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金属铝的冶炼方法范文1
关键词：人文教育；历史发展；传统文化；自然规律；社会责任
文章编号：1008-0546（2012）08-0050-02
中图分类号：G633．8
文献标识码：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．08．022
教育部颁定的《普通高中化学课程标准》指出：“在人类文化背景下构建高中化学课程体系，充分体现化学课程的人文内涵，发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用。”因此，人文教育将是新课改的核心内容之一。
什么是人文教育呢？人文教育的实质是人性的教育，旨在使学生增进对人与历史、人与文化、人与自然、人与社会的了解与把握，促使学生树立正确的人生观、价值观、世界观、道德观和审美观。所以人文教育是一种唤醒和引导，是“一个灵魂呼唤另一个灵魂”的过程。张文质老师说：人文精神是当代教育变革的价值背景和追求目标。教育要和生活融合，生活就是历史，就是文化，要尊重自然规律，要承担社会责任。
作为一名化学教师，笔者以《开发利用金属矿物》为例，谈一谈化学课堂与人文教育的融合。
一、对历史发展的渗透
在《开发利用金属矿物》中，金属冶炼的历史是课堂设计的重要线索之一。根据由古代到现代的顺序，金属冶炼的发展娓娓道来，课堂显得平滑顺畅，无突兀感。
1.炼铜：古法炼铜兴于商周时期。司母戊鼎是目前已发现的中国古代形体最大和最重的青铜器，在世界上也是罕见的，反映出商代青铜冶铸业具有极高水平。现藏于中国历史博物馆。
2.炼铁：春秋时期发明了冶炼生铁技术；西汉初懂得用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁；南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁。
3.炼铝：由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至19世纪上半叶，铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。1886年22岁的美国青年化学家霍尔发现了冰晶石（Na3AlF6），降低了Al2O3的熔点，电解法制铝成功，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿（主要成分是Al2O3，当然还有很多其他杂质）中冶炼铝的技术，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。
以历史发展的角度作为上课线索之一，学生在兴趣盎然、潜移默化中明白了人的价值所在。金属冶炼的发展史作为代表充分展示了人类社会的发展，充分体现了人的价值实现的过程。在课堂中贯彻这样的历史发展观，其实就是“以人为本”思想的展现。我们要让学生明白在分析思考和解决一切问题时，既要坚持运用历史的尺度，也要确立和运用人的尺度，关注人生活的世界和人的生存发展。
二、对传统文化的诉求
肖川教授认为教育是一种文化行为。虽然文化是内涵丰富的概念，有广义和狭义之分，但是在教师的教学行为中至少要尊重和力所能及的传授最基本的文化符号。笔者在授课中大量采用古典书籍中的冶金之法来串联金属冶炼的整个知识脉络。如：
