礦物的形成和提煉

1、礦物的形成和提煉,礦物的形成,礦物是地質(zhì)作用的產(chǎn)物。根據(jù)作用的性質(zhì)和能量來源，地質(zhì)作用分為內(nèi)生作用和外生作用。內(nèi)生作用的能量源自地球內(nèi)部，如火山作用、巖漿作用和變質(zhì)作用。外生作用為太陽能、水、大氣和生物所產(chǎn)生的作用（包括風(fēng)化、沉積作用）。,地質(zhì)作用使礦物發(fā)生下列變化：,氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)：火山噴出硫蒸汽或H2S氣體，前者因溫度驟降可直接升華成自然硫，H2S氣體與大氣中的O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成自然硫。我國臺(tái)灣大屯火山群和龜山島就有這樣形成的自然硫。 液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)：是礦物形成的主要方式，可分為兩種形式：1）從溶液中蒸發(fā)結(jié)晶。青海柴達(dá)木盆地由于長期蒸發(fā)，鹽湖水不斷濃縮而達(dá)到飽和，從中結(jié)晶出石鹽等鹽類礦物。

2、2）從溶液中降溫結(jié)晶。成分極其復(fù)雜的高溫硅酸鹽熔融體巖漿熔體在上升過程中溫度不斷降低，當(dāng)溫度低于某種礦物的熔點(diǎn)時(shí)，就結(jié)晶出該種礦物。隨著溫度的下降，結(jié)晶形成一系列的礦物，一般熔點(diǎn)高的礦物先結(jié)晶成礦物。 固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)：主要是由非晶質(zhì)體變成晶質(zhì)體?；鹕絿姲l(fā)出的熔巖流迅速冷卻，來不及形成結(jié)晶態(tài)的礦物，卻固結(jié)成非晶質(zhì)的火山玻璃，經(jīng)過一定時(shí)間后，非晶質(zhì)體會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變成結(jié)晶態(tài)的礦物。,人類對(duì)金屬的使用史,金屬時(shí)代的到來為人類文明帶來了新的曙光，人們發(fā)現(xiàn)了七種至今仍然廣泛應(yīng)用著的七種金屬，它們是金銀銅鐵錫鉛汞。下面講講這七種金屬的發(fā)現(xiàn)過程及對(duì)人類發(fā)展的影響。 1. 黃金時(shí)代 ：公元前3000年 ，開羅有名的旅

3、行家里希爾正拿著一塊黃燦燦的東西，里希爾說這是神賜予人類的寶物，他把它稱作黃金。就在里希爾發(fā)現(xiàn)金塊后不久，他又發(fā)現(xiàn)了銀子。里希爾發(fā)現(xiàn)這種新的金屬與金子的特性十分類似，也是沉重而柔軟，用手捏捏就能使它變形，他把這種金屬命名為白銀。人們沿用里希爾發(fā)現(xiàn)的這個(gè)方法：用篝火灼燒銀礦石而得到銀，這實(shí)際上是一個(gè)簡單的化學(xué)還原反應(yīng)，木炭把銀礦石中的硫化銀還原成銀。,青銅時(shí)代：人類對(duì)銅的使用并非是從青銅而是從純銅開始的。在西亞地區(qū)，銅礦石裸于地表，人們?cè)阢~礦石上燃燒炭火，便會(huì)還原出與綠色礦石顏色不同的紅色銅來。由于純銅硬度低，并不太適合于制作生產(chǎn)工具，后來，人們就有意識(shí)地在煉制銅礦石時(shí)摻入其他礦石，以制成銅的合

4、金來提高工具的硬度。據(jù)考古推測，這時(shí)人們已經(jīng)能夠制得純鉛和純錫了。從商代的墓葬中先后發(fā)現(xiàn)了鉛爵、鉛戈和鉛斛等純鉛制品。,3.鐵器時(shí)代：人類對(duì)鐵的最早知識(shí)來源于從太空降下來的隕鐵，人們發(fā)現(xiàn)鐵的硬度要比銅或青銅都大得多，盡管四處傳說鐵只有天上才有，但還是有一些不遵從祖訓(xùn)的年輕人企圖在人間發(fā)現(xiàn)鐵。大約在公元前2200 年，西亞的赫梯人已經(jīng)會(huì)冶煉和使用鐵器了早期的冶鐵技術(shù)也大多是采用固體還原法，冶煉時(shí)，將鐵礦石和木炭一層一層地堆放在煉鐵爐中，點(diǎn)火燃燒，產(chǎn)生一氧化碳，從而使鐵礦石中的氧化鐵還原為單質(zhì)鐵。,生鐵即鑄鐵。生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素對(duì)生鐵的性能均有一定的影響。生鐵的

5、冶煉雖原理相同，但由于方法不同、冶煉設(shè)備不同，所以工藝流程也不同。 高爐生產(chǎn)是連續(xù)進(jìn)行的。生產(chǎn)時(shí)，從爐頂不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風(fēng)口吹進(jìn)熱風(fēng)，噴入油、煤或天然氣等燃料。 裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。 在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個(gè)過程叫做還原。 鐵礦石通過還原反應(yīng)煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內(nèi)的石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為工業(yè)用煤氣。 高爐內(nèi)的還原氣體產(chǎn)生于風(fēng)口前的燃料燃燒，這一過程產(chǎn)生了兩大運(yùn)動(dòng)流：一個(gè)是上

6、升的熱煤氣流，一個(gè)是下降的爐料流（鐵礦石、焦炭、熔劑等）。 高爐內(nèi)的反應(yīng)均發(fā)生于煤氣和爐料的相向運(yùn)動(dòng)和相互作用之中。它包括爐料的加熱、蒸發(fā)、揮發(fā)和分解；鐵及其它元素的還原；爐料中非鐵氧化物的熔化、造渣和生鐵的脫硫；鐵的滲碳及生鐵的形成；爐料和煤氣之間的熱交換等等，是一系列物理化學(xué)反應(yīng)過程的總和。,煉鐵的原理,用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵。鐵氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+還原劑（C、CO、H2）=Fe+煤氣,4. 汞和煉金術(shù) ：七種金屬為人類文明帶來了新的曙光，但也是這七種金屬，使人類陷入了某種神秘的境地，古代的人們天真地認(rèn)為世界上只有這七種金屬。他們認(rèn)為金屬起源于水銀（汞的俗名）和硫磺，實(shí)際上，水銀是一種銀白色的液體金屬，顏色和外觀與銀類似，銅鐵錫鉛都能溶于水銀形成與金銀類似的合金汞齊；水銀與硫磺化合后會(huì)生成黃色的硫化汞，與黃金類似?；谒y和金屬的這些特性，同時(shí)人們也認(rèn)識(shí)到水銀的化合物并非金銀，煉金家們認(rèn)為應(yīng)該有一種特別方法可以使便宜的金屬銅鐵錫等變成貴重金屬金銀，他們稱轉(zhuǎn)變的秘方是一種叫“哲人石”的東西，但千百年來，“哲人石”只是煉金家的一種幻