金屬材料的制備冶金培訓(xùn)課件

1、金屬材料的制備金屬材料的制備-冶金冶金目目 錄錄1.1、冶金工藝1.2、鋼鐵冶煉1.3、有色金屬冶煉1.1 冶金工藝冶金工藝一、火法冶金、火法冶金的基本過程礦石準(zhǔn)備選礦 焙燒 燒結(jié)(球化)不加添加劑的焙燒，也稱煅燒：I、分解礦石，如石灰石化學(xué)加工制成氧化鈣，同時制得二氧化碳?xì)怏w；II、活化礦石，目的在于改變礦石結(jié)構(gòu)，使其易于分解，例如：將高嶺土焙燒脫水，使其結(jié)構(gòu)疏松多孔，易于進(jìn)一步加工生產(chǎn)氧化鋁；1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程礦石準(zhǔn)備選礦 焙燒 燒結(jié)(球化)III、脫除雜質(zhì)，如脫硫、脫除有機(jī)物和吸附水等；IV、晶型轉(zhuǎn)化，如焙燒二氧化鈦使其改變晶型，改善其使用性質(zhì)。1.1 冶金工藝

2、冶金工藝、火法冶金的基本過程礦石準(zhǔn)備選礦 焙燒 燒結(jié)(球化)高爐煉鐵生產(chǎn)前，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經(jīng)混合和造球后在燒結(jié)設(shè)備上使物料發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，燒結(jié)成塊的過程。 目的：促進(jìn)反應(yīng)的發(fā)生1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶煉1.1 冶金工藝冶金工藝1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶煉注意縱坐標(biāo)是負(fù)數(shù)，越靠下，表示G0 的程度越大，自發(fā)進(jìn)行的趨勢越強(qiáng)。 1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶煉 氧勢圖用于判斷氧的走向：從上往下走 除了氧勢圖，實(shí)際生產(chǎn)中還有碳、硫、氯、磷勢圖1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶

3、煉1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶煉1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶煉1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 冶煉1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 精煉1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的基本過程 精煉、火法冶金的主要方法1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 提煉冶金（不一定完全包括以下步驟）焙燒燒結(jié)（促進(jìn)氧化還原反應(yīng)）還原熔煉（還原出金屬、含巨多雜質(zhì)）氧化熔煉（燒掉一部分雜質(zhì)）造渣（用造渣劑把雜質(zhì)變成渣后排出）造锍（把要提取的金屬以硫化物的形態(tài)富集于锍中，貴金屬及其他有價成分也隨之富集于其中，脈石則熔合成渣而與锍分離。）精煉1.1 冶

4、金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 氯化冶金氯化冶金就是將礦石（或冶金半成品）與氯化劑混合，在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)槁然镌龠M(jìn)一步將金屬提取出來的方法。氯化冶金主要包括：氯化過程 氯化物的分離過程 從純氯化物中提取金屬1.1 冶金工藝冶金工藝1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 氯化冶金優(yōu)點(diǎn)：I、對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可處理各種不同類型的原料，甚至液態(tài)粗金屬；II、作業(yè)溫度比其他火法冶金過程低；III、分離效率高，綜合利用好。在高品位礦石資源逐漸枯竭的情況下，對儲量很大的低品位、成分復(fù)雜難選的貧礦來說，氯化冶金將發(fā)揮它的作用。1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 氯化

5、冶金尚有三個問題待解決：I、氯化劑的利用效率和氯化劑的再生返回利用是關(guān)鍵性問題；II、繼續(xù)解決氯化冶金設(shè)備的防腐蝕；III、環(huán)境保護(hù)1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 噴射冶金利用氣流輸送將冶金用粉末物料通過噴槍直接吹入金屬熔池內(nèi)部，使金屬得到精煉的工藝?？捎糜诮饘俚拿撗?、脫硫、脫磷、脫硅以及脫除其他元素.1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 真空冶金在低于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件下進(jìn)行的冶金作業(yè)?？梢詫?shí)現(xiàn)大氣中無法進(jìn)行的冶金過程，能防止金屬氧化，分離沸點(diǎn)不同的物質(zhì)，除去金屬中的氣體或雜質(zhì)，增強(qiáng)金屬中碳的脫氧能力，提高金屬和合金的質(zhì)最。二、濕法冶金 ：濕法冶金這濕法冶金這種冶金過程是用

