有色金屬冶金技術(shù)講座ppt-有色金屬冶金技術(shù)基礎(chǔ)知識講座

有色金屬冶金技術(shù)

基礎(chǔ)知識講座

主講人：杜新玲

2008年3月主要內(nèi)容

一、基本概念二、冶金方法的分類及冶金工藝過程三、幾種常用的冶金爐四、濕法煉鋅的原則流程五、發(fā)展趨勢一、基本概念

1.有色金屬:在元素周期表中的80種金屬元素中:除Fe、Mn、Cr和Sb、Pm、Fr及十種超鈾元素外的64種元素都列為有色金屬。

2.冶金:礦石(精礦或其他原料)金屬加工處理應(yīng)用。（1）化學(xué)冶金:

（2）物理冶金：

3.有色冶金的任務(wù)：把要提取的金屬從成分復(fù)雜的礦物集合體中分離出來，得到粗金屬產(chǎn)品（粗煉），再將粗金屬進(jìn)行提純得到合格的精煉金屬產(chǎn)品（精煉）。

4.冶金過程：應(yīng)用各種化學(xué)方法或物理化學(xué)方法使原料中的主要金屬與其他金屬或非金屬元素化合物分開，以獲得純度較高的金屬。（1）煉前處理（2）粗煉（3）精煉5.冶金原理：是用物理化學(xué)的基本原理來分析研究冶金過程的物化反應(yīng)。內(nèi)容：（1）化學(xué)熱力學(xué)方法、研究冶金過程的方向和平衡，以確定冶金反應(yīng)進(jìn)行的可能性及其限度。（2）化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法、研究冶金過程的速度和機(jī)理，以分析影響冶金反應(yīng)進(jìn)行的因素和探索提高反應(yīng)速度的途徑。（3）物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)、研究參與反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，以了解冶金反應(yīng)的內(nèi)在原因。

6.冶金方法：是使礦石或精礦中的金屬與脈石分開，并破壞金屬化合物的鍵以游離金屬且使之純化到工業(yè)品位。7.回收率:是指原料開始到產(chǎn)出最終金屬產(chǎn)品止，產(chǎn)出合格金屬量占消耗物料金屬量的百分比。8.浸出率:浸出液中被提金屬總量與被浸出礦物中所提金屬總量的百分比。二、冶金方法的分類及冶金工藝過程(一)冶金方法的分類

1.火法冶金:礦石(精礦)物理化學(xué)變化金屬。如干燥、焙解、熔煉、蒸餾、真空冶金、電熱冶金等。

2.濕法冶金:礦石(精礦)溶解溶液金屬。

高溫低溫（<100℃）酸、堿電解、電積

包括浸出、凈化、置換沉積（電積）三大過程。近年發(fā)展的生物冶金、原地熔浸等都屬于濕法冶金。

3.電冶金:電能金屬。分為：

a.電熱冶金:電能熱能。（如工業(yè)硅的生產(chǎn)）

b.電化冶金:含金屬鹽類的水溶液(熔體)中-→電化學(xué)反應(yīng)→析出→金屬。（如Cu、Zn的電解電積Li、Al等的精煉）（二）冶金工藝過程

1.干燥:—除水份。

2.焙解:—分解水化物或氫氧化物及碳酸鹽，除去其中的水份、二氧化碳及有機(jī)物等。如鎢酸、氫氧化鋁等（>200℃）。

3.焙燒:礦石(精礦)→加熱(<熔點(diǎn))→化學(xué)變化。包括有：

①氧化焙燒、如MeS+1?O2=MeO+SO2

②硫酸化焙燒、如濕法提Cu、Zn等：

MeS+1?O2=MeO+SO2SO2+?O2=SO3MeO+SO3=MeSO4（Me---表示金屬）

③氯化焙燒、礦石（精礦）+氯化劑→可溶性氯化物（稀有金屬冶金）如

TiO2+2CaCl2=TiCl4+2CaO④還原焙燒、礦石（精礦）+還原劑→低價(jià)氧化物或金屬。

4.燒結(jié)、粉礦（精礦）→塊狀物料。

5.熔煉、礦石（精礦、焙燒或燒結(jié)的物料）→溶化（化學(xué)反應(yīng)）→兩種或以上互不相溶的液體產(chǎn)物（粗金屬或锍）。

①還原熔煉、金屬氧化物（焙砂、燒結(jié)塊）→還原氣氛熔煉→粗金屬。

SnO2+CO=SnO+CO2SnO+CO=Sn+CO2

②氧化熔煉、利用某些元素易氧化的特性，除去合金中的雜質(zhì)。

2FeS+3O2=2FeO+SO2

③造锍熔煉、如氧化鎳礦煉鎳锍

FeO+CaS=FeS+CaO3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+?S23NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+?S2④沉淀熔煉（置換熔煉）、如煉銻

