輕金屬冶金學(xué)A

一、課程說明

課程編號：050132Z10

課程名稱：輕金屬冶金學(xué)A/LightMetalsMetallurgyA

課程類別：選修

學(xué)時/學(xué)分：48/3

先修課程：無機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、冶金原理

適用專業(yè)：冶金工程

教材、教學(xué)參考書：

1、楊重愚.輕金屬冶金學(xué).冶金工業(yè)出版社，2001.

2、劉業(yè)翔.現(xiàn)代鋁電解.冶金工業(yè)出版社，2008.

3、徐日瑤.金屬鎂生產(chǎn)工藝學(xué).冶金工業(yè)出版社,2002.

二、課程設(shè)置的目的意義

本課程系冶金工程專業(yè)開設(shè)的有關(guān)輕金屬冶金方向的主修專業(yè)課程，其目的

是通過教學(xué)和專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握鋁和鎂等主要輕金屬冶金的基本

原理，掌握氧化鋁、鋁電解和鎂冶煉的方法、基本工藝流程和工藝設(shè)備，初步掌

握輕金屬冶金的實(shí)驗(yàn)研究方法，為今后從事輕金屬冶金及相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)、科研

和設(shè)計等工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、課程的基本要求

知識要求：按照本專業(yè)培養(yǎng)要求，本課程的重點(diǎn)是氧化鋁生產(chǎn)工藝、鋁的熔

鹽電解以及金屬鎂與鎂鹽的生產(chǎn)原則流程。各部分內(nèi)容重點(diǎn)、深廣度以及能力、

素質(zhì)培養(yǎng)的具體要求為：1）氧化鋁部分主要介紹拜爾法和燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁。

重點(diǎn)講解拜爾法生產(chǎn)重要理論依據(jù)Na2O-Al2O3-H2O系相圖，以相圖為基礎(chǔ)展開

講解構(gòu)成拜爾法生產(chǎn)的各個工序，即溶出、稀釋、分解與蒸發(fā)。生產(chǎn)上如何實(shí)現(xiàn)

將氧化鋁從礦石中提取出來；對■燒結(jié)法部分主要介紹燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的特點(diǎn)、

適用性及其與拜爾法的區(qū)別與聯(lián)系。重點(diǎn)講述燒結(jié)、熟料溶出、脫硅和碳分等四

個主要工序。在講解過程中理論和概念交代清楚，工藝過程的影響因素留給學(xué)生

自學(xué)。2）鋁電解部分重點(diǎn)介紹鋁電解質(zhì)熔鹽物理化學(xué)性質(zhì)、鋁電解電極過程、

電流效率與電能效率、鋁電解槽結(jié)構(gòu)、工藝管理原則以及原鋁精煉與再生。對電

解生產(chǎn)操作、輔助材料（碳素材料、冰晶石及氟化鹽生產(chǎn)）和鋁冶煉新工藝僅做

一般性介紹。3）鎂冶金部分重點(diǎn)介紹硅熱法生產(chǎn)金屬鎂的原理、無水氯化鎂的

制備以及鎂鹽生產(chǎn)原則流程，對電解法煉鎂僅做一般性介紹。

能力：通過本課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，掌握鋁、鎂等主要輕金屬冶金的基本原理和

方法，掌握氧化鋁生產(chǎn)、鋁電解和鎂冶煉的工藝流程和設(shè)備，通過專業(yè)課實(shí)驗(yàn)初

步掌握輕金屬冶金的實(shí)驗(yàn)研究方法;針對現(xiàn)行鋁、鎂冶金工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題,

具備初步分析解決問題能力。

素質(zhì)：通過課程中的分析、討論與辯論來培養(yǎng)分析溝通交流素質(zhì)，培養(yǎng)基礎(chǔ)

理論知識的應(yīng)用技能；通過課外導(dǎo)學(xué)的模式，提升自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識,

