一、铝的低价化合物热分解法炼铝（论文文献综述）
陈秀敏[1]（2012）在《氧化铝真空碳热还原氯化歧化反应的理论研究》文中指出氧化铝碳热还原氯化歧化法是昆明理工大学真空冶金国家工程实验室针对低价氯化铝歧化反应的特点,提出的制备金属铝的新思路,并取得了阶段性进展。目前该方法经过前期的实验研究发现亟待解决碳热还原过程、氯化过程及歧化过程反应机理问题,因这些因素对于生成的金属铝的纯度、收率均有较大的影响。而这些问题的解决有待于对高温低压下氧化铝碳热还原氯化歧化反应中相关反应的动力学问题进一步深入了解,而这类反应的动力学实验通常难以进行。因此,本论文针对氧化铝碳热还原氯化歧化反应中遇到的三个突出问题,在实验研究的基础上,采用量子化学、从头算分子动力学方法对氧化铝碳热还原氯化歧化反应在高温低压下的碳热还原、氯化、歧化过程中反应的界面反应机理、多相反应过程进行模拟,以配合相应的实验研究结果,得出低压下氧化铝碳热还原歧化反应过程的反应机理。论文可为高温低压下氧化铝碳热还原歧化反应的实验研究提供较为系统的理论基础。论文首先通过对氧化铝碳热还原氯化歧化反应过程中可能发生的107个主要反应在不同压力（100KPa、100Pa、60Pa,30Pa）的吉布斯自由能随温度变化的热力学计算,初步判断得到在1760K,60Pa的实验条件下氧化铝碳热还原氯化歧化过程中热力学可行的反应。在此基础上分别采用量子化学及从头算分子动力学模拟等方法,对真空下氧化铝的碳热还原歧化氯化反应过程进行了较为系统的理论研究。借助密度泛函理论对碳热还原过程中Al2O3、Al4CO4、Al2CO及Al4C3与C及CO的相互作用进行了计算,并采用从头算分子动力学模拟方法对Al2O3、Al4CO4、Al2CO及Al4C3在碳热还原过程中的可能反应进行动力学模拟,此外还对碳热还原产物Al2O（g）与CO（g）在冷凝区发生的相关反应进行了初步研究。计算结果表明,在1760K,60Pa条件下,Al2O3与碳反应生成气态产物先后顺序应为CO→Al2O->→,与Al2O3反应的碳量对反应的产物确实存在影响。CO与体系中的主要反应物及产物Al2O3、Al2CO、Al4CO4、Al4C3之间,除Al4C3与CO可以发生反应,其余物种与之均无明显反应发生,与CO发生相互作用的强弱顺序为Al2O3<Al4CO4<Al2CO<Al4C3,而与C发生相互作用的强弱顺序则为Al2O3> Al4CO4> Al2CO,两者顺序相反。故而在1760K,60Pa下Al2O3碳热还原反应主要以固-固反应形式进行,还原剂为碳,而非CO。对Al2O在碳热还原过程中行为的理论计算结果显示,在冷凝区最先发生的应该为Al2O（g）生成Al及Al2O3的反应,以及Al2O与CO反应生成Al4CO4与C的反应,Al2O与C反应生成Al4C3与Al4CO4及Al4C3与CO反应生成Al4CO4的反应应在后续发生,这些反应的发生不利于后续的氯化反应的进行。采用密度泛函理论对氯化反应过程中Al4CO4、Al2CO及Al4C3分别与AlCl、AlCl2及AlCl3的相互作用进行了计算,并采用从头算分子动力学模拟手段对Al2O3、Al4C04、Al2CO及Al4C3的氯化反应过程进行动力学模拟。计算的结果显示AlCl3、AlCl2在Al4C3（001）表面上能发生解离反应,而AlCl3、AlCl2在Al4CO4（001）、Al2CO（001）表面上则没有明显的化学反应发生,AlCl不易在Al4C3（001）表面上产生吸附,而AlCl在Al4CO4（001） Al2CO（001）表面上倾向于以吸附状态存在。针对Al2O3、Al4CO4、Al2CO及Al4C3在温度为1760K,压力为60Pa下与AlCl3进行相关反应的从头算分子动力学模拟计算表明Al4CO4在有碳存在时,Al4C3在有氧存在时在实验条件下均较无氧（或碳）时更倾向与AlCl3反应生成AlCl。在1760K,60Pa条件下AlCl3在其上发生解离反应的表面的强弱顺序为Al2O3（碳）<Al4CO4（碳）<Al2CO<Al4C3<Al4C3（氧）,即Al4C3在有氧（与Al2O3、Al4CO4共存）条件下,更易发生氯化反应,生成AlCl。对歧化反应过程则除了采用密度泛函理论对低聚物[AlCl]n（n=1～10）的稳定结构及团簇生成的过渡态进行量子化学计算,从总能量及活化能的角度探讨其基态结构和团簇成长机理,还采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对AlCl在金属铝（110）、（100）晶面上的歧化反应机理进行研究。对AlCl在金属铝（110）、（100）晶面歧化反应可能的三个反应机理进行了研究,优化得到了以上各反应机理的反应物、产物在（110）、（100）晶面上的结构,并进一步计算得到了各反应的过渡态结构及反应能量,以及反应物、产物在（110）、（100）晶面上的吸附能、脱附能。计算结果显示AlCl歧化反应过程中,[AlCl]n团簇能稳定存在,[AlCl]n（n=1～10）团簇稳定存在的基态结构大都是以[Al]n骨架外接n个Cl原子成型,且具有较好的几何对称性。从过渡态计算得到的活化能来看,[AlCl]n（n=1-10）团簇具有较好的成长趋势,即在氧化铝真空还原氯化歧化法制备金属铝过程中,气相中的低价氯化铝可形成[AlCl]n团簇,并以此为晶核持续长大。对AlCl在Al（110）、Al（100）晶面上歧化反应过程的研究结果显示：AlCl在金属铝表面的歧化反应的速控步骤应为2AlCl（*）→Al（*）+AlCl2（*）。对反应3AlCl（g）→2Al（*）+AlCl3（g）而言,正向进行时,主要以反应机理C进行,其次为反应机理B,反应机理A所占比例应很小,反应逆向进行时则反之。计算得到的反应能可较好的解释3AlCl（g）→2Al（*）+AlCl3（g）的歧化现象。