1.炼铜：西汉古籍《淮南万毕术》上就有“曾青得铁，则化为铜”的记载。《宋史·食货志》记有浸铜之法：“以生铁锻成薄片，排置胆水槽中，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤煤，取刮铁煤入炉，三炼成铜。大率用铁二斤四两，得铜一斤。饶州兴利场、信州铅山场各有岁额，所谓胆铜也。”
2.炼铁：焦炭至迟于明代已用于炼铁。方以智《物理小识》说：“煤则各处产之，奥者烧焙而闭之成石，再凿而入炉曰礁，可五日不绝灭，煎矿煮石，殊为省力。”李诩《戒庵老人漫笔》也说到：“炼焦炭，备冶铸之用”。
3.炼汞：司马迁在其《史记·秦始皇本纪》中也曾说：“葬始皇哪山。始皇初即位，穿治邮山……以水银为百川江河大海，机相灌输，上具天文，下具地理。”我国有汞的记载已达3000多年，战国初期（公元前5世纪）发明了金（银）汞齐鎏金（银）的技术，可见当时已能制作汞齐。我国汉代魏伯阳《参同契》和晋代葛洪《抱朴子》等著作中有记载，宋代《金华冲碧丹经秘旨》和明代的《天工开物》均叙述了炼汞技术和设备。
肖川教授认为人文教育必须包括“对于古典文化有相当的积累，理解传统、并具有历史意义，能够守经答变，返本开新”。或许大家认为化学和传统文化毫不相干，但我国古代许多著作都详细记载过化学相关的知识，如冶金之法。因此，化学知识也应该是传统文化的一部分。所以我们有责任让学生了解宋应星的《天工开物》、沈括的《梦溪笔谈》，因为它们也是中国传统文化璀璨的一页。
三、对自然规律的探寻
新课程标准要求“突破以学科为中心，实施知识整合的人本教育策略”，要求“改革学习方法，发展学生思维”。化学作为一门自然学科，最重要的是要教会学生尊重自然，尊重科学，能够有勇气探索自然规律。在对自然规律的探寻中形成自己的学习方法，提升研究和分析问题的能力。
本课的开始以学生已有的知识“氧化还原反应”为基础，提出了金属冶炼的本质是“用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属原子”。并结合金属冶炼的历史，要求学生探寻其中必然的原因：越活泼的金属越难冶炼，熔点越高的金属越难冶炼。学生自然生成了研究金属冶炼的角度——金属活动性（还原性），也理解铝热反应的使用范围。最后要求学生自己总结出金属冶炼的一般规律，如图：
四、对社会责任的认同
人文教育要求学生能够自觉地守护和践履社会的核心价值，诸如公平与正义。陶行知先生的生活教育理论是要让学生走出校门，走向社会。“从书本的到人生的，从狭隘的到广阔的，从字面的到手脑相长的，从耳目的到身心全顾的。”学生的发展必须兼顾到“对社会责任的认同”，例如我们要培养学生合作意识，环保意识，全球公民意识。
《开发利用金属矿物》就可以充分展示“我们共享一个地球”。本课开始展示了大量的矿物图片，让学生领略了自然的美丽和鬼斧神工，也让学生意识到保护自然的责任感。本课结尾带领学生讨论了“金属回收的方法”，旨在形成学生主动环保的意识，养成节约资源的习惯。课的开始和结尾遥相呼应，好像在不停的呼唤：我们只有一个地球。
人文，是一个动态的概念，包括了太多太多内容，我们的课堂不能一一言尽，但“驽马十驾，功在不舍”，只要我们在努力就不会虚无缥缈。
人文，是一种伟大的情怀，包含了太多太多感情，我们的课堂不能一一体验，但“千里之行，始于足下”，只要我们能体会就必然开花结果。
参考文献
［1］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验稿）［M］.北京：人民教育出版社，2003
［2］ 尹泳一，赵玉玮.论化学教育与人文教育的整合［J］.中学化学教学参考，2006，（5）：5-6
