)鍵詞：鋁冶煉；危險廢物；判別研究

中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、鋁冶煉危險廢物概述

在我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，鋁冶煉行業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量在快速的增加，在生產(chǎn)的過程中大量的固體廢氣物就會出現(xiàn)，危險廢物更是占其中的一大部分，對這些危險廢物的處置不當(dāng)環(huán)境就會受到污染。

根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別方法、鑒別標(biāo)準(zhǔn)、列入《國家危險廢物名錄》等有危險特征的廢物都是危險廢物，但是在具體的行業(yè)中，危險廢物的產(chǎn)生類別還不是很明確，因此要做好危險廢物的甄別、先關(guān)法律法規(guī)的完善等還存在一定的問題，只有對其特點(diǎn)等技能型具體的分析，才能保證危險廢物的問題得到及時有效的解決。

二、危險評價方法選擇的原則

任何一種危險評價方法都有與其適用的條件和范圍。在危險評價中如果使用了不當(dāng)?shù)奈ｋU評價方法，不僅浪費(fèi)工作時間，影響評價工作的正常開展，而且可能導(dǎo)致評價結(jié)果嚴(yán)重失真，使危險評價失敗。因此，危險評價中，合理選擇危險評價方法是十分重要的。在進(jìn)行危險評價時，應(yīng)該在認(rèn)真分析并熟悉被評價系統(tǒng)的前提下，選擇評價方法。評價方法的選擇應(yīng)遵循充分性、適應(yīng)性、系統(tǒng)性、針對性和合理性的原則。

1.充分性原則

進(jìn)行評價方法的選擇之前，對評價的系統(tǒng)要進(jìn)行充分的分析，對評價方法進(jìn)行足夠的掌握，對方法的適應(yīng)條件、優(yōu)缺點(diǎn)、適應(yīng)范圍等進(jìn)行具體的分析，保證能夠為評價工作提供比較充分的資料，保證使用和參考。

2.適應(yīng)性原則

在被評價的系統(tǒng)中，多個系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)是可能出現(xiàn)的情況，在對各個子系統(tǒng)進(jìn)行評價的過程中，其側(cè)重點(diǎn)是不同的，因此對適用的范圍和條件要選擇合適的危險評價方法，進(jìn)行方法的選擇時，工藝的性質(zhì)、系統(tǒng)和子系統(tǒng)、狀況等都是選擇的參考依據(jù)。

3.系統(tǒng)性原則

對危險評價方法進(jìn)行選擇時，要保證被評價的系統(tǒng)所能提供的危險評價初值、評價的系統(tǒng)所能提供的危險評價方法、邊值條件等形成一個完整和諧的整體，這樣在合理、知識、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，危險評價方法獲得的危險評價結(jié)果就會比較可信，同時要保證系統(tǒng)化的資料、數(shù)據(jù)的提供。

4.針對性原則

由于存在評價目的不同的現(xiàn)象，因此危險評價可能出現(xiàn)的結(jié)果大致分為：事故發(fā)生的原因、危險和有害因素、事故后果、事故發(fā)生的概率、系統(tǒng)的危險性等。因此進(jìn)行評價方法的選用時，要根據(jù)具體要求的結(jié)果進(jìn)行選擇。

5.合理性原則

在保證能夠提供所需的危險評價結(jié)果、能夠滿足危險評價目的的前提下，要保證其簡單的計算過程為人們提供方便，保證采用最容易獲取、需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)最少的辦法，要保證獲得的評價結(jié)果和危險評價的工作量在合理的范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)不必要的麻煩和無用的危險評價工作。

三、鋁冶煉業(yè)生產(chǎn)工藝簡介

進(jìn)行鋁冶煉的過程中，電解鋁生產(chǎn)、氧化鋁生產(chǎn)兩部分被包含在其中，進(jìn)行氧化鋁的生產(chǎn)，可以采用燒結(jié)法、拜耳法、聯(lián)合法，其基本原理是用苛性溶液加溫溶出鋁土礦中氧化鋁，由溶出、分解、熔燒幾個階段組成，目前全世界進(jìn)行電解鋁的生產(chǎn)時，一般都采用冰晶石－氧化鋁融鹽電解法，在其中加入熔融冰晶石作為溶劑，溶質(zhì)則為氧化鋁，強(qiáng)大的直流電通入后，電化學(xué)反應(yīng)就會在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行，鋁液在陰極制得，經(jīng)保溫爐內(nèi)凈化澄清后，就可以澆鑄成鋁錠(見圖1)。