袁海滨,朱富龙,杨斌,徐宝强,戴永年[2]（2011）在《真空碳热还原法炼铝的研究进展》文中进行了进一步梳理综述了目前氧化铝碳热还原法及碳热还原-卤化法炼铝的研究进展,重点总结了上述炼铝法的机理及研究现状,讨论了金属铝的制备方法及其影响因素,并指出了制约上述各炼铝法金属铝直收率提高的影响因素。结果表明:常压及真空直接碳热还原法炼铝过程,由于氧化铝碳热还原过程生成的碳化铝,导致碳化铝、氧化铝和金属铝三元系在高温下相互熔解,以致气相不能分离,致使铝的提取率较低,且难以与渣相分离。真空碳热还原-硫化法炼铝存在低价硫化铝歧解得到的产物金属铝与硫化铝（Al2S3）的分离困难,且硫化铝易吸水潮解,生成剧毒物质H2S,造成环境污染;真空碳热还原-氯化法炼铝,虽产物金属铝与冷凝物氯化铝易于分离,但该法存在氯化铝对设备的腐蚀及含六个结晶水的氯化铝脱水处理问题,若能克服上述问题,则该过程就存在连续化作业的可能;而真空碳热还原-氟化法炼铝过程存在机理研究不清及炉型结构设计不合理,从而导致产物金属铝的直收率不高。
朱富龙,于文站,郁青春,杨斌,刘永成,徐宝强,戴永年[3]（2011）在《氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中冷凝区碳化铝的形成分析》文中指出采用热力学分析及X射线衍射（XRD）等方法与手段,研究了真空条件下氧化铝碳热还原-氯化法炼铝工艺中冷凝区碳化铝的形成原因。通过热力学研究,在10～100 Pa,温度低于973 K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al与CO生成Al4C3与Al2O3的反应满足反应发生的热力学条件。在Al与CO生成Al4C3与CO2的反应中,CO的浓度越小,初始反应温度就越低。实验研究表明,金属铝的碳化主要是由Al与CO反应生成Al4C3与CO2造成,并且CO的浓度分压越小、温度越低,产物中Al4C3越少,产物金属铝的纯度越高。通过改进实验工艺,得到纯度较高的金属铝珠。此研究为提高真空碳热-氯化法炼铝的产率及纯度提供了很好的理论与实验依据。
李秋霞,刘永成,荆碧,杨斌,戴永年[4]（2011）在《SiO2在真空低价氟化法炼铝过程的分布》文中进行了进一步梳理热力学研究得出:当系统残余压力为10010 Pa时,SiO2与碳反应在14651353 K以上即可生成Si和CO;在13291225 K以上即可生成SiC和CO;SiO2和还原剂碳及氟化铝在14641353 K以上反应生成SiF4和CO及铝。实验考察了真空低价氟化法炼铝过程中SiO2的分布。XRD表明:SiO2在低价氟化法炼铝过程中有五种走向:（1）被还原成SiC,存在于残渣相;（2）被还原为单质硅,再与还原出的铁生成硅铁,存在于残渣相;（3）SiO2与冰晶石生成铝硅酸盐进入气相中;（4）SiO2与冰晶石生成气态SiF4,再与冰晶石分解的氟化钠形成Na2SiF6进入冷凝相;（5）形成气态低价氧化硅,再在合适温度下分解为单质硅进入冷凝相。
朱富龙[5]（2011）在《氧化铝真空碳热还原—氯化过程的机理及实验研究》文中认为金属铝以其优异的性能广泛应用于建筑、包装、交通运输、电力、电信、航空航天、国防军工、机械电器、石油化工、文化卫生、冶金及农业等重要行业。本文对铝土矿资源概况、铝冶金工业的现状与发展以及炼铝新工艺的研究现状等方面进行了综述,并系统地研究了氧化铝真空碳热还原-氯化过程的一系列问题,如热力学、反应机理过程和添加剂影响等。热力学研究表明：在氧化铝碳热还原过程中,系统压力为100Pa,系统温度在1573K-2073K之间,CO与氧化铝及Al4C3、Al4O4C不发生反应。在10Pa～1000Pa之间、温度小于1773K时,A14C3满足与AlCl3 （g）生成C与AlCl （g）的热力学条件。其次,冷凝器内的温度梯度对铝蒸气冷凝形核起着重要作用。当铝蒸气在低于经过液相的最低温度冷凝时,铝蒸气将直接冷凝成固态而不经过液态。另外,在10Pa～100Pa之间、温度小于973K时,Al与C生成Al4C3的反应及Al与CO生成Al4C3与A1203的反应满足反应发生的热力学条件。在△GT为0时,在Al与CO生成Al4C3与CO2的反应中,CO的浓度越小,初始反应温度就越低。对铝土矿中杂质SiO2、Fe2O3、TiO2参与的反应研究发现：在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中,SiO2与C可以发一系列反应生成Si、SiC,其还会与氧化铝碳热还原时生成的Al4C3、Al4O4C及在氯化过程中生成的Al发生反应生成Al4SiC4;除Fe与C生成Fe3C的反应外,Fe的一系列氧化物与C反应生成Fe的温度均不高于800K,并且随着系统温度的升高,AG越来越负,相应的反应就越容易发生；TiO2的一系列氧化物与C发生反应2.32-2.36的温度均不高于1250K, TiO2与C反应的生成物随着温度的升高依次为：Ti4O7、Ti3O5、Ti2O3及TiC。氧化铝真空碳热还原-氯化机理研究表明：首先,在氧化铝炭热过程中生成的CO随着反应时间的增加而不断减少；氧化铝碳热还原生成Al4O4C与Al4C3且生成量随着反应时间的增加而增加,并且Al4O4C逐渐碳热转化为Al4C3。