有色金属冶金技术讲座ppt-有色金属冶金技术基础知识讲座.ppt

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1、有色金属冶金技术有色金属冶金技术 基础知识讲座基础知识讲座 主讲人：杜新玲主讲人：杜新玲 2008年年3月月主要内容 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、基本概念一、基本概念 1.1.有色金属有色金属:在元素周期表中的在元素周期表中的8080种金属元素中种金属元素中:除除FeFe、MnMn、CrCr和和SbSb、PmPm、FrFr及十种超铀元素外的及十种超铀元素外的6464种元素都列为种元素都列为有色金属。有色金属。2.2.冶金冶金:矿石矿石(精矿或其他原料精矿或其他原料)金属金属 加工处理加工处理 应用。应用。（1 1）化学冶

2、金）化学冶金:（2 2）物理冶金：）物理冶金：3.3.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）。合格的精炼金属产品（精炼）。4.4.冶金过程：应用各种化学方法或物理化学方法使原料中的主要冶金过程：应用各种化学方法或物理化学方法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。属。（1 1）炼前处理）炼前处理 （2

3、 2）粗炼）粗炼 （3 3）精炼）精炼5.5.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。的物化反应。内容：内容：（1 1）化学热力学方法、研究冶金过程的方向和平衡，以确定）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。冶金反应进行的可能性及其限度。（2 2）化学动力学方法、研究冶金过程的速度和机理，以分析）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。影响冶金反应进行的因素和探索提高反应速度的途径。（3 3）物质结构学、研究参与反应物质的结构

4、和性质，以了解）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。冶金反应的内在原因。6.6.冶金方法：是使矿石或精矿中的金属与脉石分开，并破冶金方法：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。坏金属化合物的键以游离金属且使之纯化到工业品位。7.7.回收率回收率:是指原料开始到产出最终金属产品止，产出合格是指原料开始到产出最终金属产品止，产出合格金属量占消耗物料金属量的百分比。金属量占消耗物料金属量的百分比。8.8.浸出率浸出率:浸出液中被提金属总量与被浸出矿物中所提金属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。总量的

5、百分比。二、冶金方法的分类及冶金工艺过程二、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。高温高温低温（低温（100200200）。）。3.3.焙烧焙烧:矿石矿石(精矿精矿)加热加热(熔点熔点)化学变化。包括有：化学变化。包括有：氧化焙烧、如氧化焙烧、如 MeS+1MeS+1 O O2 2=MeO+SO=MeO+SO2 2 硫酸化焙烧、如湿法提硫酸化焙烧、如湿法提CuCu、ZnZn等：等：MeS+1MeS+1 O O2 2=MeO+SO=MeO+SO

6、2 2 SO SO2 2+O O2 2=SO=SO3 3 MeO+SO MeO+SO3 3=MeSO=MeSO4 4（Me-Me-表示金属）表示金属）氯化焙烧、矿石（精矿）氯化焙烧、矿石（精矿）+氯化剂氯化剂可溶性氯化物（稀有可溶性氯化物（稀有金属冶金）如金属冶金）如 TiOTiO2 2+2CaCl+2CaCl2 2=TiCl=TiCl4 4+2CaO+2CaO 还原焙烧、矿石（精矿）还原焙烧、矿石（精矿）+还原剂还原剂低价氧化物或金属。低价氧化物或金属。4.4.烧结、粉矿（精矿）烧结、粉矿（精矿）块状物料。块状物料。5.5.熔炼、矿石（精矿、焙烧或烧结的物料）熔炼、矿石（精矿、焙烧或烧结的物

7、料）溶化（化学反溶化（化学反应）应）两种或以上互不相溶的液体产物（粗金属或锍）。两种或以上互不相溶的液体产物（粗金属或锍）。还原熔炼、金属氧化物（焙砂、烧结块）还原熔炼、金属氧化物（焙砂、烧结块）还原气氛还原气氛熔炼熔炼粗金属。粗金属。SnOSnO2 2+CO=SnO+CO+CO=SnO+CO2 2 SnO+CO=Sn+CO SnO+CO=Sn+CO2 2 氧化熔炼、利用某些元素易氧化的特性，除去合金中的氧化熔炼、利用某些元素易氧化的特性，除去合金中的杂质。杂质。2FeS+3O2FeS+3O2 2=2FeO+SO=2FeO+SO2 2 造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍 Fe

8、O+CaS=FeS+CaO FeO+CaS=FeS+CaO 3NiO+3CaS=Ni3S3NiO+3CaS=Ni3S2 2+3CaO+3CaO+S S2 2 3NiO+3FeS=Ni3NiO+3FeS=Ni3 3S S2 2+3FeO+3FeO+S S2 2 沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑 SbSb2 2S S3 3+Fe=2Sb+3FeS+Fe=2Sb+3FeS 反应熔炼、反应熔炼、MeS+2MeO=3Me+SOMeS+2MeO=3Me+SO2 2 MeS+MeSO MeS+MeSO4 4+2Me+2SO+2Me+2SO2 2 熔析熔炼、不经化学作用而将熔体分成几相

9、。熔析熔炼、不经化学作用而将熔体分成几相。电解熔炼、利用电的化学效应在高温下将物质分离。如电解熔炼、利用电的化学效应在高温下将物质分离。如 MgMg2+2+2e=Mg+2e=Mg 6.6.蒸馏、用于处理低沸点金属的原料。蒸馏、用于处理低沸点金属的原料。7.7.精炼、将熔炼或蒸馏得到的粗金属中所含的杂质除去，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：得到较纯的金属。有：a.a.电解精炼、电解精炼、b.b.火法精炼、火法精炼、8.8.浸出、矿石（焙砂）浸出、矿石（焙砂）+溶剂溶剂 溶液。溶液。9.9.净化、用水解法或置换法除去与被提金属一起进入溶净化、用水解法或置换法除去