四、危險廢物判別

鋁冶煉業(yè)產(chǎn)生的危險廢物種類不多，但一般數(shù)量較大，很多屬于大宗危險廢物，不合理處置危害很大?！秶椅ｋU廢物名錄》中與鋁冶煉業(yè)直接相關(guān)的危險廢物主要集中在“HW48有色金屬冶煉廢物”的4個小項。下面根據(jù)生產(chǎn)階段具體分析:

1.氧化鋁生產(chǎn)

1)赤泥

生產(chǎn)氧化鋁過程中，以鋁土礦為原料產(chǎn)生的強(qiáng)堿性固體廢物，就是赤泥。根據(jù)我國氧化鋁的生產(chǎn)產(chǎn)量，每1噸氧化鋁，0.8噸～1.5噸赤泥就會產(chǎn)生，在氧化鋁生產(chǎn)的方法中，燒結(jié)法赤泥、拜耳法赤泥、聯(lián)合法赤泥等方法都是包括的。因化學(xué)組成及性質(zhì)、礦物組成、工藝不同、原料不同等赤泥的性質(zhì)是有差異的，采用聯(lián)合法赤泥和燒結(jié)法赤泥產(chǎn)生的性質(zhì)是比較接近的，在拜耳法中，低溫拜耳法和高溫拜耳法同時存在，在組成上有所差異，詳見表1。燒結(jié)法赤泥和聯(lián)合法赤泥化學(xué)組成以CaO、SiO2為主，拜耳法赤泥中，Al2O3、Na2O含量較燒結(jié)法赤泥高。

圖1鋁冶煉行業(yè)簡易流程圖

2.存在的主要問題

1)原料質(zhì)量差、鋁土礦A/S低

我國鋁土礦資源與國外三水鋁石和一水軟鋁石相比，原料質(zhì)量差，鋁土礦A/S低，需要高溫高壓溶出，這給氧化鋁生產(chǎn)帶來了困難。

2)能耗高

在混聯(lián)法中，完整的燒結(jié)法系統(tǒng)和拜耳法系統(tǒng)都是存在的，流程比較復(fù)雜，這導(dǎo)致能耗比較高，處理優(yōu)質(zhì)礦石等的呢個好在國外的3倍以上，而礦石的品味各不相同，因此能耗也在不斷的增加。

3)產(chǎn)品質(zhì)量不高，多為中間狀氧化鋁

目前在國內(nèi)冶金級氧化鋁產(chǎn)品中，中間狀氧化鋁是多數(shù)存在的，其產(chǎn)品的磨損指數(shù)較大，，產(chǎn)品粒度較細(xì)，只有不斷加快砂狀氧化鋁的開發(fā)，現(xiàn)代電解鋁工業(yè)大型預(yù)焙槽的要求才能被很好的滿足。

4)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理

目前我國氧化鋁廠多以生產(chǎn)冶金級氧化鋁產(chǎn)品為主，產(chǎn)量達(dá)406萬t，而非冶金級氧化鋁產(chǎn)品的年產(chǎn)量23萬t左右，與市場需求相比差距很遠(yuǎn)。

5)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程度需要進(jìn)一步提高

這幾年，鋁行業(yè)開發(fā)了不少先進(jìn)技術(shù)，但是推廣應(yīng)用的程度還不夠，今后要進(jìn)一步在項目立項、研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的各個環(huán)節(jié)加強(qiáng)與生產(chǎn)的結(jié)合，提高技術(shù)

成果的產(chǎn)業(yè)化率

五、電解鋁存在的問題

1.鋁電解槽的壽命比較短

與國際上現(xiàn)在的大型預(yù)焙鋁電解壽命相比，我國鋁電解槽平均壽命僅4年左右，而國外有的已經(jīng)十年，雖然近年來我國采取了很多的技術(shù)措施，經(jīng)過了很多的時間，但是槽壽命與世界先進(jìn)水平相比還哦存在很大的差距，對電解槽早期破損的問題則有效的解決了。