6、酸、種冶金過程是用酸、堿、鹽類的水溶液，堿、鹽類的水溶液，以化學(xué)方法從礦石中以化學(xué)方法從礦石中提取所需金屬組分，提取所需金屬組分，然后用水溶液電解等然后用水溶液電解等各種方法制取金屬。各種方法制取金屬。1.1 冶金工藝冶金工藝二、濕法冶金1.1 冶金工藝冶金工藝浸取1.1 冶金工藝冶金工藝浸取1.1 冶金工藝冶金工藝浸取攪拌浸取浸取充分，但是產(chǎn)能有限。1.1 冶金工藝冶金工藝浸取堆浸法將細(xì)菌溶液噴灑到預(yù)先堆置好的礦石堆上，有選擇性地溶解（浸出）礦石中的目標(biāo)金屬成分，使金屬形成離子或絡(luò)合離子并使之轉(zhuǎn)入溶液。1.1 冶金工藝冶金工藝浸取就地浸出（地下浸出）I、無需采掘、裝、運(yùn)、提升等工序。II、基

7、礎(chǔ)建投資少，建設(shè)周期短，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。III、特別是該方法基本不破壞或很少破壞山林與農(nóng)田，不產(chǎn)生尾礦、廢石，環(huán)境友好。1.1 冶金工藝冶金工藝浸取就地浸出（地下浸出）地下原地鉆孔溶浸采礦方法適用條件苛刻，一般需要同時具備以下條件：I、礦床地質(zhì)條件：礦體具有天然滲透性能，平緩，連續(xù)穩(wěn)定，并具有一定的規(guī)模。II、礦床水文地質(zhì)條件：礦體賦存于含水層中，在溶浸礦物范圍之內(nèi)應(yīng)無導(dǎo)水?dāng)鄬印⒌叵氯芏?、暗河等。III、礦巖的物理化學(xué)條件：要求目的金屬礦物易溶于溶浸藥劑而圍巖礦物不能溶于溶浸藥劑。目前國內(nèi)外僅在疏松砂巖鈾礦床應(yīng)用地下原地鉆孔法開采。1.1 冶金工藝冶金工藝1.1 冶金工藝冶金工藝三、電冶金1

8、.1 冶金工藝冶金工藝三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝等離子是固體、液體、氣體以為的第四種存在狀態(tài)。溫度極高的情況下，電子掙脫原子核的束縛，處于游離態(tài)。等，表示正負(fù)相等，為電中性。三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝在一個緊縮的空間產(chǎn)生電弧，同時將惰性氣體（氬），從一個小孔以高速噴射出，穿過這個空間而成為等離子射流。熱量高度集中，可以達(dá)到非常高的溫度。已有等離子槍的工作溫度約在500020000之間。 三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝A A 形狀控制：形狀控制：電磁鑄造、金屬薄膜的電磁成行，電磁塑性成型，懸浮熔煉等B B 驅(qū)

9、動金屬液體：驅(qū)動金屬液體：電磁攪拌，電磁泵C C 抑制流動：抑制流動：磁力制動，抑制波動D D 懸浮：懸?。悍墙饘賷A雜物的電磁分離E E 熱量生成：熱量生成：感應(yīng)熔煉，電磁加熱、電弧熔煉、等離子熔煉等F F 組織控制：組織控制：晶粒細(xì)（粗）化，非晶金屬制備三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝細(xì)化晶粒1.1 冶金工藝冶金工藝三、電冶金1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料鐵礦石熔劑，用于除去SiO2CaOHgOAlO3。熔煉時，熔劑和雜質(zhì)生產(chǎn)密度較低的爐渣，浮于鐵水表面耐火材料。耐火

10、度不低于1580的無機(jī)非金屬材料燃料。主要是焦炭，提供熱量和還原劑1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料鐵礦石1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料鐵礦石1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料鐵礦石1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料 熔劑1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料耐火材料1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料燃料高爐生成對焦炭的要求（1）含碳量高，灰分低，兩者此消彼長；（2）有害雜質(zhì)少，高爐中的硫約80%來自焦炭；（3）成分穩(wěn)定，揮發(fā)分含量適中，水分含量低且穩(wěn)定；（4）強(qiáng)度高，避免焦炭破裂產(chǎn)生大量粉塵；（5）焦炭粒度均勻；1.2

