金屬材料的制備冶金概述

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、火法冶金的基本過程礦石準(zhǔn)備礦石準(zhǔn)備選礦選礦 焙燒焙燒 燒結(jié)燒結(jié)( (球化球化) )IIIIII、脫除雜質(zhì)，如脫硫、脫除有機(jī)物和吸附水等；、脫除雜質(zhì)，如脫硫

2、、脫除有機(jī)物和吸附水等；IVIV、晶型轉(zhuǎn)化，如焙燒二氧化鈦使其改變晶型，改善其、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)。使用性質(zhì)。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)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。 1.1 冶金工藝冶金

3、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 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

4、提取的貴金屬雜質(zhì)以硫化物的形態(tài)富集于锍中。）精煉1.1 冶金工藝冶金工藝、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。1.1 冶金工藝冶金工藝 20世紀(jì)20年代，氯化冶金除了應(yīng)用于鎂的提取之外，還以氯化離析法用于提取有色重金屬（主要是銅）。50年代以來，氯化冶金廣泛用于稀有金屬冶金中。 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?？捎糜诮饘俚拿撗酢⒚摿?、脫磷、脫硅以及脫除其他元素.1.1 冶金工藝冶金

5、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)?？梢詫崿F(xiàn)大氣中無法進(jìn)行的冶金過程，能防止金屬氧化，分離沸點不同的物質(zhì)，除去金屬中的氣體或雜質(zhì)，增強金屬中碳的脫氧能力，提高金屬和合金的質(zhì)最。1.1 冶金工藝冶金工藝、火法冶金的主要方法 火法冶金的優(yōu)點：簡單粗暴，成本較低。 火法冶金的主要缺點：A、污染（粉塵、有毒氣體）B、無法冶煉低品位礦石C、很難冶煉高熔點金屬二、濕法冶金1.1 冶金工藝冶金工藝 濕法冶金是指利用濕法冶金是指利用溶劑溶劑的化學(xué)作用，在的化學(xué)作用，在水溶液或非水溶液中進(jìn)行包括氧化、還水溶液或非水溶液中進(jìn)行包括氧化、還原、中和、水解和絡(luò)合等反應(yīng)，對原料、原、

6、中和、水解和絡(luò)合等反應(yīng)，對原料、中間產(chǎn)物或二次再生資源中的金屬進(jìn)行中間產(chǎn)物或二次再生資源中的金屬進(jìn)行提取和分離的冶金過程；提取和分離的冶金過程； 主要過程：浸取、固主要過程：浸取、固- -液分離、溶液的液分離、溶液的富集、從溶液中提取金屬或化合物；富集、從溶液中提取金屬或化合物； 1.1 冶金工藝冶金工藝1.1 冶金工藝冶金工藝堆浸法將細(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 冶金工藝冶金工藝就地浸出（地下浸出）I、無需采掘、裝、運、提升等工序。II、基礎(chǔ)建投資少，建設(shè)周期短，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。III、特別是

7、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1.1 冶金工藝冶金工藝 全部的全部的氧化鋁氧化鋁、氧化鈾氧化鈾、約、約7474的鋅、的鋅、1212的銅及多數(shù)稀有金屬都是用濕法冶的銅及多數(shù)稀有金屬都是用濕法冶金方法生產(chǎn)的；金方法生產(chǎn)的； 最大優(yōu)點最大優(yōu)點：環(huán)境的污染較小，能處理低：環(huán)境的污染較小，能處理低品位的礦石。品位的礦石。1.1 冶金工藝冶金工藝三、電冶金1.1 冶金工藝冶金工藝 利用電能從礦石或其他原料中提取、回利用電能從礦石或其他原料中提取、回收、精煉金屬的冶金過程稱為收、精煉金屬的冶金過程稱為電冶金電冶金； 電冶金主要包括電熱熔煉、水溶液電

8、解電冶金主要包括電熱熔煉、水溶液電解和熔鹽電解三方面內(nèi)容。和熔鹽電解三方面內(nèi)容。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

9、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)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?。簯腋。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 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉一、生鐵冶煉煉鐵的原料煉鐵的原料高爐 高爐冶煉特點：高爐冶煉特點：高爐是連續(xù)的、大規(guī)模高爐是連續(xù)的、大規(guī)

10、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?；妥詣踊捷^高。可以數(shù)十年不停機(jī)?？梢詳?shù)十年不停機(jī)。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？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（