2.自動控制水平不高

目前在我國的鋁電解廠中，電解槽槽控技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，但是與國外相比，整體自動化的水平不是很高，存在比較大的差距，尤其是控制電解槽生產(chǎn)的過程中，其對信息取樣存在不完整的缺陷，整個系統(tǒng)不是很完善，對其綜合的動態(tài)研究不是很充分，與計算機(jī)控制技術(shù)相配套的設(shè)備故障較多。

綜上所述，在危險廢物環(huán)境管理工作中，危險廢物判別是其中首要和重要的一環(huán)，是一項專業(yè)性、技術(shù)性很強(qiáng)的工作，要求判別者對危險廢物的鑒別、固體廢物、鑒定標(biāo)準(zhǔn)和方法等進(jìn)行熟悉的掌握，對行業(yè)具體的生產(chǎn)工藝也要特別的了解，關(guān)于鋁冶煉的生產(chǎn)中，種類多、數(shù)量大、難處置、危害性強(qiáng)等都是其生產(chǎn)過程中的特點(diǎn)，為了進(jìn)行有效的管理，我們要對其進(jìn)行準(zhǔn)確的判別，針對性的進(jìn)行管理。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

它們的2個自旋子能帶結(jié)構(gòu)幾乎是相同的，很少受V-Mn/Fe或V-V交換作用的影響，因而，它們對材料的磁性和半金屬性質(zhì)基本沒有貢獻(xiàn)，我們忽略了這些能帶，只給出-6eV到3eV能區(qū)之間的能帶結(jié)構(gòu)。分布在-4eV到-6eV之間的態(tài)密度主要來自Bi原子外層的p態(tài)電子，這些p態(tài)電子與這一能帶區(qū)間的少量過渡族元素的3d電子發(fā)生雜化作用而產(chǎn)生劈裂，因而我們在表1中看到Bi原子具有一定的磁性。分布在-3eV到3eV能區(qū)之間的能帶主要由V和Mn/Fe的3d態(tài)電子構(gòu)成，V-V和V-Mn/Fe之間d電子的雜化作用非常強(qiáng)烈，使得這些能帶看上去比較彌散，表明d電子的局域性在合金中有所降低。化學(xué)級金屬硅的冶煉過程中，需要的原料主要是硅石，對于硅石的組成成分的基本要求是SiO2含量大致為99%，F(xiàn)e2O3含量大約為0.15%，Al2O3含量大約為0.2%，CaO含量大約為0.1%，雜質(zhì)的總和小于0.6%。還原劑主要采用的是含碳的木炭、木塊、石油焦及低灰分的煤炭。利用其中的碳進(jìn)行還原反應(yīng)。以100KG的SiO2為基準(zhǔn)，其反應(yīng)物質(zhì)平衡結(jié)果如圖2所示。顯然，上圖所示的5個基本反應(yīng)式并不可能完全涵蓋化學(xué)級金屬硅的冶煉全部過程，上述的所有反應(yīng)過程是建立在如下的理念基礎(chǔ)之上的：（1）初始反應(yīng)物僅限于SiO2和C；（2）過渡項完全限定為SiC及SiO；（3）反應(yīng)產(chǎn)物完全限定為Si及CO；（4）雖然忽略了一部分的衍生反應(yīng)，但是就終點(diǎn)反應(yīng)的產(chǎn)物來看，省略的反應(yīng)知識過程反應(yīng)，其反應(yīng)的基本結(jié)果也都包含在了上圖所示的5個反應(yīng)式之中。

