课题2　金属材料.pptx

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1、化学与材料的发展金属材料化学与技术金属的广泛应用金属材料我们很少使用纯金属，而主要使用合金。铝合金锅钛合金羽毛球拍镍合金门锁金属材料一、从矿石中获得金属获得金属材料经过探矿、采矿、选矿等工序，之后进入冶炼阶段。金属冶炼所依据的原理是利用氧化还原反应将金属从其化合物中还原出来。我们知道，只有少数化学性质不活泼的金属，如金、铂以及少量的银和铜在自然界中能以游离态存在，大多数金属是与氧、硫等非金属单质和化合物而存在。金属冶炼的方法：由于金属的活动性不同，金属离子得到电子被还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采

2、用不同的冶炼方法。（1）热分解法；（2）热还原法；（3）电解法。从矿石中获得金属KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg电解法热还原法热分解法不同金属冶炼方法的选择KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg2HgO==2Hg+O2↑2Ag2O==4Ag+O2↑活泼金属较活泼金属不活泼金属高温Fe2O3+3CO==2Fe+3CO22Al2O3====4Al+3O2↑2NaCl====2Na+Cl2↑电解电解Cr2O3+2Al==2Cr+Al2O3高温WO3+3H2==W+3H2O高温从

3、矿石中获得金属（1）炼铁原理:原料:在高温下用还原剂把铁从其氧化物中还原出来铁矿石,焦炭,石灰石,空气1.钢铁的冶炼设备:高炉主要反应:Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高温炼铁高炉结构图C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2炼铁C＋O2=====加热CO2CO2＋C=====高温2COFe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2炼铁从氧化物、碳酸盐、硫化物中冶炼金属有哪些不同？为什么？以氧化物形式存在的金属矿石可直接用还原剂还原，如生铁的冶炼；以碳酸盐形式存在的金属矿

4、则可通过煅烧(在缺少空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)分解生成金属氧化物或金属，然后再将金属氧化物还原；以硫化物形式存在的金属矿，由于低价硫的存在，所以先要焙烧(在有空气条件下加热至高温但不使炉料熔化)生成金属氧化物或金属，然后再将金属氧化物还原。炼铁高炉炼铁产生的废气、废渣的成分是什么？高炉炼铁中产生的废气、废渣的主要成分：废气有CO、CO2、SO2、NO2，炉渣有CaSiO3、少量含C、P、S、Si、Mn的化合物及SiO2等。炼铁铁合金生铁钢（含碳量在2％～4.3％之间,还含硅、锰及少量硫、磷）碳素

5、钢{低碳钢（含碳0.3％～0.6％）高碳钢（含碳0.03％～0.3％）中碳钢（含碳0.6％～2％）合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴等合金元素(如不锈钢，见书)钢:用量最大，用途最广的合金根据含碳量炼铁（2）炼钢原理:原料:在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和S、P等其他杂质氧化成气体或炉渣除去，再添加硅、锰、铝等其他合金作为脱氧剂，以调整钢水的成分制成符合规格的钢材。生铁（液态）,氧气（或空气），生石灰（造渣材料），脱氧剂（硅铁、锰铁、铝等）设备:平炉、转炉、电炉炼钢转炉的结构图炼钢炼钢炼铁和炼

6、钢的主要反应原理有何异同？炼铁和炼钢的主要反应原理的比较：相同点：都是利用氧化还原反应。不同点：炼铁主要是用还原剂把铁从铁矿石中还原出来(侧重还原)，而炼钢主要是用氧化剂把生铁中过多的碳和其他杂质氧化而除去(侧重氧化)。炼钢炼铁和炼钢的对比：炼铁炼钢原料及其作用主要反应原理异同设备主要化学反应尾气铁矿石：铁来源焦炭、空气：产生热量及还原剂CO石灰石：熔剂（除脉石）生铁或废钢铁氧化剂：O2、富氧空气、空气生石灰：造渣、除Si、PSiMnAl：还原剂,除FeO,调整钢的成分高温下，用还原剂(CO)将铁矿石中的

7、铁还原出来高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣除去都是利用氧化还原反应高炉平炉、转炉、电炉①还原剂CO的生成：C＋O2→CO2CO2＋C→2CO点燃高温②铁的还原：Fe2O3＋3CO→2Fe＋3CO2高温③炉渣的生成：CaCO3→CaO＋CO2↑CaO＋SiO2→CaSiO3高温①氧化造渣（降C，调Si、Mn，除S、P）：2Fe＋O2→2FeO(Fe过量)FeO＋C→Fe＋CO↑2FeO+Si→2Fe+SiO2FeO+Mn→Fe+MnOFeS+CaO→FeO+CaS2P+5FeO+3

8、CaO→5Fe+Ca3(PO4)3②还原FeO(脱氧)，调节钢的成分：2FeO+Si→2Fe+SiO2FeO+Mn→Fe+MnO高温高温高温高温高温高温高温高温高炉煤气（CO、CO2、N2等）棕色烟气（Fe2O3尘粒、CO等）炼钢2.铝的冶炼电解铝的原料主要来自铝土矿（主要成分Al2O3），其中氧化铝的含量约为50%～70%，而电解时，要求氧化铝的纯度不能低于98.5%，因此，工业上需要先从铝土矿中获得符合要求的氧化铝。这一过