11、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 O物理化學(xué)過程 產(chǎn)品和副產(chǎn)品 生鐵產(chǎn)品和副產(chǎn)品爐渣產(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、鋼冶煉鋼與生鐵的區(qū)別鋼與生鐵的區(qū)別1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉二、鋼冶煉（1 1）脫碳）脫碳 脫碳反應(yīng)是煉鋼過程最重要的反應(yīng)，其目的是將金屬原料脫碳反應(yīng)是煉鋼過程最重要的反應(yīng)，其目的是將金屬原料中的碳去除至要求的成分范圍

12、。中的碳去除至要求的成分范圍。 碳的氧化分兩種方式：直接氧化和間接氧化。碳的氧化分兩種方式：直接氧化和間接氧化。 直接氧化直接氧化 2C + O2 2CO 間接氧化間接氧化 Fe + O2 2FeOC + FeO Fe + CO 脫碳產(chǎn)生的脫碳產(chǎn)生的COCO氣泡有利于鋼液的攪拌沸騰，使成分均勻氣泡有利于鋼液的攪拌沸騰，使成分均勻化，并能有效的清除鋼液的氣體和非金屬夾雜?；⒛苡行У那宄撘旱臍怏w和非金屬夾雜。 （2 2）硅、錳的氧化）硅、錳的氧化 v 直接氧化直接氧化 Si + O2 SiO22Mn + O2 2MnO v 間接氧化（主要是間接反應(yīng)）間接氧化（主要是間接反應(yīng)） Si + 2F

13、eO SiO2 + 2FeMn + FeO MnO + Fe2222SiO 2MnO 2MnO SiOSiO2FeO 2FeO SiO形成爐渣形成爐渣 （3 3）脫磷）脫磷 磷在鋼中以磷化鐵（磷在鋼中以磷化鐵（FeFe2 2P P）形態(tài)存在，在煉鋼過程中，）形態(tài)存在，在煉鋼過程中，與爐渣的與爐渣的FeOFeO和和CaOCaO相化合生成磷酸鈣。相化合生成磷酸鈣。 Fe2P + 5FeO + 4CaO (CaO)4P2O5 + 9Fe （放熱反應(yīng)）（放熱反應(yīng)） 低溫脫磷有利，因為是放熱反應(yīng)；低溫脫磷有利，因為是放熱反應(yīng)； 高堿度和強氧化性的爐渣也是脫磷的重要條件。高堿度和強氧化性的爐渣也是脫磷的重

14、要條件。 CaOCaO的數(shù)量既要保證把爐渣中的的數(shù)量既要保證把爐渣中的SiOSiO2 2結(jié)合成結(jié)合成2CaO2CaOSiOSiO2 2，還要足夠的量把全部磷結(jié)合成還要足夠的量把全部磷結(jié)合成(CaO)(CaO)4 4P P2 2O O5 5。 （4 4）脫硫）脫硫 硫以硫以FeSFeS形式存在，當(dāng)渣中有足夠的形式存在，當(dāng)渣中有足夠的CaOCaO時時 FeS + CaO FeO + CaS CaSCaS不溶解于鋼液，形成渣相浮于鋼液表面。但上述反應(yīng)不溶解于鋼液，形成渣相浮于鋼液表面。但上述反應(yīng)是可逆的，是可逆的，F(xiàn)eOFeO過量時，反應(yīng)向左進(jìn)行，使硫重新回到鋼液。過量時，反應(yīng)向左進(jìn)行，使硫重新回到

15、鋼液。為此，加入為此，加入C C，反應(yīng)產(chǎn)物中沒有，反應(yīng)產(chǎn)物中沒有FeOFeO FeS + CaO + C Fe + CaS + CO（5 5）脫氧）脫氧 q 脫氧是指用脫氧劑脫氧是指用脫氧劑除去鋼液中殘留的氧化亞鐵中的氧除去鋼液中殘留的氧化亞鐵中的氧，還，還原出鐵，脫氧劑則被氧化，脫氧產(chǎn)物聚集上浮到鋼液表面原出鐵，脫氧劑則被氧化，脫氧產(chǎn)物聚集上浮到鋼液表面q 對氧的親和力大于鐵氧親和力的元素都能脫氧，對氧的親和力大于鐵氧親和力的元素都能脫氧，常用的脫常用的脫氧劑有：氧劑有：錳鐵、硅鐵和鋁等錳鐵、硅鐵和鋁等 脫氧過程的反應(yīng)式脫氧過程的反應(yīng)式 Me + FeO MeO + Fe碳脫氧碳脫氧 FeO