另外,在氯化反应过程中,体系中CO的浓度并没有随着氯化反应的进行而增加,即在氯化反应过程中并不存在大量生成CO的反应,其主反应为Al4C3、AlCl3（g）生成AlCl（g）、C。由此表明,氧化铝真空碳热还原-氯化过程可以分为三步：氧化铝碳热还原生成Al4C3; Al4C3参与氯化反应生成AlCl（g）; AlCl（g）歧化分解得到金属铝。其次,通过改变冷凝器内的温度梯度,在冷凝器中,温度梯度约1.4K/mm时可以制得铝珠,温度梯度约19.5K/mm时制得铝粉。冷凝区的Al4C3主要是由Al与CO生成Al4C3与CO2的反应所引入,并且CO的浓度分压越小、温度越低,产物中Al4C3越少,产物金属铝越纯。最后,通过改进实验工艺,减少在氯化过程中CO的产生后,在3#冷凝塔中得到纯度较高的金属铝珠。对SiO2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为进行研究发现：在氧化铝碳热还原过程中,SiO2先与C反应生成SiC,当系统温度达到1763K时,a-Al2O3与C发生反应生成的Al3C4将与SiC进行反应,生成Al4SiC4。由于SiC消耗了在氧化铝碳热过程中生成的将参与氯化反应的Al3C4,从而使得金属铝的直收率降低。对Fe2O3在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为进行研究发现：在氧化铝碳热还原过程中添加适量的Fe2O3,其会与C反应转变成Fe与Fe3C后,Fe、Fe3C与C会形成一定量的熔体将a-Al2O3颗粒与C颗粒包裹,使a-Al2O3与C反应生成Al4C3及Al4O4C的最佳反应温度降至1723 K,并在该温度下提高了金属铝的直收率,以添加10%Fe2O3为最佳。对TiO2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为进行研究发现：在碳热还原过程中,首先是TiO2逐渐进行形态转变,随后TiO2与C发生反应最终将生成TiC。当温度处于1763K～1783 K之间,在氯化前后TiC无变化,由此说明其未参与氧化铝的真空碳热还原-氯化过程的反应。
冯月斌[6]（2011）在《氧化铝真空碳热还原和碳热还原—氯化—歧化反应研究》文中进行了进一步梳理目前,工业炼铝采用Hall-Heroult电解法,在其不断改进完善的同时,对其他炼铝方法的研究也从未停止过。氧化铝碳热还原法的研究持续了100多年,由于所需温度高、难以分离产品铝和残渣等问题,至今未能实现工业化。真空氯化亚铝歧化法以氧化铝、碳和三氯化铝的反应为基础,高温下反应产生氯化亚铝气体,氯化亚铝气体降低温度歧化生成金属铝和气体三氯化铝,解决了铝产品和残渣的分离问题,所需反应温度低于碳热法。但真空氯化亚铝歧化法在工业中的应用有待继续深入研究。真空氯化亚铝歧化法的基础是氧化铝、碳和三氯化铝之间的碳热还原-氯化-歧化反应,其反应机理可以为工业化应用研究提供理论依据。而固体氧化铝与碳之间的反应机理的认识仍然存在着固-固相反应机理和气相反应机理的分歧,碳化铝、碳氧化铝的形成规律也缺乏统一的认识。因此,本论文首先研究了氧化铝真空碳热还原反应,在此基础上研究了氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化反应,最后初步研究了影响真空氯化亚铝歧化法提取铝的条件。对反应体系进行了热力学研究,实验以氧化铝、石墨和三氯化铝为原料,以自制的三温区真空实验炉为主要设备,采用X射线衍射和扫描电镜技术作为主要分析手段。氧化铝真空碳热还原反应的研究表明：（1）在1643K-1843K下,氧化铝真空碳热还原反应符合气相反应机理。反应包括两个过程：氧化铝与碳在高温下通过气相反应生成A12O、Al和CO气体,该气体产物降低温度形成冷凝物；（2）氧化铝碳热还原生成A120的平衡温度低于生成Al气体的平衡温度,但是,生成A120的吉布斯自由能变化随温度的升高而降低的程度小于生成Al气体的反应,二者的吉布斯自由能变化与温度的关系曲线会出现交点,高于交点温度时,生成A1气体,低于交点温度时,生成A120。系统压力越低,交点温度越低；（3）氧化铝碳热还原生成A120和CO时,形成由Al4O4C、Al2O3、Al4C3和C组成的冷凝物；碳热还原氧化铝生成A1和CO时,形成由Al、Al4O4C、Al2O3、Al4C3和C组成的冷凝物。冷凝物的成分由气体组成和温度决定,可以通过反应平衡曲线图判断。氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化反应的研究表明：（1）在1643K-1843K下,氧化铝-碳-三氯化铝反应产生氯化亚铝的过程由两步组成：首先碳热还原氧化铝生成Al、Al2O和CO气体,然后Al、A120与三氯化铝气体发生氯化反应生成AlCl气体；（2）Al、Al2O与三氯化铝反应生成氯化亚铝的过程伴随A12O、A1与CO的副反应,生成Al4O4C、Al4C3、Al2O3和C；（3）氯化亚铝降低温度歧化生成金属铝和三氯化铝的过程伴随CO的歧化反应和金属铝与CO的副反应,导致金属铝产品中含C、Al4C3和A1203。氧化铝碳热还原反应形成的冷凝物的氯化-歧化反应研究表明：由Al4O4C、C、Al4C3和A1203组成的氧化铝碳热还原的冷凝物,可以与AlCl3反应生成AlCl, AlC1降低温度歧化得到金属铝。副反应的程度明显低于氧化铝的碳热还原-氯化-歧化反应,仅有CO的歧化反应明显存在,铝产物中只含有碳杂质。氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的条件研究表明：（1）氧化铝碳热还原-氯化形成氯化亚铝的反应温度越高,氧化铝反应越完全,但A120与CO的副反应越严重。反应温度为1743K时,铝的产率达到最高；（2）氯化亚铝的歧化反应温度越低,副反应程度越低,铝产品的C、Al4C3和A1203的含量越低；（3）金属铝与CO的接触表面越小,副反应程度越低,铝产品的C、Al4C3和Al203的含量越低；（4）反应温度为1793K时,对氧化铝预先进行碳热还原反应,再通入氯化铝进行氯化-歧化,副反应程度降低,铝的产率提高。在已有的氯化亚铝歧化法提取铝的真空炉的基础上,设计了三温区真空实验炉：（1）设计了独立的冷凝器,氯化亚铝在冷凝器内歧化为铝和三氯化铝气体,金属铝冷凝在各层冷凝盘,三氯化铝经过冷凝器盖上的开孔,集中冷凝在通冷却水的炉盖上。解决了冷凝物分散在炉壳上的问题；（2）三氯化铝升华区采用自动控温。解决了原来的炉子无法准确控制三氯化铝升华温度的问题：（3）采用两层石墨中间加装碳毡的隔热套隔热。使炉子的体积减小,操作方便,耗电降低。以三温区真空实验炉进行氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取金属铝的实验,由于未实现氯化铝的连续通入,铝的提取率低。金属铝与CO的副反应严重,导致铝产品中C、A14C3和A1203含量高。
袁海滨[7]（2010）在《氧化铝真空碳热还原—氯化法炼铝的机理及其工艺的实验研究》文中研究表明铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属,在国民经济发展中具有不可替代的重要作用。目前大量应用于农业、机械、轻工业、石油化工、冶金工业、军事工业、交通运输业和航空航天等领域,也广泛用作建筑结构材料、家庭生活用具和体育用品。本文对金属铝的用途、性质、各种生产方法、铝土矿资源概况以及炼铝新工艺等方面进行了综合评述。针对真空条件下氧化铝碳热还原-氯化低价氯化铝歧解法提取金属铝的新工艺,进行了热力学、机理和工艺的系统研究。采用分析纯氧化铝、石墨、无水氯化铝为原料,氯化铝气体与石墨和氧化铝在真空高温条件下反应,生成低价氯化铝气体,随着低价氯化铝气体进入低温区后,发生歧解反应得到金属铝与氯化铝,由于金属铝与氯化铝冷凝温度不同而分别在不同冷凝区域凝结。热力学研究得出：在100Pa的系统压力条件下,Al2O3+C反应体系生成以下化合物或单质的顺序为：Al4O4C>Al4C3>Al2OC>Al2O>Al,而Al4O4C、Al2OC分别碳热生成Al4C3的初始温度为1726K、1701K。Al2O3、Al4O4C分别与Al4C3反应得到金属铝的温度为1879K、1889K。Al4O4C、Al4C3、Al2O3、C与AlCl3（g）气体发生碳热还原-氯化反应生成低价氯化铝AlCl（g）气体所需温度低于1502K,而Al2OC参与氯化反应所需最低温度为1853K。低价氯化铝AlCl（g）气体在体系压力为101～102Pa时,歧解得到金属铝的初始温度为950～1050K,该歧解反应是减容反应,体系压力越大越有利于该反应的进行,即压力越大,低价氯化铝AlCl（g）气体歧化分解得到金属铝所需温度越低。碳热还原-氯化法炼铝过程的机理研究结果显示：碳热过程在50～100Pa、高于1693K时,氧化铝碳热还原生成Al4O4C与Al4C3且生成量随着温度的升高而增加；随着温度的继续升高或者系统压力的减小,Al2O3及Al4O4C碳热转化为Al4C3。碳热还原-氯化过程在70～150Pa、1703～1853K、恒温60min,结果显示,碳热还原-氯化过程是Al2O3联合Al4O4C、Al4C3及AlCl3反应而非Al2O3联合C与AlCl3反应生成低价氯化铝AlCl,气态AlCl进入低于933K的冷凝低温区歧解得到Al且金属铝在温度偏高的冷凝区极易与石墨质冷凝器的C结合而生成Al4C3。氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程的工艺探索结果显示：在50～100Pa时,碳热还原及氯化温度不高于1763K,控制无水氯化铝升华速率在0.32g/min以下,石墨还原剂与氧化铝摩尔比为3：1,碳热还原时间为40min,碳热-氯化时间为40～50min（以系统压力降低并恒定不变为判断反应终止的依据）,此时物料不发生熔融平铺现象,氯化铝升华孔不堵塞,将有利于该法炼铝过程的顺利进行与金属铝直收率的提高。在最佳工艺参数条件下,考察了Fe2O3、SiO2、TiO2添加剂对该法炼铝过程的影响并进行了优化实验：在1713～1723K时,石墨与氧化铝摩尔比为4：1,添加10.0% Fe2O3后,金属铝直收率达72.09%；1753～1763K时,添加2.5%～15.0% SiO2后,金属铝直收率与物料失重率均明显低于不添加者,对该法炼铝过程不利；1753～1763K时,石墨与氧化铝摩尔比为4：1,添加10.0% TiO2后,金属铝直收率达82.38%,该金属铝的纯度达94.67%以上。
李秋霞,申慧玲,杨斌,戴永年[8]（2009）在《真空下Al2O生成及其歧化分解的热力学》文中指出分析在不同压力下,氧化铝和还原剂碳反应生成铝低价氧化物（Al2O）的热力学条件。结果表明,在常压下反应在2380K以上发生,而在残压为300～30Pa时反应在1820～1700K时就能进行,比常压下降低560～680K。压力对Al2O歧化分解为铝和氧化铝有一定的影响,但影响不大。