金属铝的冶炼方法范文2
1、铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。
2、铝与某些金属氧化物在高热条件下发生的反应。
3、铝热反应常用于冶炼高熔点的金属、并且它是一个放热反应其中镁条为引燃剂、氯酸钾为助燃剂。
4、铝热反应的原理是铝单质在高温的条件下进行的一种氧化还原反应、体现出了铝的强还原性。
（来源：文章屋网 ）
金属铝的冶炼方法范文3
关键词：低成本；精炼；外加电场；夹杂物
0.前言
当前全球钢铁行业产能过剩、钢材市场竞争残酷。钢铁产品正面临着被新型材料如铝、塑料、玻璃等替代的巨大压力和挑战。我国正处于钢铁工业结构的调整和优化的关键时期，随着经济危机的深化，各行各业对钢材产品的性价比提出了更严格的要求，现存冶炼工艺存在排放量大、高能耗、高成本的问题。因此要想在日趋激烈的钢材市场竞争中立于不败之地，钢铁企业必须尽快掌握钢材的低成本生产技术，做到节能减排、高效经济。本文结合一些研究成果对低成本冶炼新工艺及技术进行介绍，为降低冶炼成本提供思路。
1 二氧化碳用于低成本冶炼
1.1 二氧化碳作为炼钢过程的反应介质
二氧化碳在高温下具有弱氧化性，因此可以部分代替氧气作为炼钢过程中脱碳的反应介质。由于存在CO2 +C=2CO这个反应，直接气化脱碳所需的氧气用量降低，进而减少因局部氧气过剩而引起铁被氧化，从而造成铁损。朱荣课题组 对转炉炼钢过程烟尘的形成机制进行详细研究后发现：氧气射流直接与高温铁液接触，能够产生2500℃以上的高温火点区，该区域温度最高可达到3000℃，而金属铁的沸点为2750℃因此金属铁将会部分被氧化、挥发（这也是细粉尘形成的主要因素），形成高温烟尘随烟气排放。文献[4]中工业实验证明了：同常规冶炼比较，底吹模式渣中铁及其氧化物数目大幅度减少，减少量平均达1/3。所以减少炼钢过程中氧气的用量，可以减少铁损、增加产能，利于降低冶炼成本是有利的。
1.2 二氧化碳作为炼钢过程搅拌气体
冶炼过程中向钢液中吹人CO2气体，会发生CO2+C=2CO的反应，气体分子体积变为反应前的二倍，可以强化熔池搅拌作用。日本在底吹炼钢方面进行了大量的研究，证明了底吹加大了对熔池的搅拌力度，有利于夹杂物和气体的去除。2009年朱荣等进行的底吹工业试验，试验结果表明：转炉底吹是完全可行的。在保持C含量基本不变的情况下，同常规冶炼相比，底吹CO2模式P含量从0.030%降至0.023% ，降幅高达23%。T.Bruce等人也报道了用CO2替代Ar对钢液进行搅拌，并在60t和200t钢包中进行了CO2喷吹搅拌的工业试验得到了底吹CO2对钢液基本没有不良影响的结论。因此，二氧化碳可以替代Ar等成本高的气体，作为炼钢过程搅拌气体。
1.3 二氧化碳冷却喷嘴和炼钢熔池
我们曾应用热分析技术对碳的二氧化碳气化反应进行了研究，研究表明：1）二氧化碳与碳的反应分为一步和多步反应，多步反应时的限制反应步骤为脱附反应过程。2）无论是一步还是多步反应，碳与二氧化碳气化均为吸热反应。佐野正道 曾得到界面化学反应不足以成为脱碳的限制性环节，因此限制性环节是气体与碳的吸附和脱附。CO2+C=2CO反应不仅增大了搅拌气流的体积，同时增加了碳与二氧化碳吸附、脱附的接触概率和接触面积。从而促进了反应的进行，消除/削弱了限制性环节的作用。
碳的二氧化碳气化为吸热反应，对炉底喷嘴有良好的冷却效果。将CO2掺入氧气射流中进行CO2一O2混合喷吹，利用CO2作为氧化剂参与熔池反应，可降低熔池温度，减少金属铁的氧化蒸发。通过研究发现：随着射流中CO2比例的提高，烟尘的产生量逐步减少，当二氧化碳比例达到某一定值时，烟尘基本不再产生。
