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有色冶金
1.矿物:天然产出﹑具有一定的化学成分和有序的原子排列﹐通常由无机作用所形成的均匀固体。矿石:矿物集合体。从金属矿床中开采出来的固体物质,现已扩大到形成后堆积在母岩中的硫黄、萤石和重晶石之类非金属矿物。
矿石中有用成分(元素或矿物)重量和矿石重量之比称为矿石品位,
矿床:由地质作用形成的、有开采利用价值的有用矿物的聚集地。
火法冶金:利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。
湿法冶金:利用某种溶剂,借助化学反应(包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。
电冶金:应用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。
2.火法冶金:利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。此过程没有水溶液参加,故又称为干法冶金。火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。①矿石准备。选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉(或炼铁高炉),须先加入冶金熔剂(能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质),加热至低于炉料的熔点烧结成块;或添加粘合剂压制成型;或滚成小球再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是:除去硫和易挥发的杂质,并使之转变成金属氧化物,以便进行还原冶炼;使硫化物成为硫酸盐,随后用湿法浸取;局部除硫,使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。②冶炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式:还原冶炼:是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加入的炉料,除富矿、烧结块或球团外,还加入熔剂(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。可还原铁矿为生铁,还原氧化铜矿为粗铜,还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。氧化吹炼:在氧化气氛下进行,如对生铁采用转炉,吹入氧气,以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷,炼成合格的钢水,铸成钢锭。造锍熔炼:主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿,一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣,熔渣之下形成一层熔锍。在造锍熔炼中,有一部分铁和硫被氧化,更重要的是通过熔炼使杂质造渣,提高熔锍中主要金属的含量,起到化学富集的作用。③精炼。进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属,以提高其纯度。如炼钢是对生铁的精炼,在炼钢过程中去气、脱氧,并除去非金属夹杂物,或进一步脱硫等;对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼,然后铸成阳极进行电解精炼;对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等,并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。
湿法冶金
利用某种溶剂,借助化学反应(包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金。湿法冶金包括4个主要步骤:①用溶剂将原料中有用成分转入溶液,即浸取。②浸取溶液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③浸取溶液的净化和富集,常用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。④从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、氧化铀,大部分锌和部分铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点在于对非常低品位矿石(金、铀)的适用性,对相似金属(铪与锆)难分离情况的适用性;以及和火法冶金相比,材料的周转比较简单,原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。
电冶金:有电热法和电解法两类。电热法可以获得比用燃料供热更高的温度,冶金炉内气氛更易于控制。包括电炉冶金如电弧炉炼钢,矿热炉炼铁合金、冰铜,电子束熔炼,等离子冶金、感应炉熔炼特殊钢及有色金属等。电解法是利用电解过程中的阴极反应来获得产品,如电解熔融氯化钠制金属钠并副产氯气。电解法又分熔盐电解和水溶液电解,用于有色金属的提炼或精炼。 电冶金主要分电解过程和电热过程两大类。
电解过程 电解是使直流电流通过金属盐的水溶液或金属化合物的熔融体引起化学分解的过程,结果在阴极电沉积析出金属,而在阳极发生阴离子的电氧化过程或可溶性阳极的溶解过程。电解在冶金工业上有两方面的应用:①电解冶金,即电解金属盐的水溶液或熔融物以提取金属;②电解精炼,就是使不纯的金属阳极溶解生成金属离子,并让后者在阴极上以纯金属的形式电沉积下来,这样达到使金属纯化的目的。
电解冶金包括:①以酸或碱溶液处理矿石,浸取金属盐溶液;②净化浸取液;③在阴极上电沉积出金属;④电解处理过的溶液重新送入浸取工段使用等过程。电解冶金法最先应用于从低品位铜矿(含铜约 1.5%或更少)提取铜,提取率达80%~90%,生产成本低。后来,该法也被用来提取锌,但方法比较复杂。目前此法已用于镉、锑、钴、铬、铁、镓、锰和银等金属的提取。
熔盐电解是工业上用来制取那些太活泼以致不能用碳还原其氧化物或其他化合物的金属,或不能从水溶液中电沉积的金属。全部铝,大部分镁、钠、钾、钙、铍、钍、钼和混合稀土金属等都是用熔盐电解法生产的。电解溶于熔融氟化物中的纯氧化铝生产金属铝是 1886年C.M.霍尔在美国和P.L.T.埃鲁在法国分别建立的方法。美国电解制铝的用电量约占全国总用电量的4%,因此,降低电解制铝的电能消耗是目前电冶金方法的一个重要研究课题。
电解精炼是将不纯的金属块置于电解液中作为阳极,电解时阳极金属溶解生成金属离子,并在阴极上电沉积出纯金属。关于铜电解精炼的报道始于1865~1870年间J.埃尔金顿的专利,金属电解精炼的成本通常比炉炼为高,但由于不同金属的电极电势(位)不同,通过控制电压电解能达到分离的目的,电解精炼得到的金属纯度较高,还能回收有价值的副产物,如电解精炼铜时可回收得到金、银和铂等贵金属,这是炉炼法做不到的。除铜外,铅、金、银、镉、镍等也常用电化学法精炼。
电热过程 电热过程是电能转变为热能的过程。在金属的冶炼、精炼、熔融或合金化等过程中都要用到电炉。电炉有电阻炉、电弧炉和感应炉等,在这些电炉中电流通过炉料电阻或产生电弧,或因电感应而转变为热。电炉比燃料炉优越,因为在电炉中,金属或其他炉料内部直接产生热,而不必由燃料燃烧产生的火焰或热气流把热传给炉料,可达到比较高的温度;电炉法还能精确控制炉温和炉内环境气氛。美国于1906年开始小规模电炉炼钢,炉温高,能较好地控制炉温、炉内环境和渣的组成,符合近代冶金要求精确控制钢的成分含量的需要。电炉钢无气孔,较致密,为机械性能较好的优质钢。铁合金和许多合金钢只能在电炉中炼制。电炉法冶炼出的镍、铜、铜合金及其他有色金属的吨位也很大。电炉冶炼的主要缺点是电能耗费大,成本高。
1楼
很感谢你!李老师
作者:222.134.50.*08-01-27 20:15回复此贴
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