王鹏程[9]（2009）在《氧化铝真空碳热还原实验研究》文中提出铝及铝合金具有诸多优点,广泛应用于生产和生活中的各个领域,是需求量仅次于钢铁的第二大金属材料,在国民经济发展中占有重要地位。目前铝的生产方法是氧化铝-冰晶石熔盐电解法,而此方法又存在有诸多弊端,因此,新的炼铝工艺提上了日程。本文综述了炼铝的各种方法,概述了铝冶炼研究的进展；分别对常压下和真空下的氧化铝碳热还原法炼铝的热力学进行了计算；用石墨作为还原剂分析了氧化铝真空碳热还原反应的机理；用煤作为还原剂研究了氧化铝真空碳热还原的实际应用。通过热力学分析可知：常压下,碳直接还原氧化铝的温度为2000℃～2300℃,而在真空度为1Pa时,碳直接还原氧化铝的温度为1300℃～1600℃。从热力学上来看,碳直接还原氧化铝是可以进行的,并且使用真空设备可以大幅度的降低反应的温度。实验结果和热力学分析相吻合,在1Pa的真空度下,反应温度为1550℃～1700℃时,碳直接还原氧化铝的反应可以进行,并且能收集到金属铝颗粒。通过对实验的分析可知：物料的反应程度随温度的升高而增大,在1650℃时体系压力升幅最大,此时物料反应最为剧烈。通过对石墨作为还原剂时,在1450℃～1700℃之间的氧化铝真空碳热还原实验的分析,推测了氧化铝真空碳热还原的反应机理,得出金属铝的来源有三种途径：1、氧化铝和碳直接反应生成的铝蒸气的冷凝；2、氧化铝和碳化铝反应生成；3、Al4O4C和碳化铝反应生成。金属铝的生成分为两个步骤：1、升温阶段为氧化铝和碳化铝反应生成；2、保温阶段为氧化铝和碳化铝反应以及Al404C和碳化铝反应生成,其中在1600℃以下时,氧化铝和碳化铝的反应是产铝的主要反应,1600℃以上时,Al404C和碳化铝的反应是产铝的主要反应。综合分析,得到1650℃是真空碳热还原氧化铝生成铝的最优温度。用煤作为还原剂进行了氧化铝真空碳热还原实验,在1600℃～1650℃之间成功收集到金属铝,证明了氧化铝真空碳热还原实际应用的可行性。其反应情况和石墨时类似,但反应程度加大,金属铝颗粒质量增加,喷料情况减少。在1550℃时,煤中的杂质Si、Fe会与Al形成合金。
冯月斌,戴永年,王平艳[10]（2009）在《歧化法生产和精炼铝的研究概况》文中进行了进一步梳理本文综述了利用铝的低价化合物的生成和歧化分解反应进行铝的生产和精炼的研究概况。
二、铝的低价化合物热分解法炼铝（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铝的低价化合物热分解法炼铝（论文提纲范文）
（1）氧化铝真空碳热还原氯化歧化反应的理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 碳热还原氯化歧化制备金属铝方法简介 |
| 1.2 碳热还原氯化歧化制备金属铝理论研究进展 |
| 1.3 选题意义和课题研究内容 |
| 第二章 理论基础 |
| 2.1 从头算分子动力学 |
| 2.2 电子结构的方法 |
| 第三章 氧化铝碳热还原氯化歧化反应的热力学计算 |
| 3.1 碳热还原过程的热力学理论计算 |
| 3.2 氯化过程的热力学理论分析 |
| 3.3 歧化过程的热力学理论分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 碳热还原过程中主要反应理论研究 |
| 4.1 计算方法 |
| 4.2 Al_2O_3、Al_4CO_4、Al_2CO及Al_4C_3与碳及CO的相互作用的理论研究 |
| 4.3 Al_2O_3、Al_4CO_4及Al_2CO碳热还原过程的动力学模拟 |
| 4.4 CO在Al_4CO_4、Al_2CO及Al_4C_3中扩散行为的理论研究 |
| 4.5 Al_2O在碳热还原过程中行为的理论研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 碳热还原过程中主要产物氯化反应的理论研究 |
| 5.1 计算方法 |
| 5.2 Al_4CO_4、Al_2CO及Al_4C_3与AlCl_3的相互作用的理论研究 |
| 5.3 Al_4CO_4、Al_2CO及Al_4C_3与AlCl_2的相互作用的理论研究 |
| 5.4 Al_4CO_4、Al_2CO及Al_4C_3与AlCl的相互作用的理论研究 |
| 5.5 Al_4CO_4、Al_2CO、Al_4C_3及Al_2O_3氯化反应的动力学模拟 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 歧化反应理论研究 |
| 6.1 歧化反应形核过程理论研究 |
| 6.2 金属铝表面的歧化反应 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读学位期间发表论文目录及主持、参与课题情况 |
| 附录B 热力学计算结果 |
（3）氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中冷凝区碳化铝的形成分析（论文提纲范文）
| 1 实验 |
| 1.1 实验原料 |
| 1.2 真空炉示意图 |
| 1.3 实验方法 |
| 1.4 分析测试 2 结果与讨论 |
| 2.1 热力学分析 |
| 2.1.1 Al与C的反应 |
| 2.1.2 Al与CO的反应 |
| 2.2 不同因素对金属铝碳化的影响 |
| 2.2.1 冷凝器材质的影响 |