2 外加电场用于低成本冶炼
研究通过控制钢液中的分电压，使其达到或高于夹杂物的分解电压从而使夹杂物分解形成的气体在阳极逸出，电解出的金属在阴极富集、析出。在外加直流电场来处理钢液时，降低钢中的[s]、[0]的同时还可以减少了钢中夹杂的数量，实现夹杂物的形态的人为控制。在外加电场为交流或脉冲电场时，钢中的夹杂物受到“攻击”，进而使粒径较大的颗粒夹杂物被“击碎”或“蚕食”变为较小的颗粒。同时随着电流的变化钢液产生的涡流促使夹杂上浮从而被去除。钢液涡流的自身搅拌作用减少了搅拌气体的用量、降低了对耐火材料的冲刷，同时提高了钢液洁净度、降低了冶炼成本。该技术在冶金温度下应用，夹杂物离子在液态钢液中迅速迁移、传输，可大大缩短冶炼处理时间。
综上该外加电场技术可以达到快速有效去除钢中夹杂及其形态控制的目的，实现少渣或无渣冶炼，减轻耐材的渣料侵蚀及搅拌气体冲刷，提高钢液洁净度降低冶炼成本。
3 高效低成本冶炼平台的建立
我国大型钢铁企业的传统生产工艺为：铁水脱硫预处理一LD―LF―RH―CC。由于传统炼钢工艺流程长，生产流程中存在着炼钢回硫、低碳脱磷、铝脱氧与夹杂物控制及强还原精炼四个基本问题，是造成钢材质量不稳定、能耗高、成本高和CO2排放量大的主要原因。因此解决基本问题便可以节能减排，增产降耗。
解决这四个基本问题的措施如下：
1）如果在铁水预脱磷过程中，采用低氧位脱磷工艺，适当提高炉渣碱度和降低渣中TFe含量，提高硫在渣钢间的分配比，可以抑制转炉炼钢回硫。
2）采用铁水预脱磷处理工艺，可以提高脱磷效率；通过采用低FeO渣脱磷工艺，能够降低铁耗，也能抑制脱磷预处理过程中半钢增硫；严格控制铁水硅含量，减少渣量。通过以上方法就能够控制低碳脱磷。
3）减少铝加入量，提高铝脱氧的收得率；尽可能采用真空碳脱氧工艺，减少Al2O3脱氧产物对钢水的污染；改变Al2O3上浮机制，缩短弱搅时间；优化钙处理工艺。
4）改进强还原精炼的措施主要是提高转炉终点碳含量，降低钢水氧化性，采用真空脱碳脱氧工艺降低加铝前钢水氧含量。
由上述的传统工艺存在的问题的解决措施可见，传统钢铁流程中存在着重复还原和氧化、升温和降温、增碳和脱碳等复杂过程。综合上述问题后提出的新的工艺流程。
4 结论
现今钢铁行业正处于低迷的时期，生产高附加值的钢种，并降低其冶炼成本势在必行。本文介绍了几种低成本高效的生产途径，归纳如下：
（1）应用二氧化碳替换氧气作为炼钢过程反应介质；使用二氧化碳替代价格较高的氩气作为炼钢过程搅拌气体和保护气体。以上应用在获得高效的同时也起到冷却喷嘴和炼钢熔池的作用，从另一角度节约了生产成本。
（2）应用外加电场去除钢中夹杂及控制夹杂物的形态，该技术不但能起到LF般利用温度梯度去除夹杂的作用，同时对钢液中的夹杂物还存在电解和电场力学作用，因此更有利于夹杂物的快速去除及形态控制。
（3）传统的冶炼工艺存在重复冶炼、重复能耗等问题。应用新的工艺流程，可以有效的、较大限度的避免重复问题及降低生产成本。
参考文献
[1]庞建明，郭培民，赵沛. 钒钛磁铁矿的低温还原冶炼新技术[J]. 钢铁钒钛，2012，02：30-33.
[2]陈晓霞. 钢铁冶炼新技术与耐火材料[J]. 武钢技术，2005，06：6-11+39.
[3]刘洋，宗男夫. 环保型低成本冶炼新技术[J]. 辽宁科技学院学报，2013，01：1-3.
[4]杨利群. 钨湿法冶炼新工艺技术的应用[J]. 稀有金属与硬质合金，2006，02：52-54.