形成不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展素質(zhì)。

四、教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)難點(diǎn)及教學(xué)設(shè)計

總學(xué)時分配

學(xué)講課教學(xué)難教學(xué)方案設(shè)計（含教

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容實(shí)教學(xué)重點(diǎn)

時（含研去學(xué)方法、教學(xué)手段）

踐

討）

第1章輕金屬屬教學(xué)思路：采取歸納

輕金屬性，鋁資源對比法進(jìn)行教學(xué)。

氧化鋁

冶金緒的種類,氧教學(xué)模式：課前導(dǎo)

220輕金屬冶金共性生產(chǎn)流

論、氧化化鋁生產(chǎn)流學(xué)、課堂講授、課外

程構(gòu)建

鋁生產(chǎn)程的構(gòu)建原閱讀，專題討論、專

概論則題分析等方式。

教學(xué)思路：通過物理

化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

合，結(jié)合過程的基本

第2章

鋁酸鈉溶液性質(zhì)的原理，通過現(xiàn)場教學(xué)

鋁酸鈉

的性質(zhì)；鋁意義及了解鋁酸鈉溶液性

溶液性220性質(zhì)與結(jié)構(gòu)

酸鈉溶液的與結(jié)構(gòu)質(zhì)與結(jié)構(gòu)；

質(zhì)與結(jié)

結(jié)構(gòu)的關(guān)系教學(xué)模式：課前導(dǎo)

構(gòu)

學(xué)、課堂講授、課外

閱讀、專題分析等方

式。

第3章拜爾法生產(chǎn)氧化鋁

教學(xué)思路：通過物理

化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

合，結(jié)合過程的基本

原理，通過現(xiàn)場教學(xué)

了解拜耳法循環(huán)過

3.1節(jié)拜耳法

Na2O-A12O3-H2O程，講述平衡狀態(tài)

拜爾法拜爾法循環(huán)220循環(huán)的

系平衡狀態(tài)圖圖、啟發(fā)討論循環(huán)的

循環(huán)建立

建立；

教學(xué)模式：課前導(dǎo)

學(xué)、課堂講授、課外

閱讀、專題分析等方

式c

教學(xué)思路：通過物理

化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

鋁土礦中的合，結(jié)合過程的基本

3.2節(jié)主要雜質(zhì)礦原理，通過現(xiàn)場教學(xué)

鋁土礦物；雜質(zhì)礦了解鋁土礦溶出過

溶出體

溶出過物反應(yīng)行220雜質(zhì)礦物的影響程基本原理，講授礦

系構(gòu)建

程基本為；雜質(zhì)礦物反應(yīng)行為+啟發(fā)討

原理物副作用的論調(diào)控措施；

消除教學(xué)模式：原理部分

采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

總學(xué)時分配

學(xué)講課教學(xué)難教學(xué)方案設(shè)計（含教

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容實(shí)教學(xué)重點(diǎn)

時（含研山學(xué)方法、教學(xué)手段）

踐

討）

式進(jìn)行。

教學(xué)思路，采用啟發(fā)

式教學(xué)，通過簡單回

3.3節(jié)顧原理，啟發(fā)討論滿

拜耳法溶出

拜耳法工藝原足原理的工藝措施

工藝；溶出

溶出工溶出工藝分類、分理與裝（經(jīng)濟(jì)性和可操作

漿液沉降分220

藝與赤離洗滌的作用備措施性）；

離；赤泥洗

泥分離的協(xié)同教學(xué)模式：課前導(dǎo)

滌和外排

洗滌學(xué)、課堂講授、課外

閱讀、案例分析等方

式。

教學(xué)思路：采取歸納

對比法進(jìn)行教學(xué)。以

晶種分解工產(chǎn)品控制為目標(biāo)，在

多

3.4節(jié)種

藝制度；結(jié)講授原理的基礎(chǔ)上，

子

鋁酸鈉行

晶率的主要討論出砂狀氧化鋁

的

2粒子行為機(jī)理協(xié)