10、与被提金属一起进入溶液中的杂质。液中的杂质。10.10.金属的沉积、将金属从溶液中沉积出来。有：金属的沉积、将金属从溶液中沉积出来。有：a.a.电积法、利用电化学反应电积法、利用电化学反应,将金属在阴极上析出将金属在阴极上析出.如如 阴极：阴极：Zn Zn 2+2+2e=Zn+2e=Zn 阳极：阳极：SOSO2-2-+2e+H+2e+H2 2O=HO=H2 2SOSO4 4+O O ZnSO ZnSO4 4+H+H2 2O=Zn+HO=Zn+H2 2SOSO4 4+O O2 2 金属金属 b.b.置换法、负电金属置换法、负电金属 正电金属。如正电金属。如 CuSOCuSO4 4+Fe=Cu+F

11、eSO+Fe=Cu+FeSO4 4 c.c.水解法、金属盐类水解法、金属盐类 氢氧化物氢氧化物(碱性碱性 盐类盐类)如如 NaAlONaAlO2 2+2H+2H2 2O=Al(OH)O=Al(OH)3 3+NaOH+NaOH d.d.化学沉积法、金属化合物化学沉积法、金属化合物 金属难溶盐。如金属难溶盐。如 AgAg2 2SOSO4 4+NaCl=2AgCl+Na+NaCl=2AgCl+Na2 2SOSO4 4 三、几种常用的冶金炉三、几种常用的冶金炉 1.1.竖炉：用于矿物原料的焙烧、锻烧及熔炼等方面。如炼竖炉：用于矿物原料的焙烧、锻烧及熔炼等方面。如炼CuCu、PbPb、SnSn、NiNi

12、、SbSb的鼓风炉、的鼓风炉、SbSb、HgHg焙烧炉、炼焙烧炉、炼MgMg工业的竖式氯化炉等。工业的竖式氯化炉等。鼓风炉：单位生产率鼓风炉：单位生产率(床能力床能力)；a=a=-鼓风时率鼓风时率(0.9-0.95)(0.9-0.95)；V-V-熔炼每吨炉料熔炼每吨炉料(不包括焦碳不包括焦碳)所需的空气量；所需的空气量；NmNm3 3/t/t。K K0 0-最佳鼓风强度。最佳鼓风强度。NmNm3 3/m/m2 2.min.min1440K1440K0 0 V Vt/(mt/(m2 2.d).d)2.2.火焰炉：用于加热、焙烧、熔化、熔炼、精炼等工艺。有：火焰炉：用于加热、焙烧、熔化、熔炼、精炼

13、等工艺。有：.回转窑：用于干燥、焙烧和锻烧。如图：回转窑：用于干燥、焙烧和锻烧。如图：.反射炉：用于熔炼、熔化、精炼等。反射炉：用于熔炼、熔化、精炼等。(炼炼CuCu、SnSn、PbPb等等)3.3.沸腾炉：是利用流态化技术的热工设备。用于沸腾炉：是利用流态化技术的热工设备。用于ZnZn、CuCu精矿的氧化焙烧和硫酸化焙烧，含钴硫铁精矿的硫酸精矿的氧化焙烧和硫酸化焙烧，含钴硫铁精矿的硫酸化焙烧，锡精矿、辉钼矿、富镍冰铜的氧化焙烧、高鈦化焙烧，锡精矿、辉钼矿、富镍冰铜的氧化焙烧、高鈦渣的氯化焙烧、汞矿石的焙烧。（如图）渣的氯化焙烧、汞矿石的焙烧。（如图）沸腾炉图示沸腾炉图示4.4.电炉：电能电炉

14、：电能 热能。有：热能。有：.电阻炉；电阻炉；.电弧炉电弧炉;用于熔炼、炉渣贫化、熔炼产物的过热与用于熔炼、炉渣贫化、熔炼产物的过热与.感应电炉。感应电炉。四、用湿法从硫化锌精矿生产金属锌的原则四、用湿法从硫化锌精矿生产金属锌的原则流程图流程图五、发展趋势五、发展趋势 1.1.1.1.技术进步步伐不断加快 积极汲取相关学科和工程技术的新成就进行充实、更新和深化，更加深入地研究冶金热力学、金属、熔锍、熔渣、熔盐结构及物性和冶金动力学、冶金反应工程学。建立智能化热力学、动力学数据库，应用计算机逐步实现对冶金全流程进行系统最优设计和自动控制。冶金生产技术将实现生产柔性化、高速化和连续化，达到资源、能

15、源的充分利用和生态环境的最佳保护。2.2.新材料发展迅速新材料发展迅速 随着冶金新技术、新设备、新工艺的出现，冶金产品将随着冶金新技术、新设备、新工艺的出现，冶金产品将在超纯净和超高性能等方面发展。有色金属向高效益、低成在超纯净和超高性能等方面发展。有色金属向高效益、低成本本、低能耗、短流程方向发展，产品科技含量高，应用于高低能耗、短流程方向发展，产品科技含量高，应用于高新技术产业的新材料新技术产业的新材料 品种多、规格全，应用范围也逐渐扩品种多、规格全，应用范围也逐渐扩大。大。3.3.产业向高度集中方向发展产业向高度集中方向发展 有色金属企业都在向规模化、大型化、集约化发展，实有色金属企业都在向规模化、大型化、集约化发展，实现规模化运营，扩大市场份额。现规模化运营，扩大市场份额。谢谢！