金属铝的冶炼方法范文4
1. 在讲授元素周期表和元素周期律知识时，可以向学生介绍相关化学史 元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。元素周期表有很多种表达形式，目前最常用的是维尔纳长式周期表（见书末附表）。
19世纪中期，俄国化学家门捷列夫制定了化学元素周期表。1865年，英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列，发现无论从哪一个元素算起，每到第八个元素就和第一个元素的性质相近。这很像音乐上的八度音循环，因此，他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”，并据此画出了标示元素关系的“八音律”表。显然，纽兰兹已经下意识地摸到了“真理女神”的裙角，差点就揭示元素周期律了。门捷列夫以惊人的洞察力投入了艰苦的探索。直到1869年，他将当时已知的各种元素的主要性质和原子量，写在一张张小卡片上，进行反复排列比较，才最后发现了元素周期规律，并依此制定了元素周期表。这张表揭示了物质世界的秘密。它的发明，是近代化学史上的一个创举，对于促进化学的发展，起了巨大的作用。
通过对门捷列夫本人及他对元素周期表的发现的介绍 ，学生们很容易在心理上产生共鸣，了解了科学家的成长历程，并能真正理解成功是需要付出时间和汗水的，同时也学到了很多科学研究的方法，可以说受益匪浅。
2. 在学习铝的时候，就可以引入铝的使用和冶炼历史 通过铝的冶炼和广泛使用，让学生感受到科学发展的艰辛，我们现在拥有的美好生活是通过很多科学家的不懈努力的结果。也让学生了解前人给我们留下的知识的宝贵，从而去珍惜这些宝贵的知识遗产，努力学习提升自己。
铝在100多年前是一种贵重金属，比黄金还贵被称为“银色的金子”。英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。这就会引起学生的好奇，为什么我们现在随处可见的铝在当时会这么值钱呢。原来铝是一种化学性质很活泼的金属，一般的还原剂很难将它还原，因而铝的冶炼比较困难。由于科学家们的努力才使铝变成一种用途广泛的金属，也才有我们现在拥有的一切铝制品。
3. 让学生了解化学的历史意义和广泛应用 化学推动了社会的发展，人类的进步。如果单凭这句话很难让学生信服，所以可以通过一些具体的实例来进行验证。如：在第三章金属及其化合物的导言中就讲述了金属在整个人类历史中所起的作用，每一次历史的变更也必定有新的金属被使用。这让学生体会到冶炼和使用金属对社会发展的意义，引起学生对金属的好感而产生更深层了解金属的好奇心。同时，使学生感受到化学的实用性，从而培养其学习化学的兴趣。
又如，在对硅酸盐的学习中，可以引入陶瓷的制造和使用历史。制陶过程改变了粘土的性质，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、氧化镁等在烧制过程中发生了一系列的化学变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义，而且有新的经济意义。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法。陶制的纺轮、陶刀、陶锉等工具也在生产中发挥了重要的作用；同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。再如学习氨的性质时可以引入氨气合成的历史和意义。由于氨气的合成才实现了人工固氮，才有可能合成氮肥保证粮食的产量保障人们的温饱问题。这些都能让学生更深刻地体会到生活中处处充满了化学，化学在整个人类社会的发展中有着重要的影响。
金属铝的冶炼方法范文5
关键词：铝冶炼，烟气净化，余热利用技术
在铝冶炼生产中，通常以冰晶石-氧化铝熔体为冶炼质，以碳素材料为电极进行冶炼。在阴极上析出液态的金属铝，在阳极上产生以CO2为主的阳极气体，同时还散发出以氟化物和粉尘等污染物为主的烟气，与阳极气体统称为冶炼烟气。弥漫在冶炼车间内部的冶炼烟气使劳动条件恶化，影响生产工人的身体健康。冶炼烟气扩散到厂区周围，也会对大气环境造成经常性污染。因此必须将冶炼烟气进行治理并回收氟化盐和氧化铝。