16、 + C Fe + CO錳脫氧錳脫氧 Mn + 2FeO MnO + Fe MnO不溶于鋼液，把氧由鋼液向渣中輸送不溶于鋼液，把氧由鋼液向渣中輸送 MnO與與SiO2、FeO結(jié)合形成低熔點化合物，便于上浮結(jié)合形成低熔點化合物，便于上浮 在凝固過程中在凝固過程中Mn和和S形成形成MnS，比，比FeS的熔點高得多，的熔點高得多，因而降低鋼中因而降低鋼中S的有害作用。的有害作用。 硅脫氧硅脫氧 硅是強脫氧劑，它的脫氧產(chǎn)物是固體的硅是強脫氧劑，它的脫氧產(chǎn)物是固體的SiOSiO2 2. . Si + 2FeO SiO2 + Fe 硅的脫氧能力與溫度和煉鋼方法和脫氧制度有關(guān)硅的脫氧能力與溫度和煉鋼方法和脫

17、氧制度有關(guān) 溫度低有利于脫氧（放熱反應(yīng)）溫度低有利于脫氧（放熱反應(yīng)） 堿性法中比酸性法中強，因形成的堿性法中比酸性法中強，因形成的SiOSiO2 2與堿性氧化物作與堿性氧化物作用生成穩(wěn)定的復(fù)合氧化物，減少了自由用生成穩(wěn)定的復(fù)合氧化物，減少了自由SiOSiO2 2的數(shù)量的數(shù)量 當(dāng)先用當(dāng)先用MnMn進(jìn)行預(yù)脫氧時，由于先生成的進(jìn)行預(yù)脫氧時，由于先生成的MnOMnO2 2和和SiOSiO2 2的結(jié)的結(jié)合，也減少自由合，也減少自由SiOSiO2 2的數(shù)量，增加的數(shù)量，增加SiSi的脫氧能力。的脫氧能力。 常見的煉鋼方法平爐煉鋼該法的特點是容量大，該法的特點是容量大，我國平爐多為我國平爐多為30-3203

18、0-320噸，噸，最大為最大為500500噸。主要不噸。主要不足是煉一爐鋼需足是煉一爐鋼需6-106-10小小時。目前正在由氧氣頂時。目前正在由氧氣頂吹煉鋼工藝取代。吹煉鋼工藝取代。 電弧爐 電弧爐煉鋼：依靠電極把電流引入熔煉室，在電極和金屬電弧爐煉鋼：依靠電極把電流引入熔煉室，在電極和金屬爐料之間產(chǎn)生電弧使?fàn)t料熔化。爐料之間產(chǎn)生電弧使?fàn)t料熔化。電弧爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐1.2 鋼鐵冶煉鋼鐵冶煉氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的缺點缺點： I I、吹煉前期化渣、吹煉前期化渣較慢；較慢； IIII、后期熔池鋼水成份、后期熔池鋼水成份、溫度、氧化性溫度、氧化性不均勻不均勻（吹的是鐵液，無

19、加熱吹的是鐵液，無加熱裝置裝置） 。爐外精煉及鋼錠生產(chǎn)爐外精煉的基本任務(wù)1）均勻鋼水成分和溫度2）精準(zhǔn)控制鋼水成為和溫度3）脫C、O、P、S4）去除鋼中氣體（H、N）5）去除夾雜物及控制夾雜物形態(tài)爐外精煉的基本手段1）渣洗 ；2）真空；3）攪拌；4）噴吹； 渣洗1）概念由煉鋼爐產(chǎn)生的鋼水在鋼包內(nèi)通過鋼液對合成渣的沖洗，進(jìn)一步提高鋼水質(zhì)量的一種爐外精煉方法。2）主要作用降低鋼中的氧、硫和夾雜物含量。3）熔渣成分常用的合成渣系為CaO-Al2O3堿性渣系CaO=50-55%，Al2O3=40-45%，SiO25%，C0.10%，F(xiàn)eO1%4）熔渣的性質(zhì)要求較高的堿度、較高的還原性、較低的熔點、良好