11、鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉高爐 高爐冶煉特點(diǎn)：高爐冶煉特點(diǎn)：高爐是連續(xù)的、大規(guī)模高爐是連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程，機(jī)械的高溫生產(chǎn)過程，機(jī)械化和自動化水平較高。化和自動化水平較高?？梢詳?shù)十年不停機(jī)?？梢詳?shù)十年不停機(jī)。1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉高爐 （高爐）Blast furnace為什么要吹氣？I、加速炭的燃燒，提高爐內(nèi)溫度。II、產(chǎn)生CO氣體，促成（氣相+固相）還原反應(yīng)。3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+ CO2 FeO+CO=Fe+CO2固態(tài)的C也可以直接對鐵礦石進(jìn)行還原，但是固相-固相之間的反應(yīng)，依靠原子擴(kuò)散來進(jìn)行，速度非常慢。為什么要吹氣

12、？1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉物理化學(xué)過程 完全完全燃燒（發(fā)生在氧過剩的地區(qū)）燃燒（發(fā)生在氧過剩的地區(qū)） CO2CO2 不完全不完全燃燒（發(fā)生在碳過剩的地區(qū)）燃燒（發(fā)生在碳過剩的地區(qū)） C+1/2O2=CO還還發(fā)生以下反應(yīng)：發(fā)生以下反應(yīng)： CO1/2O2CO2 CO2C焦焦 = 2CO H2OCH2C O1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉物理化學(xué)過程 1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉產(chǎn)品和副產(chǎn)品 生鐵1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉產(chǎn)品和副產(chǎn)品爐渣1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉產(chǎn)品和副產(chǎn)品煤氣將含塵量降到1020毫克/m3?？勺鳛楣I(yè)上的燃料。一般高爐煤氣總量的1/3左

13、右用于自身熱風(fēng)爐的加熱，其余可供動力、煉焦、煉鋼、燒結(jié)、軋鋼等部門使用。1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉二、鋼冶煉1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉二、鋼冶煉煉鋼的基本過程元素的氧化氧化順序與各元素與氧的親合力有關(guān)A、T1400 元素的氧化順序：Si、Mn、C、P、FeB、1400T1530 氧化順序：C、Si、Mn、P、Fe1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉造渣脫磷脫硫1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉造渣脫磷脫硫1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉造渣脫磷脫硫1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉I、爐渣脫硫、爐渣脫硫利用渣中足夠的利用渣中足夠的CaO，把鋼液中，把鋼液中FeS去除。去除。FeS+(CaO)(FeO)+(CaS)生成的生成的CaS渣不熔

14、于鋼液，且比其輕，浮在鋼液表面。渣不熔于鋼液，且比其輕，浮在鋼液表面。(FeS)+(CaO)(FeO)+(CaS)II、氣化脫硫、氣化脫硫S+2O SOS+O2 SO2S+2(FeO) SO2氣氣+2Fe造渣脫磷脫硫1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉脫氧及合金化1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉a 碳脫氧：碳脫氧：FeO+CFe+CO主要在渣中進(jìn)行，不產(chǎn)生非金屬氧化物，利于優(yōu)質(zhì)鋼產(chǎn)生主要在渣中進(jìn)行，不產(chǎn)生非金屬氧化物，利于優(yōu)質(zhì)鋼產(chǎn)生，缺點(diǎn)是：，缺點(diǎn)是：1600時與時與0.3c相平衡的氧含量相平衡的氧含量0.007，在鋼錠冷卻過程，可再次發(fā)生碳氧反應(yīng)。產(chǎn)生鋼錠中氣孔在鋼錠冷卻過程，可再次發(fā)生碳氧反應(yīng)。產(chǎn)生鋼錠中氣孔

15、、疏松等缺陷。在碳脫氧的緩慢過程中，容易引起增碳，、疏松等缺陷。在碳脫氧的緩慢過程中，容易引起增碳，對于碳規(guī)定范圍很窄或含碳量很低的鋼種就有困難。對于碳規(guī)定范圍很窄或含碳量很低的鋼種就有困難。b 錳脫氧：弱脫氧劑錳脫氧：弱脫氧劑：Mn+2FeOMnO+Fe生成物生成物MnO不溶于鋼液，還與不溶于鋼液，還與SiO2、FeO結(jié)合生成低熔點(diǎn)結(jié)合生成低熔點(diǎn)液態(tài)爐渣，有利于上浮去除。液態(tài)爐渣，有利于上浮去除。Mn還能降低鋼中還能降低鋼中S的有害作的有害作用。用。脫氧及合金化1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉常見的煉鋼方法堿性平爐煉鋼用氣體或液體燃燒供熱,因平爐爐體龐大，冶煉時間長，爐墻散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量

