有色冶金新技术.ppt

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1、有色金属冶金技术基础知识讲座主讲人：李卫锋2007年2月主要内容一、基本概念二、冶金方法的分类及冶金工艺过程三、几种常用的冶金炉四、湿法炼锌的原则流程五、发展趋势一、基本概念1.有色金属:在元素周期表中的80种金属元素中:除Fe、Mn、Cr和Sb、Pm、Fr及十种超铀元素外的64种元素都列为有色金属。2.冶金:矿石(精矿或其他原料)金属加工处理应用。（1）化学冶金:（2）物理冶金：3.有色冶金的任务：把要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来，得到粗金属产品（粗炼），再将粗金属进行提纯得到合格的精炼金属产品（精炼）。4.冶金过程：应用各种化学方法或物理化学方法

2、使原料中的主要金属与其他金属或非金属元素化合物分开，以获得纯度较高的金属。（1）炼前处理（2）粗炼（3）精炼5.冶金原理：是用物理化学的基本原理来分析研究冶金过程的物化反应。内容：（1）化学热力学方法、研究冶金过程的方向和平衡，以确定冶金反应进行的可能性及其限度。（2）化学动力学方法、研究冶金过程的速度和机理，以分析影响冶金反应进行的因素和探索提高反应速度的途径。（3）物质结构学、研究参与反应物质的结构和性质，以了解冶金反应的内在原因。6.冶金方法：是使矿石或精矿中的金属与脉石分开，并破坏金属化合物的键以游离金属且使之纯化到工业品位。7.回收率:是指原料开始到产出

3、最终金属产品止，产出合格金属量占消耗物料金属量的百分比。8.浸出率:浸出液中被提金属总量与被浸出矿物中所提金属总量的百分比。二、冶金方法的分类及冶金工艺过程(一)冶金方法的分类1.火法冶金:矿石(精矿)物理化学变化金属。如干燥、焙解、熔炼、蒸馏、真空冶金、电热冶金等。2.湿法冶金:矿石(精矿)溶解溶液金属。高温低温（<100℃）酸、碱电解、电积包括浸出、净化、置换沉积（电积）三大过程。近年发展的生物冶金、原地熔浸等都属于湿法冶金。3.电冶金:电能金属。分为：a.电热冶金:电能热能。（如工业硅的生产）b.电化冶金:含金属盐类的水溶液(熔体)中-→电化学反应→析出→金

4、属。（如Cu、Zn的电解电积Li、Al等的精炼）（二）冶金工艺过程1.干燥:—除水份。2.焙解:—分解水化物或氢氧化物及碳酸盐，除去其中的水份、二氧化碳及有机物等。如钨酸、氢氧化铝等（>200℃）。3.焙烧:矿石(精矿)→加热(<熔点)→化学变化。包括有：①氧化焙烧、如MeS+1½O2=MeO+SO2②硫酸化焙烧、如湿法提Cu、Zn等：MeS+1½O2=MeO+SO2SO2+½O2=SO3MeO+SO3=MeSO4（Me---表示金属）③氯化焙烧、矿石（精矿）+氯化剂→可溶性氯化物（稀有金属冶金）如TiO2+2CaCl2=TiCl4+2CaO④还原焙烧、矿石（精矿

5、）+还原剂→低价氧化物或金属。4.烧结、粉矿（精矿）→块状物料。5.熔炼、矿石（精矿、焙烧或烧结的物料）→溶化（化学反应）→两种或以上互不相溶的液体产物（粗金属或锍）。①还原熔炼、金属氧化物（焙砂、烧结块）→还原气氛熔炼→粗金属。SnO2+CO=SnO+CO2SnO+CO=Sn+CO2②氧化熔炼、利用某些元素易氧化的特性，除去合金中的杂质。2FeS+3O2=2FeO+SO2③造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍FeO+CaS=FeS+CaO3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+½S23NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+½S2④沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑Sb2S3

6、+Fe=2Sb+3FeS⑤反应熔炼、MeS+2MeO=3Me+SO2MeS+MeSO4+2Me+2SO2⑥熔析熔炼、不经化学作用而将熔体分成几相。⑦电解熔炼、利用电的化学效应在高温下将物质分离。如Mg2++2e=Mg6.蒸馏、用于处理低沸点金属的原料。7.精炼、将熔炼或蒸馏得到的粗金属中所含的杂质除去，得到较纯的金属。有：a.电解精炼、b.火法精炼、8.浸出、矿石（焙砂）+溶剂溶液。9.净化、用水解法或置换法除去与被提金属一起进入溶液中的杂质。10.金属的沉积、将金属从溶液中沉积出来。有：a.电积法、利用电化学反应,将金属在阴极上析出.如阴极：Zn2++2e=Zn

7、阳极：SO2-+2e+H2O=H2SO4+½OZnSO4+H2O=Zn+H2SO4+½O2金属b.置换法、负电金属正电金属。如CuSO4+Fe=Cu+FeSO4c.水解法、金属盐类氢氧化物(碱性盐类)如NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOHd.化学沉积法、金属化合物金属难溶盐。如Ag2SO4+NaCl=2AgCl+Na2SO4三、几种常用的冶金炉1.竖炉：用于矿物原料的焙烧、锻烧及熔炼等方面。如炼Cu、Pb、Sn、Ni、Sb的鼓风炉、Sb、Hg焙烧炉、炼Mg工业的竖式氯化炉等。鼓风炉：单位生产率(床能力)；a=η--鼓风时率(0.9--0.95)；V--

8、熔炼每吨炉