煤炭的揮發(fā)分高，孔隙度相對較大，而且還原性適中，價格與木炭相比要便宜接近一倍，煤隨爐料下沉緩慢，有利于爐口位置的還原劑中的水分和揮發(fā)分的充分排出，能夠有利于提高爐料的透氣性，使得爐料面燒結(jié)性較好，從而確保爐中的穩(wěn)定反應(yīng)。但是，煤含焦油較高，容易燒結(jié)，從而也可能降低反應(yīng)效率。根據(jù)張并立（2001）的研究結(jié)果，在工業(yè)硅的冶煉之中，煤炭作為還原劑是可行的，但是選用煤炭的時候，要注意煤炭的物理性質(zhì)，需要是無裂紋、無光澤、呈暗黑色，質(zhì)地比較堅硬，棱角分明，煤炭無粘結(jié)，熱介過程無膠質(zhì)體產(chǎn)生。其利用煤炭代替木炭作為還原劑用于撫順鋁廠5000KVA單相硅爐，經(jīng)過技術(shù)改造能夠成功冶煉工業(yè)硅。而在冶煉化學(xué)級金屬硅方面，鄒學(xué)柏，彭達(dá)，梁躍云（2007）近年來開展了以煤代炭冶煉化學(xué)級金屬硅的試驗，在于木炭條件完全相等的情況下，實(shí)現(xiàn)了煤炭完全取代木炭冶煉化學(xué)劑金屬硅，而且在冶煉的過程中，爐況非常正常，產(chǎn)量也穩(wěn)定，這說明，以煤代炭冶煉化學(xué)級金屬硅法是完全可行的，它為減少國家森林資源消耗、為企業(yè)節(jié)能降耗提高利潤提供了技術(shù)保障。將煤代替木炭應(yīng)用于化學(xué)劑金屬硅，需要加強(qiáng)工藝控制，以確保煤炭與木炭之間的差異不會對化學(xué)級金屬硅的冶煉產(chǎn)生太多的負(fù)面影響。首先，要控制好煤炭的選擇。在上個世紀(jì)90年代后期，我國開始用精洗煤取代木炭作為還原劑生產(chǎn)工業(yè)硅并且取得了成功，到了本世紀(jì)逐漸推廣開來之后，我國開展完全用煤炭取代木炭作為還原劑生產(chǎn)金屬硅的嘗試。然而，現(xiàn)在我國的還原劑煙煤的灰分含量基本上都在3%以上，而在國外，煙煤的灰分含量則基本上可以控制在1%左右。為了控制灰分含量，而可以選擇化學(xué)方法對煙煤進(jìn)行精選，從而得到氯化鐵含量低于0.1%的精煤，精煤比電阻很高，化學(xué)活性很好，反應(yīng)能力也較強(qiáng)。其次，保證電極的穩(wěn)定性。在煤炭代替木炭冶煉化學(xué)級金屬硅的反應(yīng)過程中，電極底部一直在消耗，電極底端的位置也會逐步上升，離爐底也會越來越遠(yuǎn)，電流如果供應(yīng)不足，就會使得還原反應(yīng)進(jìn)行出現(xiàn)問題，無法保證金屬硅的純度。因此，為了保證電極的穩(wěn)定，確保在煤炭代替木炭冶煉化學(xué)級金屬硅的反應(yīng)過程能夠持續(xù)進(jìn)行，要將電極穩(wěn)定地較深地插入到爐料之中，從而使得反應(yīng)能夠穩(wěn)定進(jìn)行，出現(xiàn)結(jié)塊的時候要及時的搗碎，改善爐料通氣性，確保反應(yīng)的穩(wěn)定性。再次，合理選用爐料疏松劑。由于煤炭冶煉容易燒結(jié)，爐料透氣性不如使用木炭，因此要合理的選擇使用爐料疏松劑，包括木屑、玉米芯、甘蔗渣等。疏松劑用的多了會造成爐料體積增大，容易刺火、塌料，如果用少了就難以改善通氣效果，造成冶煉效果不佳。因此，用量需要合理選擇。隨著我國將煤炭用于替代木炭冶煉化學(xué)級金屬硅的嘗試的不斷進(jìn)行，對于何種物理參數(shù)的煤炭能夠產(chǎn)生更好的冶煉效果，也總結(jié)出了非常多的經(jīng)驗。比如，對于煤的具體物理參數(shù)，有學(xué)者認(rèn)為冶煉化學(xué)級金屬硅對于精煤的要求，有如下幾項：（1）揮發(fā)分＞25%~40%；（2）固定碳＞55%；（3）灰分＜5%，其中三氧化二鐵＜0.3%，三氧化二鋁＜0.7%，一氧化鈣＜0.4%；（4）粘結(jié)指數(shù)大于85。同時，對于在實(shí)際的冶煉過程中的工藝控制，也有了一定的進(jìn)步，具體包括了對硅爐的參數(shù)選擇，包括了電極直徑、極心圓直徑、爐膛直徑及爐膛深度等等，除此之外，對于不同的用煤數(shù)量對應(yīng)應(yīng)該選擇的操作電阻也有了具體的參數(shù)。