16、大，必須從外部供給燃料和使用預(yù)熱空氣燃燒燃料，方能保持煉鋼時需要的熱量。1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉電弧爐主要特點(diǎn)：a)電弧爐鋼能最大限度地去除磷和硫b)電弧爐煉鋼夾雜物很少c)電弧爐冶煉成分易控制不足之處：電能消耗大，生產(chǎn)成本高；氫和氮的含量較高。1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐I、速度快II、有害雜質(zhì)元素磷、硫的含量較低；脫磷率為9095%，脫硫率7080%。III、殘余元素和非金屬夾雜物含量低IV、機(jī)械性能好：冷加工性、抗時效性、鍛造和焊接性能都較好 1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的缺點(diǎn)： I、吹煉前期化渣較慢； II、后期熔池鋼水成份、溫度、氧化性不均勻。1.2

17、 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)上澆鑄法：上澆鑄法：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耐火材料的消耗和鋼液損失耐火材料的消耗和鋼液損失少，且鋼液不會被耐火材料所污染，少，且鋼液不會被耐火材料所污染，因而帶入鋼中夾雜物含量少；澆注準(zhǔn)因而帶入鋼中夾雜物含量少；澆注準(zhǔn)備工作簡單。備工作簡單。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：在澆注時由于鋼流沖擊引起在澆注時由于鋼流沖擊引起鋼水的飛濺在錠模的表面，并受到強(qiáng)鋼水的飛濺在錠模的表面，并受到強(qiáng)烈的氧化，從而易導(dǎo)致鋼錠表面產(chǎn)生烈的氧化，從而易導(dǎo)致鋼錠表面產(chǎn)生結(jié)疤等缺陷。結(jié)疤等缺陷。上注法適宜生產(chǎn)大鋼錠，且對鋼錠內(nèi)上注

18、法適宜生產(chǎn)大鋼錠，且對鋼錠內(nèi)部質(zhì)量要求較嚴(yán)格的場合，如軸承鋼部質(zhì)量要求較嚴(yán)格的場合，如軸承鋼和炮管等。和炮管等。 1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)下澆鑄法：下澆鑄法：優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可同時澆注多根鋼錠，澆可同時澆注多根鋼錠，澆注時間短，故生產(chǎn)率高；而且由于注時間短，故生產(chǎn)率高；而且由于鋼液自下而上平穩(wěn)的上升，因此鋼鋼液自下而上平穩(wěn)的上升，因此鋼錠表面的質(zhì)量較好。錠表面的質(zhì)量較好。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：鋼液易被中注管和湯道中鋼液易被中注管和湯道中的耐火材料所污染，并吸收氣體，的耐火材料所污染，并吸收氣體，這樣不僅會增加鋼中的夾雜和氣體這樣不僅會增加鋼中的夾雜和氣體的含量，從而影響鋼的質(zhì)量。的含量，

19、從而影響鋼的質(zhì)量。 適宜應(yīng)用在生產(chǎn)鋼錠小、每爐澆注適宜應(yīng)用在生產(chǎn)鋼錠小、每爐澆注鋼錠多、對表面質(zhì)量要求較嚴(yán)格的鋼錠多、對表面質(zhì)量要求較嚴(yán)格的場合，如不銹鋼、硅鋼、薄板鋼。場合，如不銹鋼、硅鋼、薄板鋼。l縮孔和疏松縮孔和疏松縮孔中聚集著較多的偏析元素和非金屬夾雜，且其表面氧化嚴(yán)重縮孔中聚集著較多的偏析元素和非金屬夾雜，且其表面氧化嚴(yán)重，故在鍛軋過程中不能焊合，加工時必須完全切除，否則在熱加，故在鍛軋過程中不能焊合，加工時必須完全切除，否則在熱加工時會引起嚴(yán)重的內(nèi)部破裂。工時會引起嚴(yán)重的內(nèi)部破裂。 1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)l非金屬夾雜物非金屬夾雜物 非金屬夾雜物主要來源于澆注過程