| 2.2.2 CO的影响 |
| 2.2.3 冷凝区温度的影响 |
| 2.3 产物金属铝 3 结论 |
（4）SiO2在真空低价氟化法炼铝过程的分布（论文提纲范文）
| 1 热力学研究 |
| 2 实验研究 |
| 2.1 实验原料 |
| (1) 铝土矿: |
| (2) 三氟化物: |
| (3) 还原剂: |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 3 结论 |
| (1) 热力学结论: |
| (2) 实验结论: |
（5）氧化铝真空碳热还原—氯化过程的机理及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 Abstract 目录 第一章 绪论 |
| 1.1 铝土矿资源的现状 |
| 1.2 国内外铝冶金工业的现状 |
| 1.2.1 氧化铝生产 |
| 1.2.2 铝电解 |
| 1.3 金属铝工业的发展及存在问题 |
| 1.4 国内外炼铝新方法的研究进展 |
| 1.5 氯化法炼铝国内外研究现状 |
| 1.5.1 机理及工艺研究 |
| 1.5.2 金属铝蒸气的冷凝 |
| 1.5.3 SiO_2、Fe_2O_3、TiO_2对过程的影响 |
| 1.6 本课题的目的及意义 |
| 1.7 本课题主要研究内容 第二章 真空碳热还原-氯化过程的热力学研究 |
| 2.1 氧化铝碳热还原过程 |
| 2.2 氯化过程 |
| 2.3 铝蒸气相变形核及冷凝 |
| 2.3.1 理论计算的前提 |
| 2.3.2 铝分压对铝蒸气凝聚形核的影响 |
| 2.3.3 温度对铝蒸气凝结形核及冷凝的影响 |
| 2.4 冷凝区碳化铝的形成分析 |
| 2.4.1 Al与C的反应 |
| 2.4.2 Al与CO的反应 |
| 2.5 铝土矿中杂质SiO_2、Fe2O_3、TiO_2参与的反应 |
| 2.5.1 SiO_2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的反应 |
| 2.5.2 Fe_2O_3在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的反应 |
| 2.5.3 TiO_2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的反应 |
| 2.6 小结 第三章 氧化铝真空碳热还原-氯化过程的实验研究 |
| 3.1 实验的基本原理 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.3 分析检测方法 |
| 3.4 实验原料及实验操作 |
| 3.5 结果讨论与分析 |
| 3.5.1 氧化铝碳热还原过程的分析 |
| 3.5.2 氯化过程的分析 |
| 3.5.3 碳化铝的氯化反应 |
| 3.5.4 金属铝蒸气的冷凝 |
| 3.5.5 冷凝产物分析 |
| 3.6 小结 第四章 Fe_2O_3、SiO_2、TiO_2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为分析 |
| 4.1 实验原料 |
| 4.2 实验设备 |
| 4 3 实验步骤 |
| 4 4 实验研究方法 |
| 4 5 实验结果与讨论分析 |
| 4.5.1 SiO_2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为分析 |
| 4.5.2 Fe_2O_3在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为分析 |
| 4.5.3 TiO_2在氧化铝真空碳热还原-氯化过程中的行为分析 |
| 4.6 小结 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 展望 参考文献 致谢 附录 攻读硕士学位期间科研情况 |
（6）氧化铝真空碳热还原和碳热还原—氯化—歧化反应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 氧化铝碳热还原法 |
| 1.1.1 氧化铝碳热还原法的研究概况 |
| 1.1.2 氧化铝碳热还原法基础理论研究概况 |
| 1.1.2.1 氧化铝碳热还原体系的重要化合物 |
| 1.1.2.2 Al-C-O体系热力学研究 |
| 1.1.2.3 氧化铝碳热还原反应机理研究 |
| 1.2 铝的低价化合物歧化法 |
| 1.2.1 铝的低价化合物歧化法的研究概况 |
| 1.2.1.1 卤化亚铝歧化法 |
| 1.2.1.2 铝的氧族低价化合物歧化法 |
| 1.2.2 铝的低价化合物歧化法的基础理论研究概况 |
| 1.3 本课题研究的目的和意义 |
| 1.4 本课题的主要研究内容 |
| 第二章 氧化铝真空碳热还原反应 |
| 2.1 氧化铝真空碳热还原实验 |
| 2.2 结果与讨论 |
| 2.2.1 温度和真空度对氧化铝碳热还原反应的影响 |
| 2.2.2 反应残渣和冷凝物分析 |
| 2.3 氧化铝真空碳热还原反应热力学分析 |
| 2.3.1 氧化铝与碳反应形成气体产物的热力学分析 |
| 2.3.1.1 氧化铝碳热还原反应的吉布斯自由能 |
| 2.3.1.2 氧化铝碳热还原反应的最低温度 |
| 2.3.1.3 氧化铝碳热还原反应的优势产物分析 |
