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铝灰在焙烧中变化及铝灰返电解槽实验地研究.pdf67页
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ResearchonAluminum Changes Processand AluminumDross Roasting
Adding totheElectrolyzer Chun ByBing Fu Supervisor：ProfessorGaofeng Northeastern University June2012
万方数据 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得
的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过
的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工
作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示
谢意。 学位论文作者签-匆"f l：研钝于阻比人l卜伺亚 ：、…l。：～ 日 期：
加fz．‘． 7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论
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学位论文作者签名：两陟 导师签名：
签字日期： 汕m∥， ，苔 签字日期： I
东北大学硕士学位论文 摘要 铝灰在焙烧中的变化及铝灰返电解槽的实验研究 摘要 铝灰渣是熔炼铝材过程中产生的溶渣和浮皮，每年产生的铝灰量相当可观，国内
外研究者致力于铝灰的回收利用，在铝灰渣的综合利用方面取得很大成就。本文的实
验研究希望能实现铝灰返电解槽的生产应用，实现铝厂中铝的循环利用，降低工厂的
生产成本。 本文对铝灰渣的焙烧特性进行了研究，并重点考察了其中主要物相在高温焙烧过
程中的含量
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2013秋季短期班――高考化学实验探究课
16:39:08 　来源：智康1对1
&&&&& 一、2013年北京高考化学实验51分，占化学半壁江山。
氨的检验，碳酸钠的碱性，吸氧腐蚀，石灰水试剂瓶出现白色固体等，考查实验事实的解释。容易。
考查沉淀的生成、转化。较难。
考查实验事实的解释，涉及平衡、氧化还原反应，氨水的电离等。中等。
氯代烃、醇的消去反应，考查实验思维，能够分析清楚产物乙烯中的其他成分及发生的反应。较难。
用含有少量的铝灰制备。考查常见及陌生方程式，分段沉淀，实验操作的目的，现象等。中等难度。
SO2与漂粉精的反应进行实验探究。较难。
&&&&& 由上表我们可见化学实验探究题在化学高考中的重要性，可以说实验题的答题情况直接决定高考的成败。
&&&&& 二、化学实验探究题的突破难点在哪里？
&&&&& 化学实验探究的取材来源于两部分：一是物质的性质，二是基本原理或理论。二者都是源于教材，但常常结合新信息、设置新情境进行考查。主要考查实验的基础知识、基本操作能力和。实验探究能力，而课本实验往往是考查实验探究题的载体，因此，课本实验的重要性不言而喻，但是课本实验在教材中的分布比较分散，学生掌握起来困难也比较大，探究题型综合性强，很多学生在这个题型突破有很大困难。
&&&&& 三、如何突破化学实验探究题？
实验基础知识
1）&常用仪器的主要用途和使用方法；
2）&实验的基本操作（过滤、分液、蒸发结晶、蒸馏、萃取）；
3）&化学品的安全使用和实验室一般事故的预防、处理方法；
4）&配制物质的量浓度溶液的方法及溶液pH的测定方法；
5）&常见气体的实验室制法（二氧化碳、氧气、氨气、乙烯、乙炔）；
6）&常见物质（包括离子）的检验、分离和提纯。
实验基础模型
1）&如何验证过氧化钠与水反应产物中含有过氧化氢？
2）&如何从海水中提取金属镁？
3）&如何从铝土矿制备铝及其化合物？
