轻金属冶金学A教学大纲

轻金属冶金学A

一、课程说明

课程编号：050132Z10

课程名称：轻金属冶金学A/LightMetalsMetallurgyA

课程类别：选修

学时/学分：48/3

先修课程：无机化学、物理化学、冶金原理

适用专业：冶金工程

教材、教学参考书：

1、杨重愚.轻金属冶金学.冶金工业出版社，2001.

2、刘业翔.现代铝电解.冶金工业出版社，2008.

3、徐日瑶.金属镁生产工艺学.冶金工业出版社,2002.

二、课程设置的目的意义

本课程系冶金工程专业开设的有关轻金属冶金方向的主修专业课程，其目的

是通过教学和专业课程实验，使学生系统地掌握铝和镁等主要轻金属冶金的基本

原理，掌握氧化铝、铝电解和镁冶炼的方法、基本工艺流程和工艺设备，初步掌

握轻金属冶金的实验研究方法，为今后从事轻金属冶金及相关行业的生产、科研

和设计等工作奠定坚实的基础。

三、课程的基本要求

知识要求：按照本专业培养要求，本课程的重点是氧化铝生产工艺、铝的熔

盐电解以及金属镁与镁盐的生产原则流程。各部分内容重点、深广度以及能力、

素质培养的具体要求为：1）氧化铝部分主要介绍拜尔法和烧结法生产氧化铝。

重点讲解拜尔法生产重要理论依据Na2O-Al2O3-H2O系相图，以相图为基础展开

讲解构成拜尔法生产的各个工序，即溶出、稀释、分解与蒸发。生产上如何实现

将氧化铝从矿石中提取出来；对■烧结法部分主要介绍烧结法生产氧化铝的特点、

适用性及其与拜尔法的区别与联系。重点讲述烧结、熟料溶出、脱硅和碳分等四

个主要工序。在讲解过程中理论和概念交代清楚，工艺过程的影响因素留给学生

自学。2）铝电解部分重点介绍铝电解质熔盐物理化学性质、铝电解电极过程、

电流效率与电能效率、铝电解槽结构、工艺管理原则以及原铝精炼与再生。对电

解生产操作、辅助材料（碳素材料、冰晶石及氟化盐生产）和铝冶炼新工艺仅做

一般性介绍。3）镁冶金部分重点介绍硅热法生产金属镁的原理、无水氯化镁的

制备以及镁盐生产原则流程，对电解法炼镁仅做一般性介绍。

能力：通过本课程的系统学习，掌握铝、镁等主要轻金属冶金的基本原理和

方法，掌握氧化铝生产、铝电解和镁冶炼的工艺流程和设备，通过专业课实验初

步掌握轻金属冶金的实验研究方法;针对现行铝、镁冶金工业生产中的实际问题,

具备初步分析解决问题能力。

素质：通过课程中的分析、讨论与辩论来培养分析沟通交流素质，培养基础

理论知识的应用技能；通过课外导学的模式，提升自主学习和终身学习的意识,

形成不断学习和适应发展素质。

四、教学内容、重点难点及教学设计

总学时分配

学讲课教学难教学方案设计（含教

章节教学内容实教学重点

时（含研去学方法、教学手段）

践

讨）

第1章轻金属属教学思路：采取归纳

轻金属性，铝资源对比法进行教学。

氧化铝

冶金绪的种类,氧教学模式：课前导

220轻金属冶金共性生产流

论、氧化化铝生产流学、课堂讲授、课外

程构建

铝生产程的构建原阅读，专题讨论、专

概论则题分析等方式。

教学思路：通过物理

化学基础知识的融

合，结合过程的基本

第2章

铝酸钠溶液性质的原理，通过现场教学

铝酸钠

的性质；铝意义及了解铝酸钠溶液性

溶液性220性质与结构

酸钠溶液的与结构质与结构；

质与结

结构的关系教学模式：课前导

构

学、课堂讲授、课外

阅读、专题分析等方

式。

第3章拜尔法生产氧化铝

教学思路：通过物理

化学基础知识的融

合，结合过程的基本

原理，通过现场教学

了解拜耳法循环过

3.1节拜耳法

Na2O-A12O3-H2O程，讲述平衡状态

拜尔法拜尔法循环220循环的

系平衡状态图图、启发讨论循环的

循环建立

建立；

教学模式：课前导

学、课堂讲授、课外

阅读、专题分析等方

式c

教学思路：通过物理

化学基础知识的融

铝土矿中的合，结合过程的基本

3.2节主要杂质矿原理，通过现场教学

铝土矿物；杂质矿了解铝土矿溶出过

溶出体

溶出过物反应行220杂质矿物的影响程基本原理，讲授矿

系构建

程基本为；杂质矿物反应行为+启发讨

原理物副作用的论调控措施；

消除教学模式：原理部分

采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

总学时分配

学讲课教学难教学方案设计（含教