我國當(dāng)前關(guān)于煤炭應(yīng)用于化學(xué)級金屬硅的冶煉工藝的研究已經(jīng)有了長足的進(jìn)步，并且已經(jīng)能夠在實(shí)際生產(chǎn)中依靠煤炭取代木炭生產(chǎn)化學(xué)級金屬硅，如果技術(shù)過關(guān)、操作得當(dāng)，產(chǎn)品質(zhì)量不僅不受太大影響，而且爐況也相當(dāng)容易控制。但是，我們也應(yīng)該看到，這一工藝還有不少細(xì)節(jié)問題需要進(jìn)一步的深入研究，包括如何控制煙煤的質(zhì)量，如何更好地提高冶煉的穩(wěn)定性，如何進(jìn)一步優(yōu)化和提高冶煉水平等等，這些問題都值得我們深入的思考。

本文作者：劉子賢楊明工作單位：安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

篇10

關(guān)鍵詞 金屬腐蝕 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 隔離 

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：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 

腐蝕是金屬材料與周圍環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)而導(dǎo)致材料的破壞或變質(zhì)。每年腐蝕損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%～4%，發(fā)達(dá)國家每年腐蝕損失高達(dá)7000億美元。 

雖然金屬腐蝕有多種形式，但是，它們的腐蝕機(jī)理是共同的。 

一般金屬，例如鐵，由于化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在自然界一般以化合態(tài)存在，通過金屬冶煉，將其從化合態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài)，例如，冶煉鋼鐵就是用一氧化碳將鐵礦石中的氧化鐵還原為鐵原子。而鐵的腐蝕與鐵的冶煉相反，是將鐵原子氧化為鐵離子，其它金屬的腐蝕都是這個過程，即 → 

這個過程又分為兩種情況： 

（1）化學(xué)腐蝕 

金屬與其周圍的干燥氣體接觸，例如，、、等等；或者與非電解質(zhì)溶液接觸，例如石油，這些非電解質(zhì)溶液里含有硫的化合物。金屬與這些干燥氣體或非電解質(zhì)溶液直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成為氧化態(tài)而被腐蝕了。 

（2）電化學(xué)腐蝕 

發(fā)生電化學(xué)腐蝕的必要條件是構(gòu)成原電池，即有正極和負(fù)極，電解質(zhì)溶液，這三者構(gòu)成一個電路。金屬就會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。一般可分為兩種情況： 

①析氫腐蝕，以鐵為例。在酸性較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液中，鐵原子為負(fù)極，一個鐵原子失去兩個電子，成為亞鐵離子，即 2 = 

電解質(zhì)溶液中的兩個氫離子獲得兩個電子，成為一個氫氣分子，在正極上放出，即2 + 2 = 

總反應(yīng)為 + 2 = + 

②吸氧腐蝕，仍然以鐵為例。電解質(zhì)溶液呈弱酸性或中性，負(fù)極：24 = 2；正極： + 2 + 4 = 4。 

總反應(yīng)：2 + + 2 = 

4 + + 2 = 4 

2 = · + （） 

理解了金屬腐蝕的機(jī)理，還要了解影響金屬腐蝕的主要因素。內(nèi)部主要因素有：（1）金屬的性質(zhì)，金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位越高，金屬越不容易腐蝕。（2）金屬含有雜質(zhì)，會降低金屬耐蝕性，但是，加入某些合金元素，可以提高金屬耐蝕性能。（3）金屬組織結(jié)構(gòu)不同，耐蝕性能也不同。（4）金屬受力時，拉應(yīng)力引起應(yīng)力腐蝕；交變載荷引起腐蝕疲勞。（5）在多數(shù)情況下，粗糙的金屬表面比光滑的表面容易腐蝕。 

