從自然界中獲取鐵銅

關(guān)于從自然界中獲取鐵銅煉鐵和煉銅思考：在自然界里，鐵、銅是以什么形式存在的？解析：鐵是一種活潑的金屬，因此，自然界里的鐵是以化合態(tài)的形式存在的。除了天外墜至地球的隕鐵外，自然界里不存在游離態(tài)的鐵。而銅的化學(xué)性質(zhì)比鐵穩(wěn)定，在自然界中主要以化合態(tài)存在，也有少量單質(zhì)銅第2頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅鐵礦石的成分和種類鐵礦石脈石和硫磷雜質(zhì)鐵化合物Fe3O4(磁鐵礦石)Fe2O3(赤鐵礦石)2Fe2O3·3H2O(褐鐵礦石)FeCO3(菱鐵礦石)第3頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅銅礦石的成分和種類黃銅礦（CuFeS2）孔雀石（CuCO3●Cu(OH)2）第4頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天分組討論如何將鐵、銅從化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)？生成鐵的化學(xué)方程式生成銅的化學(xué)方程式第5頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅一煉鐵：鐵礦石（化合態(tài)）→鐵單質(zhì)（游離態(tài)）（1）基本反應(yīng)原理：利用氧化還原反應(yīng)，在高溫下，用還原劑（主要是CO)從鐵礦石中還原出鐵。（3）設(shè)備：高爐（2）原料：鐵礦石，焦炭，石灰石，空氣

（4）煉鐵的主要反應(yīng)過程：3CO+Fe2O32Fe+3CO2高溫第6頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅煉鐵的主要反應(yīng)過程①產(chǎn)生還原劑：

C+O2→CO2CO2+C→2CO

（空氣，焦炭）

②還原鐵礦石：

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

（鐵礦石）

③造渣（除脈石）：

CaCO3→

CO2+CaOCaO+SiO2→

CaSiO3

（熔劑：石灰石）高溫高溫第7頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅（5）煉鐵產(chǎn)品：生鐵(6)煉鐵和環(huán)保節(jié)能高爐煤氣：CO、CO2、N2第8頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅生鐵和鋼的比較2%~4.3%0.03%~2%硅錳(較多)硫磷(較多)硅錳(適量)硫磷(較少)可鑄不可鍛可鑄,可鍛,可壓延硬而脆硬而韌,有彈性二鐵合金的性質(zhì)第9頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅煉鐵和煉鋼的比較把鐵從鐵礦石中還原出來氧化-還原反應(yīng)還原劑還原出鐵鐵礦石、石灰石、焦碳、空氣煉鐵高爐第10頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天銅礦石中銅的含量在1%左右（0.5%～3%）的便有開采價(jià)值，因?yàn)椴捎酶∵x法可以把礦石中一部分脈石等雜質(zhì)除去，而得到含銅量較高（8%～35%）的精礦砂。從銅礦石冶煉銅的過程比較復(fù)雜。以黃銅礦為例，首先把精礦砂、熔劑（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或無煙煤）混合，投入“密閉”鼓風(fēng)爐中，在1000℃左右進(jìn)行熔煉。于是礦石中一部分硫成為SO2（用于制硫酸），大部分的砷、銻等雜質(zhì)成為As2O3、Sb2O3等揮發(fā)性物質(zhì)而被除去：2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS+SO2↑第11頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天一部分鐵的硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮?FeS+3O2＝2FeO+2SO2↑Cu2Ｓ跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰銅”（主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含銅率在20%～50%之間，含硫率在23％～27%之間），F(xiàn)eO跟SiO2形成熔渣：FeO+SiO2＝FeSiO3熔渣浮在熔融冰銅的上面，容易分離，借以除去一部分雜質(zhì)。第12頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天然后把冰銅移入轉(zhuǎn)爐中，加入熔劑（石英砂）后鼓入空氣進(jìn)行吹煉（1100℃～1300℃）。由于鐵比銅對(duì)氧有較大的親和力，而銅比鐵對(duì)硫有較大的親和力，因此冰銅中的FeS先轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO，跟熔劑結(jié)合成渣，而后Cu2S才轉(zhuǎn)變?yōu)镃u2O，Cu2O跟Cu2S反應(yīng)生成粗銅（含銅量約為98.5%）。2Cu2S＋3O2＝2Cu2O+2SO2↑2Cu2O+Cu2S＝6Cu+SO2↑再把粗銅移入反射爐，加入熔劑（石英砂），通入空氣，使粗銅中的雜質(zhì)氧化，跟熔劑形成爐渣而除去。在雜質(zhì)除到一定程度后，再噴入重油，由重油燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等還原性氣體使氧化亞銅在高溫下還原為銅。得到的精銅約含銅99.7%。第13頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、電解精煉銅99.95%~99.98%2、生物煉銅請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本P71的相關(guān)內(nèi)容，用筆畫出重點(diǎn)的字詞。知識(shí)拓展第14頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天煉鐵和煉銅作業(yè)：1、高爐煤氣的主要成分是什么？如何處理高爐煤氣？2、煉鐵中為什么要用石灰石？3、高爐煤氣能夠廢物利用變?yōu)槿剂?，爐渣能否也可廢物利用？4、煉鐵中得到的鐵是純鐵嗎？第15頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天鞍鋼2000立方米高爐外景圖第16頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星期天高爐結(jié)構(gòu)圖C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2第17頁(yè),共20頁(yè)，2024年2月25日，星