章节教学内容实教学重点

时（含研山学方法、教学手段）

践

讨）

式进行。

教学思路，采用启发

式教学，通过简单回

3.3节顾原理，启发讨论满

拜耳法溶出

拜耳法工艺原足原理的工艺措施

工艺；溶出

溶出工溶出工艺分类、分理与装（经济性和可操作

浆液沉降分220

艺与赤离洗涤的作用备措施性）；

离；赤泥洗

泥分离的协同教学模式：课前导

涤和外排

洗涤学、课堂讲授、课外

阅读、案例分析等方

式。

教学思路：采取归纳

对比法进行教学。以

晶种分解工产品控制为目标，在

多

3.4节种

艺制度；结讲授原理的基础上，

子

铝酸钠行

晶率的主要讨论出砂状氧化铝

的

2粒子行为机理协

溶液晶20几种分解方法；

调

影响因素；控

种

分解过程粒教学模式：课前导

分解

子行为学、课堂讲授、课外

阅读、案例分析等方

式。

教学思路：通过物理

化学基础知识的融

过程

种分母液蒸节合，结合过程的基本

及

能

发的目的；与原理，通过现场启发

3.5节

统

能

蒸发工艺；系式教学了解母液种

种分母蒸发过程的作用

0的

11关

结晶渣苛化耗分基本原理，

液蒸发

及其影响因系教学模式：原理部分

素采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

式进行。

教学思路：采用启发

式教学，呼应砂状氧

燃烧目的；物相与

3.6节化铝质量控制；

燃烧过程物燃烧过程物相转产品性

产品煨教学模式：课前导

110变能的关

相变化；,墩学、课堂讲授、课外

烧系

烧工艺设备阅读、案例分析等方

式。

第4章石灰烧结法生产氧化铝

教学思路：采取归纳

4.1节对比法进行教学，重

烧结法发展

烧结法点对比拜耳法,讲授

历程；烧结杂质矿铝硅分离原理，启发

概况与烧结过程主要反

法220物的作讨论熟料配方原则

熟料烧或

原理；用教学模式：课前导

结过程

主要工序学、课堂讲授、课外

反应向读，专题讨论、专

题分析等方式。

4.2节熟料烧结过讲授主要反应，启发

二次反

熟料烧程主要化学讨论二次反应控制

熟料溶出过程主应机理

结工艺反应.22措施

0要反应及其抑

主要影品因教学思路：通过物理

与熟料制

溶出素；熟料溶化学基础知识的融

总学时分配

学讲课教学难教学方案设计（含教

章节教学内容实教学重点

时（含研山学方法、教学手段）

践

讨）

出过程主要合，结合过程的基本

反应；副反原理，通过现场启发

应及其控制式教学了解熟料烧

措施结工艺与熟料溶出，

教学模式：原理部分

采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

式进行。

教学思路：采用启发

式教学，重点讲授脱

4.3节脱硅目的；硅过程原理和意义，

启发讨论减少铝1可

铝酸钠主要脱硅反二段脱

粗液脱硅主要反头率的措施，从而引

粗液脱应、机理及110硅流程

应及其机理出二段脱硅流程；

构建

硅影响因素；教学模式：原理部分

过程脱硅工艺采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

式进行。

教学思路；以归纳法

进行本章教学，重点

碳分作用及回顾种分过程粒子

4.4节

原理；主要作用，讨论碳种分的

铝酸钠碳分过相似性，后发讨论碳

影响因素；

溶液碳110碳酸化分解原理程粒子分过程产品质量调

粒子行为及

酸化分作用栉冷理

产品质量控教承模卜原理部分

解

制采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

式进行。

第5章联合法4上产氧化铝及被铁钙冶金

教学思路：采用后发

式教学，以资源劣质

合法

联

化为引子，以减少物

程中

5.1节串联法；并流

质消耗为目的，启发

耳法

联合法联法；混联拜

联合法流程的意讨论联合法流程构

烧结

生产氧和

法：联合流330建。

的作

义法

化铝流程优教学模式：原理部分

用

程分析缺点采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

式进行。

教学思路：通过物理

化学基础知识的融

合，结合过程的范本

