开发利用金属矿物资源PPT讲稿.ppt
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1、开发利用金属矿物资源第1页,共56页,编辑于2022年,星期日殷墟考古发现,殷墟考古发现,3000多年前我国古多年前我国古代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工艺。代劳动人民就掌握了孔雀石炼铜工艺。孔雀石孔雀石Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3 2CuO +H2O +CO2 孔雀石孔雀石C+2CuO =CO2 +2Cu高温高温他们将孔雀石,主要成分他们将孔雀石,主要成分Cu2(OH)2CO3和木炭一起加热和木炭一起加热就可得到红色的金属铜就可得到红色的金属铜第2页,共56页,编辑于2022年,星期日秦始皇地宫埋秦始皇地宫埋“水银水银”之谜之谜史记记载:始皇陵有大量水银。地质学家先后两次来始皇
2、陵采样。史记记载:始皇陵有大量水银。地质学家先后两次来始皇陵采样。发现始皇陵封土土壤样品中果然出现发现始皇陵封土土壤样品中果然出现“汞异常汞异常”。科学家由此得出初步结论科学家由此得出初步结论:史记中关于始皇陵中埋藏上百吨史记中关于始皇陵中埋藏上百吨汞的记载是可靠的。地宫埋汞的记载是可靠的。地宫埋“水银水银”的千古谜案终于解开了。的千古谜案终于解开了。单质的汞,在自然界中是极为罕见的。为什么两千多年前就能单质的汞,在自然界中是极为罕见的。为什么两千多年前就能得到上百吨的水银呢?得到上百吨的水银呢?汞矿汞矿(HgO)秦始皇陵墓秦始皇陵墓世界文化遗产世界文化遗产2HgO 2Hg O2 加热加热第3
3、页,共56页,编辑于2022年,星期日炼丹术起于战国兴于汉初炼丹术起于战国兴于汉初九转大还丹九转大还丹将天然丹砂(将天然丹砂(HgS)在空气中加热)在空气中加热炼成水银,再将水银和硫混合后放在密闭的鼎中升炼成纯的炼成水银,再将水银和硫混合后放在密闭的鼎中升炼成纯的硫化汞,硫化汞再加热炼成水银,水银再炼成硫化汞如此反硫化汞,硫化汞再加热炼成水银,水银再炼成硫化汞如此反复九次,就炼成了复九次,就炼成了“九转大还丹九转大还丹”。上述材料中发生了什么反应?上述材料中发生了什么反应?HgS+O2=Hg+SO2Hg+S=HgS加热加热第4页,共56页,编辑于2022年,星期日常见的金属矿物资源金矿金矿Au
4、铂矿铂矿Pt第5页,共56页,编辑于2022年,星期日人类最早发现和应用的金属分别是:人类最早发现和应用的金属分别是:第6页,共56页,编辑于2022年,星期日天然金天然金朱砂朱砂HgS翠铜矿翠铜矿CuSiOCuSiO3 3.6H6H2 2O O 黄铁矿FeSFeS2 2 钙铀云母钙铀云母 Ca(UO Ca(UO2 2)2 2(PO(PO4 4)2 212H12H2 2O O 第7页,共56页,编辑于2022年,星期日黄铜矿黄铜矿赤铁矿赤铁矿铝矿铝矿锰矿锰矿钨矿钨矿锌矿锌矿第8页,共56页,编辑于2022年,星期日白云石白云石CaMgCO32辰砂辰砂HgS黄铜矿黄铜矿CuFeS2菱镁矿菱镁矿M
5、gCO3 大多数金属以大多数金属以化合态存在化合态存在如果需要金如果需要金属单质,那属单质,那怎么办?怎么办?冶炼金属冶炼金属第9页,共56页,编辑于2022年,星期日 人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的,人类最早是在由天而降的陨石中获得单质铁的,陨石中含铁量高达陨石中含铁量高达90%以上。以上。古代阿拉伯人曾传说古代阿拉伯人曾传说“天上的金雨落进沙漠里变成天上的金雨落进沙漠里变成了黑色的铁了黑色的铁”。济济 南南 陨陨 铁铁新新 疆疆 陨陨 铁铁南南极极洲洲陨陨铁铁第10页,共56页,编辑于2022年,星期日在公元前在公元前60006000年到年到70007000年左右,年左右,人们就
