轻金属冶炼特征

知识点:轻金属有铝、镁、钛

轻金属即相对密度小于5的金属。分为有色轻金属和稀有轻金属两类。有色轻金属有铝、镁、钙、钛、钾、锶、钡等，前四种在工业上多用作还原剂，铝、镁、钛及其合金相对密度较小，强度较高，抗蚀性较强，广泛用于飞机制造和宇航等工业部门。稀有轻金属有锂、铍、铷、铯等，铍主要用于配制铍青铜，由于铍的热中子俘获截面小，又可用作原子核反应堆的结构材料。锂用作金属冶炼时的脱氧剂和除气剂，并作为热核反应材料。

轻金属冶炼工艺一般可分为两个阶段。第一阶段为由矿物或卤水结晶析出的盐类制取中间化合物，如氧化铝、氯化镁、氯化钠、氯化钾、氧化钙、碳酸锶或氧化钡。第二阶段由中间化合物通过熔盐电解或热还原（见金属热还原法）的方法制取金属，高纯金属通常由粗金属进一步精炼制得。

湿法冶金为制取轻金属中间化合物的主要工业方法，在一些轻金属如钠、钾和锶的中间化合物生产以及从卤水富集物中提取氯化镁时，基本上可采用全湿法过程。而在另一些轻金属如铝、钡的中间化合物生产中，原料须经过焙烧或烧结焙烧使欲提取的金属生成可溶性化合物，然后用湿法进行浸出和净化，并通过沉淀、干燥和煅烧得到合格的中间产品。

氯化冶金（见卤化冶金）用于镁矿物的氯化，能获得较纯的中间产物氯化镁。在氧化钙的生产中，则只需对石灰石原料进行单一的煅烧。

原料中所含共生有价金属大都在制取中间化合物这一阶段从渣或溶液中予以回收。

熔盐电解法为工业生产金属铝、镁和钠的主要方法，现在铝和钠的全部及镁的80%都是采用这种方法生产的。此外，熔盐电解法还用于制取金属钙、锶、钡。除铝生产采用氟化物熔盐电解外，其余均采用氯化物熔盐电解。电解过程中排放出的氟或氯及其化合物成为这些金属生产中最主要的环境污染源。净化处理和回收利用这些有害的副产物已成为上述轻金属生产中的重要组成部分。

热还原法为制取金属钾、钙、锶和钡的主要工业方法，在金属镁的生产中用此法制取的产品约占总产量的20%。除金属钾和镁的生产分别采用钠和硅作还原剂外，其余三种金属的制取均采用铝热还原法。这些金属产量大都很少，还原设施亦限于较小的规模。

真空蒸馏法广泛用于制取除铅以外的其他所有高纯轻金属。这些轻金属的沸点均较低，一般只在1273K左右（从钾的沸点1047K到钡的沸点1910K）易于通过蒸馏和冷的方法与其他高、低沸点的杂质分离而得到提纯。高纯铝一般采用物理冶金（区域熔炼或定向凝固法）或电化冶金（有机溶液电解法）的方法制取。

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