| 2.3.1.4 氧化铝碳热还原反应的平衡图 |
| 2.3.2 氧化铝碳热还原的气体产物Al_2O和CO形成冷凝物的热力学分析 |
| 2.3.2.1 Al_2O与CO的反应的吉布斯自由能 |
| 2.3.2.2 Al_2O与CO反应的平衡温度 |
| 2.3.2.3 Al_2O与CO的各反应的吉布斯自由能比较 |
| 2.3.2.4 Al_2O与CO的反应的平衡图 |
| 2.3.3 氧化铝碳热还原的气体产物Al和CO形成冷凝物的热力学分析 |
| 2.3.3.1 Al与CO的反应的吉布斯自由能 |
| 2.3.3.2 Al与CO反应的平衡温度 |
| 2.3.3.3 Al与CO的各反应的吉布斯自由能比较 |
| 2.3.3.4 Al与CO的反应的平衡图 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化反应 |
| 3.1 氧化铝真空碳热还原.氯化-歧化反应的热力学分析 |
| 3.1.1 氧化铝真空碳热还原-氯化形成氯化亚铝的热力学分析 |
| 3.1.1.1 AlCl_3与Al_2O气体反应的热力学分析 |
| 3.1.1.2 AlCl_3与Al气体反应的热力学分析 |
| 3.1.1.3 氧化铝碳热还原-氯化形成氯化亚铝的总反应的热力学分析 |
| 3.1.2 氯化亚铝歧化反应的热力学分析 |
| 3.2 氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化实验 |
| 3.2.1 实验设备的设计 |
| 3.2.2 氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化实验过程 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.3.1 残留物分析 |
| 3.2.3.2 冷凝物分析 |
| 3.2.3.3 冷凝器内的铝产品中碳、碳化铝和氧化铝的形成分析 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 氧化铝真空碳热还原形成的冷凝物的氯化-歧化反应 |
| 4.1 氧化铝真空碳热还原形成的冷凝物的氯化反应热力学分析 |
| 4.2 氧化铝真空碳热还原形成的冷凝物的氯化-歧化反应实验 |
| 4.2.1 氧化铝真空碳热还原形成的冷凝物的氯化-歧化反应实验过程 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.2.2.1 残留物分析 |
| 4.2.2.2 冷凝物分析 |
| 4.3 结论 |
| 第五章 氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的条件研究 |
| 5.1 氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的实验 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 温度对氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的影响 |
| 5.2.2 冷凝器结构对氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的影响 |
| 5.2.3 原料的预反应对氧化铝真空碳热还原-氯化-歧化法提取铝的影响 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 结果与讨论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）氧化铝真空碳热还原—氯化法炼铝的机理及其工艺的实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铝的用途及其性质 |
| 1.2 铝土矿资源 |
| 1.2.1 我国铝土矿资源概况 |
| 1.2.2 世界铝土矿资源概况 |
| 1.3 铝的传统生产方法 |
| 1.4 铝的生产新方法及新工艺 |
| 1.5 本课题的目的及意义 |
| 1.6 本课题主要研究内容 |
| 第二章 氧化铝真空碳热还原-氯化法炼铝的热力学研究 |
| 2.1 氧化铝碳热还原过程的基本反应 |
| 2.2 碳热-氯化过程的基本反应 |
| 2.3 低价氯化铝气体歧化分解的热力学分析 |
| 2.4 热力学研究小结 |
| 第三章 氧化铝真空碳热还原-氯化法炼铝过程的机理实验研究 |
| 3.1 实验的基本原理 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.3 分析检测方法 |
| 3.4 实验原料及实验操作 |
| 3.5 结果讨论与分析 |
| 3.5.1 碳热还原及碳热-氯化过程的气相色谱分析 |
| 3.5.2 氧化铝碳热还原过程分析 |
| 3.5.3 氧化铝碳热还原-氯化过程分析 |
| 3.5.4 冷凝产物分析 |
| 3.6 碳热还原-氯化机理研究小结 |
| 第四章 氧化铝真空碳热还原-氯化法炼铝过程的工艺研究 |
| 4.1 实验原料 |
| 4.2 实验设备 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.4 实验研究方法 |
| 4.5 实验结果与讨论分析 |
| 4.5.1 温度对氧化铝碳热还原-氯化的影响 |