6、能冶炼出铜人们就能冶炼出铜铜铜 镜镜汉武帝时铜币汉武帝时铜币先秦刀币先秦刀币冶炼金属要追溯到古代冶炼金属要追溯到古代第11页,共56页,编辑于2022年,星期日因为我们的生活生产需要金属,所以必须要开因为我们的生活生产需要金属,所以必须要开发利用金属资源发利用金属资源但金属资源是不可再生资源,不是取之不尽的但金属资源是不可再生资源,不是取之不尽的利用化学知识利用化学知识,在科学开发利用金属矿物在科学开发利用金属矿物的基础上,使金属矿物资源得到可持续的基础上,使金属矿物资源得到可持续发展发展那如何解决那如何解决第12页,共56页,编辑于2022年,星期日金、铂等为游离态金、铂等为游离态得电子,被
7、还原得电子,被还原Mn+M+n e-主要是化合态主要是化合态 将金属从其化合物中将金属从其化合物中还原还原出来,使之转变为单出来,使之转变为单质的过程。质的过程。(1)(1)金属在自然界中的存在形式?金属在自然界中的存在形式?(2)(2)金属冶炼指的是什么?金属冶炼指的是什么?一、金属矿物的开发利用一、金属矿物的开发利用 1 1、金属的冶炼、金属的冶炼冶炼金属的步骤:冶炼金属的步骤:矿石富集矿石富集金属冶炼金属冶炼精炼精炼第13页,共56页,编辑于2022年,星期日 法法国国皇皇帝帝拿拿破破仑仑是是一一个个喜喜欢欢炫炫耀耀自自己己的的人人。他他常常常常大大摆摆宴宴席席,宴宴请请天天下下宾宾客客
8、。每每次次宴宴会会,他他总总是是摆摆出出一一副副高高人人一一等等的的样样子子。餐餐桌桌上上的的用用具具几几乎乎全全是是用银制成的,唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。用银制成的,唯有他自己用的那一个碗却是铝制品。思考与交流思考与交流 为什么贵为法国皇帝,在当时却不用高贵而亮为什么贵为法国皇帝,在当时却不用高贵而亮丽的银碗,而用色泽要暗得多的铝碗呢?丽的银碗,而用色泽要暗得多的铝碗呢?第14页,共56页,编辑于2022年,星期日100多年前,为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,英国多年前,为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯皇家学会不惜重金制作了一个比
9、黄金还要贵重的奖杯铝杯,赠送给门捷列夫。铝杯,赠送给门捷列夫。由于早期炼铝十分困难,所以铝的价格十分昂贵,一度超越由于早期炼铝十分困难,所以铝的价格十分昂贵,一度超越金银之上,直至金银之上,直至19世纪上半叶,铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档世纪上半叶,铝还是欧洲许多高级珠宝店的高档货。货。为什么铝比黄金还要贵?为什么铝比黄金还要贵?第15页,共56页,编辑于2022年,星期日自从美国青年化学家自从美国青年化学家霍尔发明电解制铝法后,霍尔发明电解制铝法后,制铝工制铝工 艺不断改进,艺不断改进,现在现在人们已经熟练掌握了从铝人们已经熟练掌握了从铝土矿(主要成土矿(主要成 分是分是Al2O3)中冶炼
10、铝的技术,使得制中冶炼铝的技术,使得制铝成本大大下降,使铝走铝成本大大下降,使铝走入千家万户。入千家万户。第16页,共56页,编辑于2022年,星期日电解槽电解槽2Al2O3(熔融熔融)4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石反应原理反应原理:降低熔点降低熔点第17页,共56页,编辑于2022年,星期日 古代中国劳动古代中国劳动人民用木炭炼铁人民用木炭炼铁 西汉初时,用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁,南西汉初时,用木炭与铁矿石混合高温冶炼生铁,南宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁,而欧洲最早的英宋末年的工匠又掌握了用焦炭炼铁,而欧洲最早的英国直到国直到500年后(相当于清朝乾隆末年),才掌握这年后(相当
11、于清朝乾隆末年),才掌握这一技术。一技术。第18页,共56页,编辑于2022年,星期日反应原理反应原理:Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温铁矿石铁矿石焦炭焦炭空气空气石灰石石灰石主主要要原原料:料:第19页,共56页,编辑于2022年,星期日电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法工业上工业上如何冶炼铝和铁如何冶炼铝和铁?为什么铁和铝的冶为什么铁和铝的冶炼方法不同?炼方法不同?金属越活泼,越难冶炼金属越活泼,越难冶炼2 2、金属冶炼方法的确定、金属冶炼方法的确定由金属活泼性决定由金属活泼性决定K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H)Cu Hg Ag弱弱强强电解法电解法