20、的流動性適宜的密度、表面張力、電導(dǎo)率、擴(kuò)散系數(shù) 真空1.概念真空（處理）是指利用抽真空的方法降低鋼水處理容器中的氣體壓力，達(dá)到去除鋼中氣體和非金屬夾雜物。2.主要作用脫氣（H2、N2）、脫氧、脫碳3.基本原理 攪拌1.概念攪拌是指向流體系統(tǒng)提供能量，使該系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生運動，以達(dá)到鋼水精煉的目的。2.主要作用脫氣（O2、N2、H2）、去夾雜、均勻成分和溫度3.攪拌方法氣體攪拌、電磁攪拌、機(jī)械攪拌氣體攪拌電磁攪拌 噴吹1.概念噴吹是根據(jù)流態(tài)化和氣力傳輸原理，用氬氣或其他氣體作載體，將不同類型的粉劑噴入鋼水中進(jìn)行精煉的技術(shù)。2.主要作用脫P、脫S、脫O、合金化等3.基本原理通過氣體將反應(yīng)物料的固體粉粒吹

21、入熔池深處，既可以加快物料的熔化和溶解，也可以增加反應(yīng)界面，同時還強烈攪拌熔池，從而加速傳輸過程和反應(yīng)過程。 喂絲1.概念喂絲是將各類金屬元素及附加料制成的粉劑，按一定配比，用薄帶鋼包覆，制成具有一定斷面的包芯線，通過機(jī)械的方法加入鋼液深處進(jìn)行精煉的技術(shù)。2.主要作用脫O、脫S、控制夾雜物、合金化3.主要優(yōu)點1）合金收得率高2）合金微調(diào)精準(zhǔn)3）合金收得率高4.常見包芯線Si-Ca、RE、Al、Mg、C、Ti-Fe等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

22、屬冶煉有色金屬冶煉一、銅的冶煉為什么不用高爐煉銅？從礦床開采出來的銅礦石中，從礦床開采出來的銅礦石中，銅的品位很低銅的品位很低(0.5-(0.5-2%)2%)，不能直接用于冶煉，需經(jīng)選礦富集成精礦再，不能直接用于冶煉，需經(jīng)選礦富集成精礦再去冶煉。去冶煉。銅精礦的含銅量可達(dá)銅精礦的含銅量可達(dá)15-35%。 1.3 有色金屬冶煉有色金屬冶煉一、銅的冶煉硫化礦物：黃銅礦（硫化礦物：黃銅礦（CuFeSCuFeS2 2）、斑銅礦（）、斑銅礦（CuCu3 3FeSFeS2 2）、輝銅）、輝銅礦（礦（CuCu2 2S S）、銅藍(lán)（）、銅藍(lán)（CuSCuS）等。）等。氧化礦物有：孔雀石（氧化礦物有：孔雀石（Cu

23、COCuCO3 3Cu(OH)Cu(OH)2 2）、硅孔雀石）、硅孔雀石（CuSiOCuSiO3 32H2H2 2O O）、赤銅礦（）、赤銅礦（CuCu2 2O O）、膽礬（）、膽礬（CuSOCuSO4 45H5H2 2O O）等。）等。1)1) 火法冶金工藝：用于處理硫化銅礦?；鸱ㄒ苯鸸に嚕河糜谔幚砹蚧~礦。2)2) 濕法冶金工藝：用于處理氧化礦。濕法冶金工藝：用于處理氧化礦。 火法煉銅先制得硫化物（先制得硫化物（造锍造锍） 再將其氧化得到粗銅（再將其氧化得到粗銅（轉(zhuǎn)爐吹煉轉(zhuǎn)爐吹煉） 進(jìn)行火法精煉（進(jìn)行火法精煉（陽極爐陽極爐） 電解精煉（電解精煉（陰極銅陰極銅）Cu2S-FeS二元系二元系相

24、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？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%吹煉終止吹煉終止冰銅的吹煉造渣反應(yīng)造渣反應(yīng) 2FeS+3O22FeO+SO2 +Q FeO+SiO22FeOSiO2+Q 6F

25、eO+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)系硫火法精煉火法精煉扒渣 澆鑄為電極板電解火法精煉產(chǎn)出的精銅品位一般為99.299.7%，含有0.30.8%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

26、是貴金屬和稀散金屬。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

27、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鋁具有兩個特點：化學(xué)活性很強，電負(fù)性大。因此，鋁的鋁具有兩個特點：化學(xué)活性很強，電負(fù)性大。因此，鋁的生產(chǎn)過程是先得到氧化鋁，然后進(jìn)行生產(chǎn)過程是先得到氧化鋁，然后進(jìn)行熔鹽電解熔鹽

28、電解。這種方法。這種方法成為工業(yè)上成熟的大規(guī)模煉鋁方法。成為工業(yè)上成熟的大規(guī)模煉鋁方法。 二、鋁的冶煉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+3CO2Al2O3熔點高，很難直接溶化。熔點高，很難直接溶化。用冰晶石熔鹽電解是因為氧化鋁的熔點（用冰晶石熔鹽電解是因為氧化鋁的熔點（20502050）太高，）太高，對電解設(shè)備的耐高溫性能要求過高。對電解設(shè)