| 4.5.2 无水氯化铝升华速率的影响 |
| 4.5.3 石墨与氧化铝摩尔比的影响 |
| 4.5.4 氧化铝碳热还原时间的影响 |
| 4.5.5 碳热-氯化时间的影响 |
| 4.5.6 Fe_2O_3对氧化铝碳热还原及碳热-氯化过程的影响 |
| 4.5.7 SiO_2对氧化铝碳热还原及碳热-氯化过程的影响 |
| 4.5.8 TiO_2对氧化铝碳热还原及碳热-氯化过程的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（9）氧化铝真空碳热还原实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 铝的性质 |
| 1.2 铝矿资源 |
| 1.2.1 铝土矿特点 |
| 1.2.2 世界铝矿资源状况 |
| 1.2.3 我国铝矿资源特点及分布 |
| 1.3 铝及铝合金的应用 |
| 1.4 铝的生产方法 |
| 1.4.1 铝的生产工艺概述 |
| 1.4.2 电解法生产铝工艺 |
| 1.4.3 电热法炼铝 |
| 1.4.4 高炉炼铝 |
| 1.4.5 低价化合物热分解法(歧化法)炼铝 |
| 1.4.6 真空碳热还原法 |
| 1.5 课题的提出 |
| 1.5.1 课题提出的背景 |
| 1.5.2 课题研究的目的 |
| 1.5.3. 研究内容 |
| 第二章 氧化铝真空碳热还原的热力学研究 |
| 2.1 碳直接还原氧化铝的理论 |
| 2.1.1 氧化铝的生成自由能 |
| 2.1.2 铝的蒸气压 |
| 2.1.3 碳化铝的生成 |
| 2.1.4 铝、氧化铝和碳化铝的相互溶解 |
| 2.1.5 金属氧化物的氧势 |
| 2.2 金属氧化物的真空还原 |
| 2.2.1 金属氧化物在真空中的稳定性 |
| 2.2.2 金属氧化物的真空还原 |
| 2.3 氧化铝的真空碳热还原 |
| 2.3.1 常温下碳热还原氧化铝的热力学分析 |
| 2.3.2 真空下碳热还原氧化铝的热力学分析 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 真空石墨还原氧化铝实验研究 |
| 3.1 实验原料、方法及设备 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.1.1 氧化铝 |
| 3.1.1.2 石墨 |
| 3.1.2 实验方法 |
| 3.1.2.1 配料 |
| 3.1.2.2 混合压团 |
| 3.1.2.3 实验方法 |
| 3.1.3 实验设备 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 压力与温度、时间的关系 |
| 3.2.2 反应后的残余物和产物 |
| 3.3 坩埚残余物分析 |
| 3.4 保温盘和炉盖底粉末分析 |
| 3.4.1 保温盘和炉盖底粉末成分分析 |
| 3.4.2 保温盘和炉盖底粉末来源分析 |
| 3.5 出气管冷凝物分析 |
| 3.5.1 出气管冷凝物成分 |
| 3.5.2 出气管冷凝物各成分含量分析 |
| 3.5.3 出气管冷凝物的生成 |
| 3.6 冷凝物表面金属颗粒分析 |
| 3.7 小结 |
| 第四章 真空煤还原氧化铝实验研究 |
| 4.1 真空条件下煤还原氧化铝实验结果 |
| 4.2 真空煤还原氧化铝实验分析 |
| 4.2.1 反应后坩埚残余物 |
| 4.2.2 反应后保温盘和炉盖底物料 |
| 4.2.3 反应后出气管冷凝物 |
| 4.2.4 金属颗粒分析 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 总结与建议 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）歧化法生产和精炼铝的研究概况（论文提纲范文）
| 1 卤化铝应用于歧化法炼铝的研究概况 |
| 2 铝的氧族低价化合物应用于歧化法炼铝的研究概况 |
| 3 结 语 |
四、铝的低价化合物热分解法炼铝（论文参考文献）
- [1]氧化铝真空碳热还原氯化歧化反应的理论研究[D]. 陈秀敏. 昆明理工大学, 2012(10)
- [2]真空碳热还原法炼铝的研究进展[J]. 袁海滨,朱富龙,杨斌,徐宝强,戴永年. 真空科学与技术学报, 2011(06)
- [3]氧化铝碳热还原-氯化法炼铝过程中冷凝区碳化铝的形成分析[J]. 朱富龙,于文站,郁青春,杨斌,刘永成,徐宝强,戴永年. 真空科学与技术学报, 2011
- [4]SiO2在真空低价氟化法炼铝过程的分布[J]. 李秋霞,刘永成,荆碧,杨斌,戴永年. 真空科学与技术学报, 2011(04)
- [5]氧化铝真空碳热还原—氯化过程的机理及实验研究[D]. 朱富龙. 昆明理工大学, 2011(05)
- [6]氧化铝真空碳热还原和碳热还原—氯化—歧化反应研究[D]. 冯月斌. 昆明理工大学, 2011(05)
- [7]氧化铝真空碳热还原—氯化法炼铝的机理及其工艺的实验研究[D]. 袁海滨. 昆明理工大学, 2010(02)
- [8]真空下Al2O生成及其歧化分解的热力学[J]. 李秋霞,申慧玲,杨斌,戴永年. 有色金属, 2009(03)
- [9]氧化铝真空碳热还原实验研究[D]. 王鹏程. 昆明理工大学, 2009(02)
- [10]歧化法生产和精炼铝的研究概况[J]. 冯月斌,戴永年,王平艳. 轻金属, 2009(03)