溶液晶20幾種分解方法；

調(diào)

影響因素；控

種

分解過程粒教學(xué)模式：課前導(dǎo)

分解

子行為學(xué)、課堂講授、課外

閱讀、案例分析等方

式。

教學(xué)思路：通過物理

化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

過程

種分母液蒸節(jié)合，結(jié)合過程的基本

及

能

發(fā)的目的；與原理，通過現(xiàn)場啟發(fā)

3.5節(jié)

統(tǒng)

能

蒸發(fā)工藝；系式教學(xué)了解母液種

種分母蒸發(fā)過程的作用

0的

11關(guān)

結(jié)晶渣苛化耗分基本原理，

液蒸發(fā)

及其影響因系教學(xué)模式：原理部分

素采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

式進(jìn)行。

教學(xué)思路：采用啟發(fā)

式教學(xué)，呼應(yīng)砂狀氧

燃燒目的；物相與

3.6節(jié)化鋁質(zhì)量控制；

燃燒過程物燃燒過程物相轉(zhuǎn)產(chǎn)品性

產(chǎn)品煨教學(xué)模式：課前導(dǎo)

110變能的關(guān)

相變化；,墩學(xué)、課堂講授、課外

燒系

燒工藝設(shè)備閱讀、案例分析等方

式。

第4章石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁

教學(xué)思路：采取歸納

4.1節(jié)對比法進(jìn)行教學(xué)，重

燒結(jié)法發(fā)展

燒結(jié)法點(diǎn)對比拜耳法,講授

歷程；燒結(jié)雜質(zhì)礦鋁硅分離原理，啟發(fā)

概況與燒結(jié)過程主要反

法220物的作討論熟料配方原則

熟料燒或

原理；用教學(xué)模式：課前導(dǎo)

結(jié)過程

主要工序?qū)W、課堂講授、課外

反應(yīng)向讀，專題討論、專

題分析等方式。

4.2節(jié)熟料燒結(jié)過講授主要反應(yīng)，啟發(fā)

二次反

熟料燒程主要化學(xué)討論二次反應(yīng)控制

熟料溶出過程主應(yīng)機(jī)理

結(jié)工藝反應(yīng).22措施

0要反應(yīng)及其抑

主要影品因教學(xué)思路：通過物理

與熟料制

溶出素；熟料溶化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

總學(xué)時分配

學(xué)講課教學(xué)難教學(xué)方案設(shè)計（含教

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容實(shí)教學(xué)重點(diǎn)

時（含研山學(xué)方法、教學(xué)手段）

踐

討）

出過程主要合，結(jié)合過程的基本

反應(yīng)；副反原理，通過現(xiàn)場啟發(fā)

應(yīng)及其控制式教學(xué)了解熟料燒

措施結(jié)工藝與熟料溶出，

教學(xué)模式：原理部分

采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

式進(jìn)行。

教學(xué)思路：采用啟發(fā)

式教學(xué)，重點(diǎn)講授脫

4.3節(jié)脫硅目的；硅過程原理和意義，

啟發(fā)討論減少鋁1可

鋁酸鈉主要脫硅反二段脫

粗液脫硅主要反頭率的措施，從而引

粗液脫應(yīng)、機(jī)理及110硅流程

應(yīng)及其機(jī)理出二段脫硅流程；

構(gòu)建

硅影響因素；教學(xué)模式：原理部分

過程脫硅工藝采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

式進(jìn)行。

教學(xué)思路；以歸納法

進(jìn)行本章教學(xué)，重點(diǎn)

碳分作用及回顧種分過程粒子

4.4節(jié)

原理；主要作用，討論碳種分的

鋁酸鈉碳分過相似性，后發(fā)討論碳

影響因素；

溶液碳110碳酸化分解原理程粒子分過程產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)