外在因素有：（1）介質(zhì)的酸堿性對不同金屬有不同的影響。一般是酸性越強(qiáng)，金屬越容易腐蝕。兩性金屬，在酸或堿中都有腐蝕性。鋁在濃硝酸中，表面生成一層致密的氧化膜而耐腐蝕。鉛在稀硫酸中表面生成難溶的硫酸鉛而耐腐蝕。鐵、鎂、鎳、鎘等金屬，表面的保護(hù)膜難溶于堿而溶于酸，在酸中易腐蝕。（2）介質(zhì)中的有害雜質(zhì)，會加速金屬的腐蝕。（3）金屬在中性鹽溶液的腐蝕，一般是隨濃度增加而加快，達(dá)到一最高點(diǎn)后，又逐漸降低。（4）介質(zhì)的溫度升高，使反應(yīng)速度增加，促進(jìn)溶液的對流和擴(kuò)散，加快腐蝕速度。（5）壓力的增加，引起設(shè)備的應(yīng)力增加，也會使氣相介質(zhì)中的一些物質(zhì)溶于液相中，都會使腐蝕加快。（6）介質(zhì)的流速增加，沖刷金屬表面，破壞金屬表面膜，腐蝕產(chǎn)物脫落，不斷更新金屬表面溶液而使腐蝕加快。 

在理解了金屬腐蝕的機(jī)理和了解了影響金屬腐蝕的主要因素基礎(chǔ)上，就容易理解防止金屬材料腐蝕方法了。 

從外在因素方面主要方法如下：（1）通過對液體加熱除去水中溶解的氧。（2）調(diào)整酸性介質(zhì)中的酸堿度，使溶液呈中性或弱堿性，以降低對金屬材料的腐蝕性。（3）用各種氣固、液固分離法，脫出介質(zhì)中的固體顆粒，減少磨損腐蝕。（4）在腐蝕性介質(zhì)中添加緩蝕劑。緩蝕劑因氧化作用，使金屬表面鈍化。緩蝕劑能與介質(zhì)中的有關(guān)離子反應(yīng)，并在金屬表面形成防腐蝕的沉淀膜，不過，該膜致密性較差。緩蝕劑被吸附在潔凈的金屬表面，可以改變金屬的表面性質(zhì)而防止腐蝕。使用更多的是用覆蓋層把腐蝕性介質(zhì)與金屬表面隔離開來。 

涂料覆蓋于金屬表面并能形成牢固附著的連續(xù)薄膜物質(zhì)，把腐蝕性介質(zhì)與金屬表面隔離開來。其作用主要有三個：屏蔽作用，涂層將金屬與環(huán)境隔離開；緩蝕作用，涂料內(nèi)部金屬氧化物與金屬反應(yīng)，使金屬表面鈍化，同時一些油料在金屬皂催化作用下生成降解產(chǎn)物，起延緩金屬基體腐蝕的作用；電化學(xué)保護(hù)作用，涂料中摻入比鐵更活潑的金屬，一旦化學(xué)介質(zhì)穿透涂層接觸金屬，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，比鐵活潑金屬腐蝕，鐵被保護(hù)起來。 

電鍍基于電解原理，將被電鍍金屬置于電解池中，被電鍍金屬與直流電源負(fù)極相連，電解池中含有鍍層金屬離子，在外電流作用下，在被電鍍金屬表面形成與金屬牢固結(jié)合的覆蓋層，可以有效地防止腐蝕。 

電泳是把金屬材料浸入含有覆蓋金屬材料表面的金屬微粒的液體介質(zhì)中，例如鎳，然后在金屬材料與液體中的另一電極之間通入直流電，鎳將沉積在金屬材料表面形成覆蓋層。 

熱噴涂是將熔融狀態(tài)的金屬霧化，并連續(xù)噴射在金屬制品表面上，例如，將鋅霧化，噴涂在鐵制品表面，形成牢固而致密的覆蓋層。 

化學(xué)熱處理是將金屬制品放入含有鍍層金屬或其化合物的粉末混合物或熔鹽浴或蒸汽中，鍍層金屬或其化合物熱分解或還原等析出的金屬原子和非金屬原子，在高溫下，擴(kuò)散于金屬制品中，形成合金或化合物覆蓋層。 