Sb2S3+Fe=2Sb+3FeS

⑤反應(yīng)熔煉、MeS+2MeO=3Me+SO2MeS+MeSO4+2Me+2SO2⑥熔析熔煉、不經(jīng)化學(xué)作用而將熔體分成幾相。

⑦電解熔煉、利用電的化學(xué)效應(yīng)在高溫下將物質(zhì)分離。如

Mg2++2e=Mg6.蒸餾、用于處理低沸點(diǎn)金屬的原料。

7.精煉、將熔煉或蒸餾得到的粗金屬中所含的雜質(zhì)除去，得到較純的金屬。有：

a.電解精煉、b.火法精煉、

8.浸出、礦石（焙砂）+溶劑溶液。

9.凈化、用水解法或置換法除去與被提金屬一起進(jìn)入溶液中的雜質(zhì)。

10.金屬的沉積、將金屬從溶液中沉積出來。有：

a.電積法、利用電化學(xué)反應(yīng),將金屬在陰極上析出.如陰極：Zn2++2e=Zn

陽極：SO2-+2e+H2O=H2SO4+?OZnSO4+H2O=Zn+H2SO4+?O2

金屬

b.置換法、負(fù)電金屬正電金屬。如

CuSO4+Fe=Cu+FeSO4c.水解法、金屬鹽類氫氧化物(堿性鹽類)

如

NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOHd.化學(xué)沉積法、金屬化合物金屬難溶鹽。如

Ag2SO4+NaCl=2AgCl+Na2SO4

三、幾種常用的冶金爐

1.豎爐：用于礦物原料的焙燒、鍛燒及熔煉等方面。如煉Cu、Pb、Sn、Ni、Sb的鼓風(fēng)爐、Sb、Hg焙燒爐、煉Mg工業(yè)的豎式氯化爐等。

鼓風(fēng)爐：單位生產(chǎn)率(床能力)；a=

η--鼓風(fēng)時(shí)率(0.9--0.95)；

V--熔煉每噸爐料(不包括焦碳)所需的空氣量；Nm3/t。

K0--最佳鼓風(fēng)強(qiáng)度。Nm3/m2.min1440K0ηVt/(m2.d)2.火焰爐：用于加熱、焙燒、熔化、熔煉、精煉等工藝。有：

①.回轉(zhuǎn)窯：用于干燥、焙燒和鍛燒。如圖：②.反射爐：用于熔煉、熔化、精煉等。(煉Cu、Sn、Pb等)3.沸騰爐：是利用流態(tài)化技術(shù)的熱工設(shè)備。用于Zn、Cu精礦的氧化焙燒和硫酸化焙燒，含鈷硫鐵精礦的硫酸化焙燒，錫精礦、輝鉬礦、富鎳冰銅的氧化焙燒、高鈦渣的氯化焙燒、汞礦石的焙燒。（如圖）沸騰爐圖示4.電爐：電能熱能。有：①.電阻爐；②.電弧爐;用于熔煉、爐渣貧化、熔煉產(chǎn)物的過熱與③.感應(yīng)電爐。四、用濕法從硫化鋅精礦生產(chǎn)金屬鋅的原則流程圖五、發(fā)展趨勢

1.技術(shù)進(jìn)步步伐不斷加快積極汲取相關(guān)學(xué)科和工程技術(shù)的新成就進(jìn)行充實(shí)、更新和深化，更加深入地研究冶金熱力學(xué)、金屬、熔锍、熔渣、熔鹽結(jié)構(gòu)及物性和冶金動(dòng)力學(xué)、冶金反應(yīng)工程學(xué)。建立智能化熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用計(jì)算機(jī)逐步實(shí)現(xiàn)對冶金全流程進(jìn)行系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制。冶金生產(chǎn)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)柔性化、高速化和連續(xù)化，達(dá)到資源、能源的充分利用和生態(tài)環(huán)境的最佳保護(hù)。2.新材料發(fā)展迅速隨著冶金新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝的出現(xiàn)，冶金產(chǎn)品將在超純凈和超高性能等方面發(fā)展。有色金屬向高效益、低成本、低能耗、短流程方向發(fā)展，產(chǎn)品科技含量高，應(yīng)用于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的新材料品種多、規(guī)格全，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。3.產(chǎn)業(yè)向高度集中方向發(fā)展有色金屬企業(yè)都在向規(guī)?；?、大型化、集約化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化運(yùn)營，擴(kuò)大市場份額。

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基礎(chǔ)知識講座。7.回收率:是指原料開始到產(chǎn)出最終金屬產(chǎn)品止，產(chǎn)出合格金屬量占消耗物料金屬量的百分比。8.浸出率:浸出液中被提金屬總量與被浸出礦物中所提金屬總量的百分比。包括浸出、凈化、置換沉積（電積）三大過程。近年發(fā)展的生物冶金、