5.2节原理，通过现场启发

被镁钙被镁钙冶金110流程简介式教学了解钺镁钙：

冶金教学模式：原理部分

采取课前导学、课堂

讲授、专题讨论的方

式进行。

单

作

5.3节拜耳法生产元教学思路：从原理出

业

化

优发，结合资源形势，

碱法生氧化铝中铝

与

统

铝硅分离方法和系系讨论技术发展趋势。

产氧化硅分离过优

的

220化

统能源消耗教学模式：课堂教

协

铝共性程；烧结法同学、课堂学术研讨：

问题铝硅分离过1）石灰的作用；2）

总学时分配

学讲课教学难教学方案设计（含教

章节教学内容实教学重点

时（含研学方法、教学手段）

践

讨）

程；能源消低铝硅比铝土矿利

耗及对比用与赤泥减排；3）

高硫矿的处理。

铝电解工业

发展历程；

铝

铝电解槽及电解教学思路：从铝电解

章

第

流

艺

6电解槽系工原理出发，采用讨论

铝

解

发

和

电

歹小铝用炭程式教学，展开本章内

铝电解工艺及产

工

概

势

趋

展

业素材料及其220容。

步

业现状初

的

况生产；冰晶教学模式：课堂讲

建

石及氨化盐构授，课上和课后讨

生产；铝冶论。

炼新工艺概

况

铝电解质概

述；铝电解

质熔度与相教学思路：通过物理

铝

平衡；铝电电解化学基础知识的融

第7章

系合，结合过程的基本

体

解质熔盐结质

铝电解铝电解质组成与原理，通过现场启发

构；铝电解与

计

设

质的物质的电导物理化学性质的式教学了解铝电解

30调

3质

性

理化学率、离子迁关系质的物理化学性质；

控

性质移数、密度教学模式：课堂讲

和粘度；铝授，课.上、课后讨论

电解质表面与作业。

性质和蒸汽

压

电解质组分教学思路：首先讲授

极效

第8章阳

的分解电基本原理，然后启发

理

机

铝电解压；铝电解应

铝电解电极过程讨论调控方法；

控

调

过程的阴极过程；330与

与副反应教学模式：课堂讲

法

电化学铝电解阳极方

授，课上、课后讨论

机理过程；阳极

效应与作业。

概述；电流

效率的测

量；电流效

率降低的原

第9章因；电流效教学思路：采用启发

铝电解率影响因式教学，首先讲授基

的电流素；铝电解电流效率影响因铝电解本原理，启发讨论铝

效率、电槽的电压平220素和电解槽电压节能途电解节能途径；

能效率衡：铝电解与能量平衡径教学模式：课堂讲

与能量槽的能量平授，课上、课后讨论

平衡衡方程式和与作业。

能量平衡计

算基础；铝

电解槽节能

途径

总学时分配

学讲课教学难教学方案设计（含教

章节教学内容实教学重点

时（含研山学方法、教学手段）

践

讨）

整体结构；

阴极结构；

上部结构；

第10章母线结构；

现代预电气绝缘；

教学思路：采取归纳

焙铝电铝电解槽破铝电解

铝电解槽的阴极对比法进行教学，重:

解槽的损的特征、220槽破损

结构、破损与维护点讲授电解槽结构，

结构、破检测与维机理

启发讨论电解槽破

损与护：铝电解

损与维护

维护槽破损机

理；废旧阴教学模式：

极内衬处置

方法

铝电解槽的

焙烧；铝电教学思路：讲授原理

铝

电解

第11章解槽的启与方法，视频演示生

槽

烧

焙

铝电解动；铝电解产操作，启发式讨论

选

方

法

的生产槽的生产操铝电解槽的焙烧、工艺管理思路；

自

择

220与

操作与作：铝电解启动与自动控制教学模式：课前导

制

动

控

工艺槽的自动控学、课堂讲授、课外

原

理

管理制;铝电解阅读，专题讨论、专

槽的烟气净题分析等方式。

化

铝的纯度与

性能；原铝教学思路：讲授原理

精炼原理与

铝口与方法，启发式讨论

第12章工艺；原铝

的

质原铝再生的意义、问

原铝精再生的意原铝精炼与再生

去

220效题与趋势：

义；再生铝的主要工艺方法

法

炼与再方

教学模式：课堂讲

生资源；再生

铝的熔炼；授、分析探讨以及课

再生铝的精后作业。

教学思路：从中学的

镁的基本性

镁燃烧试验简单回

质，镁的消

顾展开镁的基本性

费结构，镁

第13章镁及镁化合物的水氯镁质讲解，从日常用品

化合物的分

镁冶金性质与应用，水氯石脱水来及引出镁化合物

类及应用，220

学习的重要性。

结论主要含镁原镁石脱水原理