关于铝冶炼烟气净化处理的工艺方法，国内外大都采用干法净化方式，即首先用新鲜的氧化铝吸附烟气中的有害物质，然后通过布袋过滤，最后将低于国家标准的烟气排入大气。由于在烟气净化中一味追求净化和物料回收效果，对利用高温烟气中携带的热能考虑甚少，造成烟气中的大量的热能白白浪费。
一、铝冶炼的烟气净化工艺
（一）工艺流程
干法净化工艺流程从功能上主要包括冶炼槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风五个部分。冶炼槽产生的烟气经密闭集气罩收集，通过直径600mm的支烟管进入水平排烟总管到地下烟道。烟气在地下烟道与来自氧化铝储槽下部电磁振动给料机的新鲜氧化铝接触混合，经文丘里管吸附反应，袋式除尘器捕集后的含氟氧化铝用风动流槽、斗式提升机输送至含氟氧化铝储槽供冶炼槽使用。净化后的烟气由排烟机抽送到70m高的烟囱排入大气。
（二）烟气特征
铝冶炼从槽型上来说分为自焙槽和预焙槽两种。槽型不同，其烟气性质完全不同。自焙槽烟气量大，烟温低，一般不超过200℃；预焙槽烟温较高，一般达到400℃以上，烟气量大幅降低。除与炉型有关外，不同的地区、工艺流程、操作手段、原材料都对冶炼槽的烟气特征产生影响。
二、国内铝冶炼烟气治理存在的问题
铝冶炼烟气温度高，风量大，成分复杂，不同槽型的烟气特征差别很大。同时粉尘的性质比较特殊，粉尘颗粒细，比表面积大，比重轻，同时还具有一定的粘性，难以清灰；粉尘中含有较多的沥青粉尘，磨蚀性比较强；粉尘中的比电阻也比较高，治理难度比较大。
国内铝冶炼行业为治理铝冶炼烟气进行了大规模、长时间、形式多样、坚持不懈的烟气净化试验研究及实践。但铝冶炼烟气净化方面的总体状况堪忧。许多铝冶炼企业只片面追求经济效益，根本没有烟气净化系统；即使已建立了系统的企业，由于投入不足，也存在不少问题。现有系统的净化指标达不到国家标准；大多数企业进行电解系列扩容改造后，没有对净化系统进行相应的改造，更不具有烟气余热利用系统。
1、中铝平果分公司，共有2个电解铝生产系列，3个电解车间，共有288台预焙阳极电解槽，3个净化除尘系统。预焙槽烟气由管道引出各自厂房外，再汇入统一管道混合进入各自的干法烟气净化装置，厂房环境效果良好，没有烟气余热利用系统。硕士论文，余热利用技术。
2、化隆先奇铝业有限责任公司，共有1个电解铝生产系列，2个电解车间，共有108台预焙阳极电解槽，年产量5万t。硕士论文，余热利用技术。设计方案有两套烟气净化系统，但未实际建设。这种情况在国内较普遍，没有烟气余热利用系统。
自焙槽由于烟气疲软度高，无法直接应用袋除尘器或电除尘器，比较好的如长青铝业公司利用烟气烘焦炭后除尘，但也未能达到排放标准。由于自焙槽污染大，烟气治理难，能耗高，“九五”以后国家将通过政策逐步予以淘汰，预计到2006年后将全部关闭。
国内铝冶炼行业，无论是国内自行设计的还是从发达国家引进的，基本没有应用铝冶炼烟气余热利用技术，没有解决节能问题。虽然有少数企业对铝冶炼烟气的部分热能进行了利用，但效果均不佳。我国是一个严重缺能的国家，对如何有效的积极的利用能源，特别是再生能源显得越来越具有经济意义和社会意义。
三、铝冶炼烟气余热的利用
冶炼产生的烟气由导烟管引入余热锅炉进行热交换，温度降至150℃后进入主烟道与氧化铝进行吸附反应，然后进针刺布袋除尘器除尘，净化后烟气由排烟机送入烟囱排放。余热锅槽产生150℃左右的过热蒸汽供生产使用。