4）&如何探究浓硫酸与铜共热的反应产物？
5）&浓硝酸与铜的反应，一段时间后反应速率迅速增大的原因探究？
6）&如何探究乙烯实验室制备产物？
7）&乙酸乙酯的中实验室制备？
实验探究思维
1）&实验探究的思维要素是什么？
2）&如何运用&实验事实至上&的思维？
3）&培养&物质&&性质&&反应&为核心的思维？
4）&探究实验试题的考试思维是什么？
5）&为什么实验分析离不开连续反应与竞争反应的思维？
5&3经典试题解析
1）5年北京高考实验探究试题解析及规律是什么？
2）3年北京模拟考试优秀试题解析及规律是什么？
3）全国卷优秀试题解析及趋势是什么？
&&&&& 【课程报名】电话：400-810-2620 & 或选择
&&&&& 【上课地点】
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采用铝灰低温冶炼生成棕刚玉的过程及其优点
　　是以铝矾土、焦碳(无烟煤)为主要原料，在电弧炉内经高温冶炼而成，用它制成的磨具，适于磨削抗张较高的金属，如各种通用钢材、可锻铸铁、硬青铜等，也可制造高级耐火材料。
　　棕刚玉是由&-氧化铝晶粒构成的，被少量的玻璃状熔渣粘在一起，玻璃状熔渣绝大部分由二氧化硅、二氧化钦组成，&-氧化铝影响棕刚玉材料的硬度和熔点，玻璃状熔渣赋予棕刚玉韧性和抗破碎性。由于玻璃状熔渣在&-氧化铝中具有较低的溶解度，若二氧化硅过多，则会与氧化铝生成莫来石，降低棕刚玉的韧性;若二氧化钦过多，则会与氧化铝生成钦酸铝，造成&-氧化铝晶粒间出现裂纹，降低棕刚玉的强度。
　　铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，其主要成分为金属铝、三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁和氧化铁等。
　　由于铝灰中含有氧化铝，因此可以替代铝矾土用来制备棕刚玉，现有技术也有相关的论文发表和专利公开，但是由于其中含杂质特别是二氧化硅和氧化铁，因此需要使用大量的铁屑和碳粒来去除这两种杂质，导致最终生产的棕刚玉中碳、硅和铁的含量较高，氧化铝的含量较低，进而导致产品的强度、硬度和耐磨性能均较差。同时，由于铝灰中本身含有游离碳，这部分游离碳在冶炼过程中不会产生还原作用，仍然以游离碳的形式存留在棕刚中。当棕刚玉用于耐火材料中时，高温环境下这部分的游离碳氧化成气体排出，使得耐火材料出现起泡现象，极大地降低了耐高温性能和使用寿命。
　　为了解决现有技术使用铝灰生产的棕刚玉中杂质含量高、氧化铝含量低导致的性能较差问题，采用的技术方案为:使用铝灰低温冶炼生产棕刚玉的方法，采用处理过的铝灰与铁屑混合后冶炼即制得棕刚玉，所述冶炼的温度为℃，所述处理过的铝灰为电解铝产生的铝灰经过下述步骤处理后的产物：
　　（1）按重量比，将1份细度为150目以下的铝灰放入2-5份90-100℃的热水中并迅速转移至与外界相通的容器内放置6-10h，备用；
　　（2）将容器内的水排出，并加入与排出水量等重的90-100℃热水浸泡2-14h，浸泡期间保持水温为90-100℃，备用;
　　（3）将步骤（2）中的铝灰分离出来后用水漂洗，再使用真空过滤机过滤并将得到的铝灰烘干即可；
　　所述铁屑的加入量为处理过的铝灰重量的0. 5-4% 。
　　所述漂洗时水流的速度为3-6m/min。
　　所述真空过滤机过滤后的铝灰在80-110℃的条件下烘干至含水率低于20%。
　　采用铝灰低温冶炼生成棕刚玉冶炼过程中需注意以下几点：
　　（1）冶炼过程中，铝灰加入到水中，由于其中含有的氧化钙与水反应放出热量，使得温度保持在100℃左右，在此环境下，使铝灰中含有的微量金属铝氧化成氧化铝，使铝灰中含有的氨气溶于水中除去，氧化钙与水生成的氢氧化钙与氧化硅反应生成硅酸钙附着在氢氧化钙表面，结合后体积变大、密度变小，然后可以通过漂洗去除，这样就减少了氧化硅和氧化钙的含量，这样不仅降低了冶炼时的温度(℃即可冶炼，远低于常规冶炼时的2000℃要求)，冶炼时间也相应减少(大约6-8h即可)，降低了能耗，而且，由于减少了杂质氧化硅的含量，使得最终生产的棕刚玉韧性增加；