20、中因浸蝕和沖刷非金屬夾雜物主要來源于澆注過程中因浸蝕和沖刷而帶入鋼中的耐火材料、再生夾雜以及未被排除的脫氧而帶入鋼中的耐火材料、再生夾雜以及未被排除的脫氧產(chǎn)物。產(chǎn)物。 l裂紋裂紋 裂紋分為裂紋分為內(nèi)裂紋內(nèi)裂紋和和外裂紋。外裂紋。 內(nèi)裂紋：內(nèi)裂紋：如皮下裂紋、白點(diǎn)、軸心裂紋和柱狀晶角交如皮下裂紋、白點(diǎn)、軸心裂紋和柱狀晶角交面裂紋等。內(nèi)裂紋的原因主要是鋼的純潔度、強(qiáng)度和塑性面裂紋等。內(nèi)裂紋的原因主要是鋼的純潔度、強(qiáng)度和塑性較低有關(guān)。較低有關(guān)。 外裂紋：外裂紋：有有縱裂紋縱裂紋和和橫裂紋橫裂紋兩種?？v裂紋主要產(chǎn)生在兩種?？v裂紋主要產(chǎn)生在鋼液凝固殼薄、強(qiáng)度低、塑性較差而承受不住鋼水靜壓力鋼液凝固殼薄、

21、強(qiáng)度低、塑性較差而承受不住鋼水靜壓力的部位。橫裂紋大多由于凝固殼產(chǎn)生局部懸掛，限制鋼錠的部位。橫裂紋大多由于凝固殼產(chǎn)生局部懸掛，限制鋼錠的正常收縮，當(dāng)凝固層局部存在質(zhì)量缺陷或外力超過凝固的正常收縮，當(dāng)凝固層局部存在質(zhì)量缺陷或外力超過凝固強(qiáng)度時，表面層拉裂而形成。強(qiáng)度時，表面層拉裂而形成。 l連續(xù)鑄造連續(xù)鑄造 1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉有色金屬有色金屬重金屬重金屬輕金屬輕金屬貴金屬貴金屬稀有金屬稀有金屬 重金屬一般指比重大于5.0的金屬包括銅、鉛、鋅、鎳、錫等十多種金屬1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉一、銅的冶煉n 銅的物理性質(zhì)銅的物理性質(zhì)玫瑰紅色

22、，柔軟，玫瑰紅色，柔軟，具有展性具有展性，易于鍛造和壓延。，易于鍛造和壓延。導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，如果把銀的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率看作，如果把銀的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率看作100%100%，則銅的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率分別為，則銅的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率分別為93%93%和和73.2%73.2%。由于熱導(dǎo)。由于熱導(dǎo)率高，銅不易局部加熱至高溫，因此較難焊接。率高，銅不易局部加熱至高溫，因此較難焊接。一、銅的冶煉 火法煉銅1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉二、鋁的冶煉 火法煉銅冰銅（銅锍）l 什么叫锍？什么叫锍？（ FeSFeS + + 金屬硫化物金屬硫化物）u鐵的硫化物鐵的硫化物FeSFe

23、S在高溫下能與許多重金屬硫化物形成共熔體即在高溫下能與許多重金屬硫化物形成共熔體即如如銅锍（又稱冰銅）銅锍（又稱冰銅）、鎳锍鎳锍等。等。l 什么叫造锍熔煉（冰銅熔煉）？什么叫造锍熔煉（冰銅熔煉）？u在高溫和氧化氣氛條件下將銅精礦熔化生成在高溫和氧化氣氛條件下將銅精礦熔化生成，又稱之為，又稱之為。 造锍熔煉的目的是造锍熔煉的目的是將精礦中的銅富集于冰銅中，而大部分將精礦中的銅富集于冰銅中，而大部分鐵的氧化物與加入的熔劑造渣鐵的氧化物與加入的熔劑造渣Cu2S-FeS二元系二元系相圖相圖熔煉溫度熔煉溫度n 锍是怎么形成的？锍是怎么形成的？1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉冰銅（銅锍）1.3 有色金屬冶