该系统由余热锅炉、针刺布袋除尘器、排烟机三大主机设备组成主系统，另外还包括软化水系统、落花流水丸清灰循环系统、过热蒸汽并网系统、针刺袋除尘器反吹风系统、卸灰输送系统、计算机控制系统等辅助系统。关键技术的突破包括锅炉受热面清灰技术、针刺袋清灰技术、温度控制技术、钢结构热应力补偿技术、系统设计技术、引风机耐温防震技术、滤料设计技术等。余热锅炉采用单气包自然循环直立烟道式，用落丸清灰技术有效解决了锅炉受热面的清灰难题；锅炉结构紧凑、热工制度稳定，保证烟气出口温度稳定在150℃以下，满足了袋除尘器的要求。根据铝冶炼烟气特点设计的袋除尘器采用了一些最新技术，重点考虑了气流分布、清灰方式、卸灰方式、温度控制、设备锁风等技术，并考虑了加强的钢结构设计及整体热应力消除技术。由于采用负压流程，进入主风机的烟气已经得到净化，风机运转的可靠性大大加强。硕士论文，余热利用技术。硕士论文，余热利用技术。计算机控制方面实现了各工艺过程主要参数的实时监控，锅炉水位自动调节，锅炉受热面和针刺袋清灰的自动控制，落丸清灰系统过程监控。硕士论文，余热利用技术。主要工艺参数实现了实时曲线或数据显示，并可以根据需要随时查询打印。硕士论文，余热利用技术。
烟气温度必须超过300℃才能产生过热蒸汽；烟气量不能太大，否则经济上没有可行性；烟气中不能有焦油，否则余热锅炉和针刺袋除尘器都将失效；烟气中一氧化碳必须小于一定比例，否则进余热锅炉容易产生爆炸。这样的应用条件对于自焙槽铝冶炼行业来说是无法达到的，该槽型约占总数的15％。另外该技术一次投资太大，以年产10万t的铝冶炼企业为例，烟气净化余热利用系统一次投资约4000万元。
四、小结
铝冶炼行业总体环保与节能的水平较低，如果政府不给优惠电价，铝冶炼生产就要亏本；如果环保标准严格执行，铝冶炼厂就必须停产。所以环保与节能是关系到铝冶炼企业发展的重大问题。
铝冶炼企业烟气净化余热利用系统的应用，能较好地解决铝冶炼生产节能问题，并取得经济效益、环境效益、社会效益三丰收的成绩。这对推动整个铝冶炼行业的技术进行具有重要意义。自焙槽铝冶炼行业几年后会自然淘汰，开发的意义不大。预焙槽铝冶炼虽然尚无应用成功的先例，但技术上解决已经没有任何问题，另外还要开发其它更加经济、能适应不同用户要求的多种技术途径，并尽快实现预焙槽铝冶炼烟气净化余热利用的实际应用。
参考文献：
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[5]贝尔G.利普泰克编著.环境工程师手册.北京:中国建筑出版社,1987.
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金属铝的冶炼方法范文6
关键词：除尘系统； 集气罩； 设计原则； 计算
DH公司作为国家高薪技术企业，具备强有力的设计研发、工程建设与设备制造能力，特别是对金属冶炼技术尤为擅长。在冶金制造过程中也在不断的完善已有技术与生产工艺，为确保冶金生产过程中产生空气污染，对金属冶炼车间除尘系统中的集气罩设计做出了精心的研究。
1.金属冶炼车间除尘系统集气罩及设计目的
我国目前的很多生产制造车间都存在一定的粉尘污染，我国的大气污染排放标准明确规定了砂轮磨尘的最高允许排放量为每平方米60mg，对于铝合金以及金属铝的粉尘颗粒排放量规定在每平方米4mg。在金属冶炼过程中，常常需要对金属工件进行必要的打磨、切割、抛光等工艺加工，在加工的过程中会产生大量的金属废屑以及金属粉尘颗粒[1]。这些粉尘如果不加以治理，将在金属冶炼车间内随着空气的流动而造成车间的二次污染，甚至会随气流流入外界空气中，造成大气环境污染。因此，为提高工艺水准，改善金属冶炼车间工作环境，根据国家与相关行业对粉尘污染的标准规定，又根据我公司车间的环境与生产工艺状况，设计了金属冶炼车间除尘系统集气罩。
除尘系统集气罩是一种可以回收粉尘，防止其扩散到空气中，通过净化过滤系统将粉尘类污染物得到回收的烟气净化装置[2]。集气罩根据污染源与生产安装环境的不同可以分为吹气式和吸入式两种形式[3]。前者是利用了吹吸气流回收污染源的方式进行设计，同理，后者则是根据吸气气流收集污染源。吸入式除尘集气罩根据污染源产生环境又分为排气柜、接受式、密闭式和外部集气罩。由于我公司的金属冶炼车间不能对粉尘等污染源物质进行封闭，所以我们选择了设计外部集气罩。在设计前考虑要在车间粉尘污染源设备的上方，决定应用伞形上部集气罩。除尘系统中集气罩设计的质量直接影响着最终粉尘的排放标准是否合格，对于生产环境与大气环境的保护具有非常重要的作用。