粒子行為及

酸化分作用櫛冷理

產(chǎn)品質(zhì)量控教承模卜原理部分

解

制采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

式進(jìn)行。

第5章聯(lián)合法4上產(chǎn)氧化鋁及被鐵鈣冶金

教學(xué)思路：采用后發(fā)

式教學(xué)，以資源劣質(zhì)

合法

聯(lián)

化為引子，以減少物

程中

5.1節(jié)串聯(lián)法；并流

質(zhì)消耗為目的，啟發(fā)

耳法

聯(lián)合法聯(lián)法；混聯(lián)拜

聯(lián)合法流程的意討論聯(lián)合法流程構(gòu)

燒結(jié)

生產(chǎn)氧和

法：聯(lián)合流330建。

的作

義法

化鋁流程優(yōu)教學(xué)模式：原理部分

用

程分析缺點(diǎn)采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

式進(jìn)行。

教學(xué)思路：通過物理

化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

合，結(jié)合過程的范本

5.2節(jié)原理，通過現(xiàn)場啟發(fā)

被鎂鈣被鎂鈣冶金110流程簡介式教學(xué)了解鉞鎂鈣：

冶金教學(xué)模式：原理部分

采取課前導(dǎo)學(xué)、課堂

講授、專題討論的方

式進(jìn)行。

單

作

5.3節(jié)拜耳法生產(chǎn)元教學(xué)思路：從原理出

業(yè)

化

優(yōu)發(fā)，結(jié)合資源形勢，

堿法生氧化鋁中鋁

與

統(tǒng)

鋁硅分離方法和系系討論技術(shù)發(fā)展趨勢。

產(chǎn)氧化硅分離過優(yōu)

的

220化

統(tǒng)能源消耗教學(xué)模式：課堂教

協(xié)

鋁共性程；燒結(jié)法同學(xué)、課堂學(xué)術(shù)研討：

問題鋁硅分離過1）石灰的作用；2）

總學(xué)時分配

學(xué)講課教學(xué)難教學(xué)方案設(shè)計（含教

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容實(shí)教學(xué)重點(diǎn)

時（含研學(xué)方法、教學(xué)手段）

踐

討）

程；能源消低鋁硅比鋁土礦利

耗及對比用與赤泥減排；3）

高硫礦的處理。

鋁電解工業(yè)

發(fā)展歷程；

鋁

鋁電解槽及電解教學(xué)思路：從鋁電解

章

第

流

藝

6電解槽系工原理出發(fā)，采用討論

鋁

解

發(fā)

和

電

歹小鋁用炭程式教學(xué)，展開本章內(nèi)

鋁電解工藝及產(chǎn)

工

概

勢

趨

展

業(yè)素材料及其220容。

步

業(yè)現(xiàn)狀初

的

況生產(chǎn)；冰晶教學(xué)模式：課堂講

建

石及氨化鹽構(gòu)授，課上和課后討

生產(chǎn)；鋁冶論。

煉新工藝概

況

鋁電解質(zhì)概

述；鋁電解

質(zhì)熔度與相教學(xué)思路：通過物理

鋁

平衡；鋁電電解化學(xué)基礎(chǔ)知識的融

第7章

系合，結(jié)合過程的基本

體

解質(zhì)熔鹽結(jié)質(zhì)

鋁電解鋁電解質(zhì)組成與原理，通過現(xiàn)場啟發(fā)

構(gòu)；鋁電解與

計

設(shè)

質(zhì)的物質(zhì)的電導(dǎo)物理化學(xué)性質(zhì)的式教學(xué)了解鋁電解

30調(diào)

3質(zhì)

性

理化學(xué)率、離子遷關(guān)系質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)；

控

性質(zhì)移數(shù)、密度教學(xué)模式：課堂講

和粘度；鋁授，課.上、課后討論

電解質(zhì)表面與作業(yè)。

性質(zhì)和蒸汽

壓

電解質(zhì)組分教學(xué)思路：首先講授

極效

第8章陽

的分解電基本原理，然后啟發(fā)