磚板襯里是在金屬設(shè)備內(nèi)壁，以耐腐蝕膠泥襯砌磚板，將腐蝕性介質(zhì)與金屬設(shè)備隔離開來。膠泥起粘接磚板的作用，要注意各種膠泥和各種磚板的性能特征以及具體的腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，將它們的優(yōu)良性能組合起來，從而達(dá)到真正防止金屬腐蝕的目的。 

橡膠耐化學(xué)腐蝕，具有高彈性、耐磨蝕、適應(yīng)交替變形及溫度變化等優(yōu)良特性。選取一定厚度的片狀耐蝕橡膠材料，貼合在金屬設(shè)備內(nèi)壁上，形成連續(xù)完整的保護(hù)覆蓋層。 

玻璃鋼襯里是將玻璃鋼糊在金屬設(shè)備的內(nèi)壁上而隔離，其耐腐蝕性取決于該塑料中所用樹脂的耐腐蝕性和施工方法。 

聚氯乙烯塑料襯里是將聚氯乙烯塑料固定在金屬設(shè)備內(nèi)壁上而隔離。 

用電化學(xué)防止金屬材料腐蝕的很多，只介紹兩種：（1）外加電源法：被保護(hù)設(shè)備接直流電源正極，輔助陰極浸入設(shè)備內(nèi)的電解質(zhì)溶液中，接直流電源負(fù)極。由于外加電源正極遠(yuǎn)高于被保護(hù)設(shè)備材料的電極電位，使被保護(hù)設(shè)備電位升高，產(chǎn)生較大初始電流，迅速達(dá)到設(shè)備的致鈍電流，使被保護(hù)設(shè)備鈍化。（2）外加電流法：被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源負(fù)極相連，依靠外加陰極電流，使設(shè)備負(fù)電性提高，電極電位變負(fù)。設(shè)備上的陰極電流使原來的腐蝕平衡電流增加，而設(shè)備上的陽極電流則減小，即腐蝕速度降低。進(jìn)一步減少陽極電流，則可以使設(shè)備終止腐蝕。

大多數(shù)工業(yè)用的金屬及鍍層金屬(如鐵、鋅、鋁、錫、鉛、鎂等及其合金)均可通過形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜來保護(hù)其表面。用于提高耐蝕性的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)主要有鉻酸鹽鈍化和磷化等。其中經(jīng)鉻酸鹽鈍化處理過的鍍鋅鋼板表面形成一層致密的鉻/基體金屬的混合氧化物膜層，由于該膜層具有自修復(fù)性，因而耐蝕性很高。但鉻酸鹽中六價鉻屬極毒性物質(zhì)且易致癌，鈍化處理過程中產(chǎn)生的氣霧及生產(chǎn)中的廢水排放對生物體及環(huán)境都有嚴(yán)重危害。因此，取代六價鉻的無鉻處理工藝技術(shù)及開發(fā)新的替代性環(huán)境友好型鈍化產(chǎn)品，已成為金屬表面處理業(yè)所共同面臨的難題。

一、無鉻鈍化處理技術(shù)

1.鉬酸鹽、磷／鉬酸鹽鈍化處理

鉬與鉻同屬ⅥA族，是一種有希望替代鉻酸鹽的物質(zhì)。鉬酸鹽早已廣泛用作鋼鐵及有色金屬的緩蝕劑和鈍化劑。英國Loughborough大學(xué)的Bijimi等研究了鉬酸鹽鈍化處理過程中的電化學(xué)特性和鋅表面的化學(xué)浸泡處理。在腐蝕試驗中，鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性不如鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜。近年來的研究表明在磷/鉬酸鹽鈍化液中摻雜有機(jī)/無機(jī)緩蝕劑，能更進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性。宮麗等采用在鉬酸鹽鈍化液中加入適量H3PO4、SiO2、Ti(Ⅳ)鹽等添加劑，對鉬酸鹽鈍化膜改性的Mo-P-Si-Ti復(fù)合鈍化膜，并討論了鈍化膜的成膜機(jī)理和防蝕機(jī)理。