12、还原法还原法 Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温2Al2O3(熔融熔融)4Al 3O2 电解电解 冰晶石冰晶石第20页,共56页,编辑于2022年,星期日 3 3、金属冶炼的方法举例、金属冶炼的方法举例(1)热分解法)热分解法2HgO 2Hg O2 加热加热2Ag2O 4AgO2 加热加热适合一些不活泼金属(一般是适合一些不活泼金属(一般是H后的金属)后的金属)Cu2S+O2 2Cu+SO2 高温高温火法炼铜火法炼铜第21页,共56页,编辑于2022年,星期日(2)电解法)电解法MgCl2(熔融熔融)Mg Cl2 电解电解2NaCl(熔融熔融)2NaCl2 电解电解2Al2O3(熔融熔
13、融)4Al 3O2 电解电解冰晶石冰晶石铝土矿铝土矿适合一些非常活泼金属(适合一些非常活泼金属(Zn前金属)前金属)第22页,共56页,编辑于2022年,星期日 (常用的还原剂有:焦炭、(常用的还原剂有:焦炭、CO、H2 等)等)(3 3)热还原法)热还原法(ZnZnCuCu中等活泼金属中等活泼金属)Fe2O33CO 2Fe3CO2 高温高温2CuO +C 2Cu+CO2 高温高温高炉炼铁高炉炼铁主要反应主要反应WO3+3H2 W+3H2O 高温高温 常用的还原剂还有哪些常用的还原剂还有哪些?第23页,共56页,编辑于2022年,星期日实验实验41 反应现象反应现象:镁条剧烈燃烧,放出大量的热
14、,发出耀眼:镁条剧烈燃烧,放出大量的热,发出耀眼的白光,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入漏斗。的白光,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入漏斗。铝热反应的应用:铝热反应的应用:2AlFe2O3 2FeAl2O3高温高温3MnO24Al 2Al2O33Mn高温高温Cr2O3+2Al 2Cr+Al2O33Co3O4+8Al 9Co+4Al2O3高温高温高温高温其它铝热反应:其它铝热反应:铝热反应:铝热反应:铝某些金属氧化物铝某些金属氧化物 Al2O3金属金属高温高温铝铝热热剂剂第24页,共56页,编辑于2022年,星期日铝热反应的应用:铝热反应的应用:铝热反应应用铝热反应应用冶炼难熔的金属冶炼难熔的金
15、属焊接钢轨焊接钢轨 (冶练常用的还原剂有:(冶练常用的还原剂有:焦炭、焦炭、CO、H2 、Al等活泼金属等活泼金属)第25页,共56页,编辑于2022年,星期日4 4、合理开发和利用矿物资源的途径:、合理开发和利用矿物资源的途径:(1 1)废旧金属回收;)废旧金属回收;(2 2)矿物资源保护;)矿物资源保护;(3 3)寻找金属替代品。)寻找金属替代品。金属铝的回收与利用金属铝的回收与利用第26页,共56页,编辑于2022年,星期日(1 1)节约矿物资源;)节约矿物资源;(2 2)节约能源;)节约能源;(3 3)减少环境污染)减少环境污染(1 1)废旧钢铁用于炼钢;)废旧钢铁用于炼钢;(2 2)
16、废铁屑用于制铁盐;)废铁屑用于制铁盐;(3 3)定影液用于回收银)定影液用于回收银回收金属的意义回收金属的意义回收金属的实例回收金属的实例第27页,共56页,编辑于2022年,星期日古代炼铜比炼铁早得多。原因在于:古代炼铜比炼铁早得多。原因在于:一、一、铜矿石比铁矿石易识别。孔雀石颜色呈翠绿铜矿石比铁矿石易识别。孔雀石颜色呈翠绿(即即铜铜绿绿),易引起人们的注意联想。进而用其炼铜。,易引起人们的注意联想。进而用其炼铜。二、二、早在新石器时代,人类就发明了制陶术。窑温达早在新石器时代,人类就发明了制陶术。窑温达1000多多度,已超过铜的熔点度,已超过铜的熔点(10834),而远低于铁的,而远低于
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