理

機(jī)

鋁電解壓；鋁電解應(yīng)

鋁電解電極過程討論調(diào)控方法；

控

調(diào)

過程的陰極過程；330與

與副反應(yīng)教學(xué)模式：課堂講

法

電化學(xué)鋁電解陽極方

授，課上、課后討論

機(jī)理過程；陽極

效應(yīng)與作業(yè)。

概述；電流

效率的測

量；電流效

率降低的原

第9章因；電流效教學(xué)思路：采用啟發(fā)

鋁電解率影響因式教學(xué)，首先講授基

的電流素；鋁電解電流效率影響因鋁電解本原理，啟發(fā)討論鋁

效率、電槽的電壓平220素和電解槽電壓節(jié)能途電解節(jié)能途徑；

能效率衡：鋁電解與能量平衡徑教學(xué)模式：課堂講

與能量槽的能量平授，課上、課后討論

平衡衡方程式和與作業(yè)。

能量平衡計

算基礎(chǔ)；鋁

電解槽節(jié)能

途徑

總學(xué)時分配

學(xué)講課教學(xué)難教學(xué)方案設(shè)計（含教

章節(jié)教學(xué)內(nèi)容實(shí)教學(xué)重點(diǎn)

時（含研山學(xué)方法、教學(xué)手段）

踐

討）

整體結(jié)構(gòu)；

陰極結(jié)構(gòu)；

上部結(jié)構(gòu)；

第10章母線結(jié)構(gòu)；

現(xiàn)代預(yù)電氣絕緣；

教學(xué)思路：采取歸納

焙鋁電鋁電解槽破鋁電解

鋁電解槽的陰極對比法進(jìn)行教學(xué)，重:

解槽的損的特征、220槽破損

結(jié)構(gòu)、破損與維護(hù)點(diǎn)講授電解槽結(jié)構(gòu)，

結(jié)構(gòu)、破檢測與維機(jī)理

啟發(fā)討論電解槽破

損與護(hù)：鋁電解

損與維護(hù)

維護(hù)槽破損機(jī)

理；廢舊陰教學(xué)模式：

極內(nèi)襯處置

方法

鋁電解槽的

焙燒；鋁電教學(xué)思路：講授原理

鋁

電解

第11章解槽的啟與方法，視頻演示生

槽

燒

焙

鋁電解動；鋁電解產(chǎn)操作，啟發(fā)式討論

選

方

法

的生產(chǎn)槽的生產(chǎn)操鋁電解槽的焙燒、工藝管理思路；

自

擇

220與

操作與作：鋁電解啟動與自動控制教學(xué)模式：課前導(dǎo)

制

動

控

工藝槽的自動控學(xué)、課堂講授、課外

原

理

管理制;鋁電解閱讀，專題討論、專

槽的煙氣凈題分析等方式。

化

鋁的純度與

性能；原鋁教學(xué)思路：講授原理

精煉原理與

鋁口與方法，啟發(fā)式討論

第12章工藝；原鋁

的

質(zhì)原鋁再生的意義、問

原鋁精再生的意原鋁精煉與再生

去

220效題與趨勢：

義；再生鋁的主要工藝方法

法

煉與再方

教學(xué)模式：課堂講

生資源；再生

鋁的熔煉；授、分析探討以及課

再生鋁的精后作業(yè)。

教學(xué)思路：從中學(xué)的

鎂的基本性

鎂燃燒試驗(yàn)簡單回

質(zhì)，鎂的消

顧展開鎂的基本性

費(fèi)結(jié)構(gòu)，鎂

第13章鎂及鎂化合物的水氯鎂質(zhì)講解，從日常用品

化合物的分

鎂冶金性質(zhì)與應(yīng)用，水氯石脫水來及引出鎂化合物

類及應(yīng)用，220

學(xué)習(xí)的重要性。

結(jié)論主要含鎂原鎂石脫水原理