2.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计原则与设计理论
金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计主要是根据我公司金属冶炼车间的具体生产车间环境与粉尘污染源的位置应用机械力学理论和CAD制图软件的配合设计而成的。主要的设计原则与设计理论如下：
2.1.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计原则
除尘系统中的集气罩要尽量用最小的吸风量去集中控制粉尘污染源，设计过程中还要本着节约能源与成本的大原则。由于车间环境影响不能采用密闭罩，而是采用了上部伞形集气罩，设计中一定注意要尽量控制伞形集气罩的吸力范围减少到最小，罩体的位置要尽可能的贴近或者包围住粉尘污染源，以有利于回收粉尘。在设计中还要减少风力对流等干扰气流的出现，粉尘流动气流与吸气气流要最大程度保持同一方向。在设计前也要充分考虑除尘系统操作人员的操作岗位位置，对于已经被集气罩收集的污染粉尘一定注意不要让人误吸。此外，集气罩在设计中还要考虑车间房屋结构，安装后要方便以后维修人员进行维护。集气罩设计工艺上也要坚持不能够阻碍或者影响原有金属冶炼车间正常生产的原则。
2.2.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计理论
任何设计都要以相应的正确理论作为设计基础，金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计主要是应用了流体力学理论对车间内大量的粉尘污染物进行最有效力的汇集。针对我公司的吸气式伞形集气罩的设计，主要是应用了大量的吸入气流理论。该理论认定在集气罩进行粉尘吸入时会在吸气口产生一定的负压，利用这种压力就可以将包围在罩体下的粉尘污染物吸收。在设计中要考虑吸气口的流速与压力，要注意无边的吸气口的流速要高于有边吸风口的流速[4]。其中，外部集气罩口的气流分布都遵循等速面的气流分散规律，即如果以吸气口为球心，罩口气流分布将是以该吸气口为球心的等速球面[5]。
3.金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计方法
金属冶炼车间除尘系统集气罩的设计方法主要根据设计原则与设计理论而形成的。
首先，我们要测量金属冶炼车间的建筑结构，包括车间的高度、长、宽、面积等基础数据，这些基础数据可以帮助我们合理的将伞形集气罩安装在便于操作而工作效率又高的位置；其次，设计人员要计算出材料消耗、压力损失与排气流量。材料消耗主要是根据伞形集气罩的外形尺寸进行确定，计算中也不能忽视各个零部件材料的损耗。
其次，要注意集气罩口的面积一定要大于罩口粉尘污染物的扩散断面面积。金属冶炼车间除尘系统集气罩设计难点就在于确定排气量，集气罩的排气量可以用公式Q=VⅹS来进行计算，即排气量是集气罩的罩口面积与吸入粉尘的平均的吸收速度的乘积。排气量也可以利用集气罩内管道的横截面积与通过管道内的平均流速的乘积来确定；
最后，设计者要注意允许的罩内负压要小于等于25Pa，另外，一定不要忘记计算除尘系统集气罩的压力损失，这需要用系统连接管内的动压与压力损失常数相乘来得到压力损失数据。
根据以上设计理论与设计方法设计出来的金属冶炼车间除尘系统集气罩经过在我公司的运行实践可以看出：集气罩结构合理、安装位置便于操作和维护，运行期间运行状况良好，能够让除尘效果达到国家规定标准，系统能源消耗低，成本消耗低，值得使用。
4.结语：由以上分析可得知，在金属冶炼车间除尘非常必要，要保障正常生产与环境安全就必须加强除尘系统中集气罩的设计，设计中要掌握恰当的原则与方法。
参考文献：
[1]张殿印.工业除尘设备设计手册[M].化学工业出版社.2012：88
[2]胡传鼎.通风除尘设备设计手册[M].化学工业出版社.2011：100-101
[3]唐敬麟，张禄虎.除尘装置系统及设备设计选用手册[M].2009：55-59
[4]王鹏，张校先.浅析除尘系统的设计原则[M].2009（03）：20-22