29、備的耐高溫性能要求過高。當(dāng)用冰晶石（熔點當(dāng)用冰晶石（熔點10101010）作熔劑時，氧化鋁溶解于其中）作熔劑時，氧化鋁溶解于其中（溶解度約（溶解度約10%10%），將與氧化鋁形成低熔點共晶（，將與氧化鋁形成低熔點共晶（T T共共 = = 938938），這時可在），這時可在10001000以下進(jìn)行電解。以下進(jìn)行電解。通常的電解溫度是通常的電解溫度是950-970950-970 為什么用為什么用冰晶石冰晶石？ 除冰晶石外，還要加入氟化鋁、氟化鈣、氟化鎂等物質(zhì)，除冰晶石外，還要加入氟化鋁、氟化鈣、氟化鎂等物質(zhì)，對改善電解質(zhì)性質(zhì)和提高電流效率有積極作用。對改善電解質(zhì)性質(zhì)和提高電流效率有積極作用。 熔

30、融鋁液中一般包含氣體元素（熔融鋁液中一般包含氣體元素（H H）、氧化物、金屬間化）、氧化物、金屬間化合物、堿金屬和堿土金屬（如合物、堿金屬和堿土金屬（如NaNa，LiLi，CaCa等）等。等）等。 這些夾雜損害冷熱成形性以及力學(xué)和化學(xué)性能，在鑄造之這些夾雜損害冷熱成形性以及力學(xué)和化學(xué)性能，在鑄造之前必須盡可能徹底地將這些夾雜物從熔體中除掉，即前必須盡可能徹底地將這些夾雜物從熔體中除掉，即精煉精煉。 精精 煉煉：鋁液中氣體和夾雜物的去除過程。鋁液中氣體和夾雜物的去除過程。吸附精煉吸附精煉非吸附精煉非吸附精煉精精 煉煉 指在熔體中加入吸附劑（各種氣體、液體和固體精煉劑指在熔體中加入吸附劑（各種氣體

31、、液體和固體精煉劑等），與熔體中的氣體和固態(tài)夾雜物發(fā)生物理化學(xué)的、物理等），與熔體中的氣體和固態(tài)夾雜物發(fā)生物理化學(xué)的、物理或機(jī)械的作用，達(dá)到除氣、除渣的方法?；驒C(jī)械的作用，達(dá)到除氣、除渣的方法。 屬于吸附精煉的方法有：屬于吸附精煉的方法有：吸附精煉吸附精煉吹氣精煉吹氣精煉氯鹽精煉氯鹽精煉熔劑精煉熔劑精煉熔體過濾（包括陶瓷管過濾和氧化鋁球過濾，濾掉熔體過濾（包括陶瓷管過濾和氧化鋁球過濾，濾掉夾雜物）夾雜物）NaCl, KCl, Na3AlF6, CaF, BaCl, MgCl2v 吹氣精煉吹氣精煉 吹氣精煉是指向熔體中不斷吹入吹氣精煉是指向熔體中不斷吹入氣泡，在氣泡上浮過程中將氧化物夾氣泡，在氣

32、泡上浮過程中將氧化物夾雜和氫帶出液面的一種精煉方法。雜和氫帶出液面的一種精煉方法。 原原 理：理： 1)1) 通入的氣體產(chǎn)生氣泡，此時，氣泡中的通入的氣體產(chǎn)生氣泡，此時，氣泡中的P PH2H2=0=0，因此，溶解，因此，溶解于鋁液中的于鋁液中的H H將進(jìn)入氣泡，直至與熔體的將進(jìn)入氣泡，直至與熔體的H H濃度相平衡，滿濃度相平衡，滿足關(guān)系足關(guān)系 H = KH = K(P(PH2H2) )1/21/2 2)2) 吹入的氣泡吸附熔體中的氧化夾雜物，在氣泡上浮過程中吹入的氣泡吸附熔體中的氧化夾雜物，在氣泡上浮過程中將帶出液面，同時也去除了吸附在夾雜上的原有小氣泡。將帶出液面，同時也去除了吸附在夾雜上的原有小氣泡。 吹氣精煉法的示意圖見圖吹氣精煉法的示意圖見圖1-261-26。 q通常，用于精煉的吹入氣體通常，用