2.硅酸鹽鈍化處理

硅酸鹽處理具有成本低、鈍化液穩(wěn)定性好、使用方便、無毒、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但耐腐蝕性能較差。為了增強(qiáng)膜層耐蝕性，鈍化液中常加入一些有機(jī)促進(jìn)劑，如水溶性陰離子型丙烯酸胺、硫脲等化合物。

3.稀土鹽鈍化處理

金屬的稀土鈍化處理方法通常比較簡單，一般只要將金屬置于含稀土離子的溶液中，浸泡一段時間（化學(xué)浸泡法）或?qū)⒔饘僮鳛殛帢O通電極化（陰極極化法），便可使金屬鈍化，即在金屬表面形成稀土鈍化膜，鈍化過程的工藝條件對稀土轉(zhuǎn)化膜的形成及其性能有很大影響。

（1）化學(xué)浸泡法?；瘜W(xué)浸泡法即將金屬置于含稀土離子的溶液中，浸泡一段時間完成鈍化的方法。鈍化時所用的鈍化處理溶液有兩類：一類是單一的稀土鹽溶液(有時含有NaCl)；另一類是溶液中除含有稀土鹽外，還含有強(qiáng)氧化劑和成膜促進(jìn)劑或輔助成膜劑等添加物。

（2）陰極極化法。陰極極化法是將置于稀土鹽溶液中的金屬工件作為陰極，進(jìn)行陰極極化處理的方法。該方法能在較短時間內(nèi)使金屬表面形成稀土轉(zhuǎn)化膜。但陰極極化處理時有氫氣析出，使轉(zhuǎn)化膜出現(xiàn)較多微孔，且與金屬層的結(jié)合強(qiáng)度低，進(jìn)而導(dǎo)致稀土轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性下降。陰極極化法處理后得到的稀土轉(zhuǎn)化膜耐蝕性低于化學(xué)浸泡法，因此陰極極化法應(yīng)用很少。

4.鎢酸鹽、鈦、鋯、鉿系鈍化處理

含鋯溶液代替鉻酸鹽用于鋁基表面的預(yù)處理已被確認(rèn)，鋯基無鉻鈍化液也可處理鋅基表面，作為涂漆的前處理，而一般不作為最終處理。鋯基無鉻鈍化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。鋯系處理鋁合金的耐腐蝕能力同鉻酸鹽接近。

5.硅烷鈍化處理

硅烷特殊的結(jié)構(gòu)特征決定了它可以與金屬形成Si-O-Me(Me表示金屬)化學(xué)結(jié)合鍵，從而可以提高涂層與金屬基體的化學(xué)結(jié)合力。

以硅烷為主的金屬表面防銹技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：工藝過程簡單，無毒、無污染，適用范圍廣，成本低，防腐效果優(yōu)于傳統(tǒng)的磷化、鈍化工藝，經(jīng)硅烷處理過的金屬表面對有機(jī)涂層的膠粘性能優(yōu)異。如能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必將對金屬材料表面處理行業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響。

二、硅烷偶聯(lián)劑簡述

偶聯(lián)劑是一種重要的、應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛的處理劑，主要用作高分子復(fù)合材料的助劑。偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯(lián)劑、欽酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酷偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑等。其中，硅烷偶聯(lián)劑(Silane coupling agents，簡稱“SCA”或“硅烷”)是應(yīng)用最早、最廣泛的偶聯(lián)劑，它發(fā)展至今已有近70年的歷史?，F(xiàn)在，硅烷偶聯(lián)劑基本上適用于所有無機(jī)材料和有機(jī)材料的連接表面，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車、航空、電子和建筑等行業(yè)中。

三、金屬表面硅烷化的研究進(jìn)展

硅烷偶聯(lián)劑并非一種新材料，但其用于金屬防腐和金屬材料表面預(yù)處理中卻是一個新興的領(lǐng)域。以硅烷偶聯(lián)劑為主的金屬表面防銹技術(shù)能滿足以下幾個要求：

化學(xué)藥品和處理步驟經(jīng)濟(jì)合理；

無環(huán)境污染；