24、煉有色金屬冶煉火法煉銅冰銅的吹煉造渣反應(yīng)造渣反應(yīng) 2FeS+3O22FeO+SO2 +Q FeO+SiO22FeOSiO2+Q 6FeO+O26Fe3O4+Q 3Fe3O4+FeS+5SiO25（2FeOSiO2）+SO2 -Q 并得到冰銅（并得到冰銅（Cu2S熔體）熔體）造銅反應(yīng)造銅反應(yīng) 冰銅的氧化反應(yīng)及造粗銅冰銅的氧化反應(yīng)及造粗銅 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 Cu2S+2Cu2O2Cu+SO2 含硫量含硫量0.003%吹煉終止吹煉終止1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉火法煉銅冰銅的吹煉造渣反應(yīng)造渣反應(yīng) 2FeS+3O22FeO+SO2 +Q FeO+SiO22FeOSiO2+Q

25、6FeO+O26Fe3O4+Q 3Fe3O4+FeS+5SiO25（2FeOSiO2）+SO2 -Q 并得到冰銅（并得到冰銅（Cu2S熔體）熔體）造銅反應(yīng)造銅反應(yīng) 冰銅的氧化反應(yīng)及造粗銅冰銅的氧化反應(yīng)及造粗銅 2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2 Cu2S+2Cu2O2Cu+SO2 含硫量含硫量0.003%吹煉終止吹煉終止硫化物氧化反應(yīng)的硫化物氧化反應(yīng)的G0-T關(guān)系關(guān)系硫1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉火法煉銅 火法精煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉火法煉銅 火法精煉扒渣 澆鑄為電極板1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉火法煉銅 電解火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般為99.299.7%，含有0.30

26、.8%的雜質(zhì)。電解精煉的目的是：I、降低銅中的雜質(zhì)含量，從而提高銅的性能，使其達(dá)到各種應(yīng)用的要求；II 、回收其中的有價金屬，尤其是貴金屬和稀散金屬。1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉火法煉銅 電解n 進(jìn)一步除去殘余的雜質(zhì)進(jìn)一步除去殘余的雜質(zhì)（砷、銻、鉍、鎳、鈷、鐵、鋅、鉛、氧、硫、金、（砷、銻、鉍、鎳、鈷、鐵、鋅、鉛、氧、硫、金、銀硒、碲等）銀硒、碲等） 陽極：陽極：火法精煉銅（火法精煉銅（99.2%-99.7%） 陰極：陰極：純銅片純銅片 電解液：電解液：硫酸銅水溶液硫酸銅水溶液電解精煉基本原理電解精煉基本原理n 利用銅和雜質(zhì)元素的利用銅和雜質(zhì)元素的。（砷、銻、鉍、鎳、鈷、鐵、鋅、鉛、氧、硫

27、、金、銀硒、碲等）（砷、銻、鉍、鎳、鈷、鐵、鋅、鉛、氧、硫、金、銀硒、碲等） 陽極反應(yīng)：陽極反應(yīng)： Cu - 2e = Cu2+ Me ne = Men+ 陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)： Cu2+ + 2e = Cu Men+ + ne = MeCu (E00.34V)Au、Ag、Pt等等Zn、Ni、Fe等等As、Sb、Bi等等n 由于溶液中由于溶液中CuCu2+2+的濃度遠(yuǎn)高于雜質(zhì)離子的濃度，因此的濃度遠(yuǎn)高于雜質(zhì)離子的濃度，因此陰極上主要析出銅，陰極上主要析出銅，只有當(dāng)只有當(dāng)CuCu2+2+濃度降低時，溶液中濃度降低時，溶液中的雜質(zhì)離子才可能在陰極析出。的雜質(zhì)離子才可能在陰極析出。 金、銀、鉑族金屬不

28、溶解，以極細(xì)的分散狀態(tài)落入電解槽底部；金、銀、鉑族金屬不溶解，以極細(xì)的分散狀態(tài)落入電解槽底部；少量銀以少量銀以 AgAg2 2SOSO4 4形式溶解，當(dāng)電解液中有形式溶解，當(dāng)電解液中有 ClCl- -存在時，可使其存在時，可使其形成形成AgClAgCl沉淀進(jìn)入陽極泥。沉淀進(jìn)入陽極泥。 S S、O O、SeSe、TeTe以以CuCu2 2S S、CuCu2 2O O、CuCu2 2TeTe、CuCu2 2SeSe、AgSeAgSe、AgTeAgTe等形等形態(tài)存在于陽極中，電解時也不溶解，落入陽極泥。態(tài)存在于陽極中，電解時也不溶解，落入陽極泥。 ZnZn、NiNi、PbPb、SnSn、FeFe比比