　　同时，在上述温度条件下放置一段时间之后，才能使铝灰中含有的游离碳借助于氨气散发的通道从铝灰内部逸出并沾附在铝灰的表面，随铝灰被真空过滤机过滤出来后，成为冶炼过程的还原剂，不仅在冶炼过程中不用加入碳，而且也降低了杂质碳含量，防止游离碳在高温条件下氧化成气体导致的起泡现象;适当延长放置时间和在放置时加入搅拌操作可以使游离碳的逸出更加彻底；
　　由于降低了原料铝灰中氧化硅的含量，使得冶炼时加入的铁屑量也相对减少，从而使产品棕刚玉中存留的铁量降低，提高了棕刚玉的强度。
　　（2）冶炼过程中，经过真空过滤机过滤后的铝灰需要烘干，以便于铝灰在冶炼时充分分散而不团聚，使其表面的游离碳充分参与反应，同时也使产品棕刚玉中氧化铝的分布更均匀。
　　（3）冶炼过程中，漂洗时的水流不宜过快，以防止大量游离碳被冲走，实验证明，水流的速度以3-6m/min为宜。
　　有益效果：使用铝灰低温冶炼生成棕刚玉的放大与现有技术相比具有以下优点：
　　1、由于采用上述方法对铝灰进行处理后再使用，去除了铝灰中的氨，防止设备的腐蚀，并使铝灰内部的游离碳转移并附着到铝灰表面作为还原剂参与反应，避免了外来碳源的引入，同时也使得产品中氧化铝的含量提高到96. 5%、含硅0. 95%、含铁0. 03%、含钦1. 65%，而对比例采用未经本发明处理的铝灰制得的棕刚玉中氧化铝的含量为94. 53%、含硅1. 49%,含铁0. 14%、含钦2. 42%，两者相对比，杂质硅含量降低了36%，大大提高了棕刚玉的韧性，杂质铁含量降低了78. 6%，杂质钦含量降低了31. 8%，大大提高了棕刚玉的耐磨性、强度和硬度；
　　2、由于铝灰中杂质特别是氧化硅和氧化钙含量的减少，使得冶炼时的温度降低至℃，冶炼时间也相应减少(大约6-8h即可)，降低了能耗；
　　3、由于采用上述方法降低了铝灰中的杂质含量，降低了铁屑的消耗，而且不消耗额外的碳，不仅减少了原材料的消耗，而且降低了成品中铁和碳的含量，防止由于碳含量高造成的高温下起泡现象，提高了产品的耐高温性能，检测后发现，使用本方法处理过的铝灰合成的棕刚玉中C含量为0. 13%，而对比例使用未经本方法处理过的铝灰合成的棕刚玉中C含量为0. 53%,碳含量降低了75. 5%。
本文标签：铝灰,棕刚玉,冶炼过程,优点
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氨气的喷泉实验体现了氨气的什么性质
[&&&& ]A．密度比空气小&& B．极易溶解于水 C．与水反应生成碱性物质&& D．氨气易液化
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科目：高中化学
以下有关氨及铵盐的叙述中，不正确的是（　　）A．铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用B．氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性C．实验室里常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取少量氨气D．氨具有还原性，一定条件下可与氧化性的物质如氧气发生反应
科目：高中化学
氨气的喷泉实验体现了氨气的什么性质（　　）
A、密度比空气小B、极易溶解于水C、与水反应生成碱性物质D、氨气易液化
科目：高中化学
来源：同步题
题型：单选题
有关氨气的叙述中正确的是
[&&&& ]A．NH3·H2O不稳定，故可以用来做喷泉实验 B．氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 C．氨气与氯化氢的反应体现了氨气的还原性 D．NH3液化放出大量的热，液氨不能用作制冷剂
科目：高中化学
氨气的喷泉实验体现了氨气的什么性质A．密度比空气小&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&& B．极易溶解于水& C．与水反应生成碱性物质&&&&&&&&& &&&&&& D．氨气易液化
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