29、CuCu更負(fù)電性，在陽極溶解，除鉛形成更負(fù)電性，在陽極溶解，除鉛形成PbSOPbSO4 4沉淀外，其余全部或大部分以離子形態(tài)進(jìn)入電解液，但沉淀外，其余全部或大部分以離子形態(tài)進(jìn)入電解液，但一般不在陰極析出。一般不在陰極析出。 AsAs、SbSb、BiBi電位與銅相近，電解時既能從陽極上溶解，又可能電位與銅相近，電解時既能從陽極上溶解，又可能與銅一起在陰極上析出，還可能以其他形式進(jìn)入陰極，大大降與銅一起在陰極上析出，還可能以其他形式進(jìn)入陰極，大大降低銅的質(zhì)量。低銅的質(zhì)量。濕法煉銅溶溶 解解1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉濕法煉銅1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉n 先用溶劑將礦石中的先用溶劑將礦石中

30、的Cu及其化合物溶解并轉(zhuǎn)入溶液，再利用萃及其化合物溶解并轉(zhuǎn)入溶液，再利用萃取電積、置換電積、氫還原或熱分解等方法將溶液中的銅取電積、置換電積、氫還原或熱分解等方法將溶液中的銅提取出來的過程。提取出來的過程。l 常常 用的溶劑：用的溶劑：酸性溶劑、堿性溶劑酸性溶劑、堿性溶劑l 浸出方法：浸出方法：就地浸出、堆浸、槽浸、攪拌浸出就地浸出、堆浸、槽浸、攪拌浸出l 從溶液中提取銅的方法：從溶液中提取銅的方法：廢鐵置換、萃取、加熱分解廢鐵置換、萃取、加熱分解n 濕法煉銅工藝的優(yōu)點(diǎn)濕法煉銅工藝的優(yōu)點(diǎn)l 可處理低品位銅礦，如過去認(rèn)為無法處理的表外礦、廢石、可處理低品位銅礦，如過去認(rèn)為無法處理的表外礦、廢石、

31、尾礦等均可重新被利用；尾礦等均可重新被利用；二、鋁的冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉電 纜門 窗密度小強(qiáng)度高包 裝二、鋁的冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉拿破侖波拿巴1769-1821拿破侖三世是一個喜歡炫耀自己的人。他常常大擺宴席，宴請?zhí)煜沦e客。每次宴會，餐桌上的用具幾乎全是用銀制成的，唯有他自己用的那一個碗是鋁制品.二、鋁的冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉鐵碳鋁8001900氧的走向用火法煉鋁的難度非常大二、鋁的冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉鐵碳銅氧的走向銅直接在高溫下用用空氣吹，就可以排山倒海般把雜質(zhì)氧化，也就是火法精煉。二、鋁的冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉二、

32、鋁的冶煉1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉二、鋁的冶煉 氧化鋁的制備濕堿法1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉170，4個大氣壓的反應(yīng)釜，產(chǎn)能。二、鋁的冶煉 氧化鋁的制備干堿法1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉1100，能耗。二、鋁的冶煉 鋁的電解1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉Al2O3的熔點(diǎn)高達(dá)2000度，直接將其熔化后電解基本上行不通。Al2O3可以溶解到熔融狀態(tài)的冰晶石（Na3AlF6）中。食鹽的熔點(diǎn)高達(dá)800度，但是可以輕易溶解到水中。二、鋁的冶煉 鋁的電解1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉Al2O3、冰晶石（、冰晶石（Na3AlF6）及其）及其它氟化鹽作為電解質(zhì)，其中插入它氟化鹽作為電解質(zhì)，其中插入碳素陰、陽極。碳素陰、陽極。陰極：陰極：Al3+(絡(luò)合絡(luò)合)+3eAl 陽極：陽極：2O2-+C-4eCO2總體：總體： 2Al2O3+3e4Al+3CO2二、鋁的冶煉 鋁材1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉時效“懶”的發(fā)