材料工程基础-第一章

1、冶金工艺：火法冶金、湿法冶金和电冶金。 火法冶金火法冶金是指在高温下矿石经过熔炼、精炼反应及是指在高温下矿石经过熔炼、精炼反应及熔化过程，使其中的金属与杂质分开，以获得较纯金熔化过程，使其中的金属与杂质分开，以获得较纯金属的工艺方法。属的工艺方法。 火法冶金的基本过程分为：原料准备、冶炼和精炼三部分。矿石400600干燥氧化还原或其他化学反应焙烧达到熔炼要求 碳酸盐或氢氧化物还要进行煅烧，使得其变成金属氧化物，然后再进行上述步骤烧结和球团冶炼原料 2 2、冶炼、冶炼 3 3、精炼、精炼 湿法冶金湿法冶金是在常温或低于是在常温或低于100以下，用溶剂处理以下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金

2、属溶解于溶液中，而其矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属分离和提取出他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属分离和提取出来的过程。来的过程。湿法冶金浸出分离富集提取酸性、碱性和盐性氧化和还原常压和加压就地、渗虑、搅拌和球磨过滤分离和沉降分离结晶、蒸馏、沉淀、置换、溶液萃取、离子交换、膜分离电解、化学置换、还原 电冶金电冶金是利用电能提取和精炼金属的方法，按照电是利用电能提取和精炼金属的方法，按照电能形式可分为电热冶金和电化学冶金。能形式可分为电热冶金和电化学冶金。电冶金电热冶金电弧熔炼电弧熔炼电阻熔炼电阻熔炼电阻电阻-电弧熔炼电弧熔炼等离子熔炼等离子熔炼感

3、应熔炼感应熔炼电子束熔炼电子束熔炼电化学冶金溶液电解溶液电解熔盐电解熔盐电解钢铁的冶炼包括两个部分钢铁的冶炼包括两个部分 ：矿石矿石 生铁生铁生铁生铁 钢钢2.1 生铁的冶炼生铁的冶炼2006年-2013年钢材价格走势2015年-2016年钢材价格走势2016年年8月月23日日世界第四世界第四大大 铁矿石生产铁矿石生产商商 表示，铁矿表示，铁矿石市场经历了数石市场经历了数年的价格下跌之年的价格下跌之后已经开始复苏，后已经开始复苏，因过剩的低成本因过剩的低成本供应已经被吸收。供应已经被吸收。燃料的作用燃料的作用C发热剂还原剂料柱骨架渗碳剂熔剂熔剂炉渣炉渣高炉炼铁的冶炼过程铁的还原铁的还原温度大于

4、570：3Fe2O32Fe3O46FeO6Fe温度小于570：3Fe2O32Fe3O46FeFeO + CO = Fe + CO2CO2 + C = 2CO其他元素的还原其他元素的还原Si的还原的还原SiO2 + 2C = Si + 2COMn的还原MnO2Mn2O3Mn3O4Mn3O4MnP的还原Ca3(PO4)2 + 5C = 3CaO + 2P + 5COS的还原石灰石的分解与造渣石灰石的分解与造渣CaCO3 = CaO + CO2mSiO2 + pAl2O3 + nCaO=mSiO2pAl2O3nCaO高炉炼铁产品高炉炼铁产品 生铁炼钢生铁铸造生铁铁合金炉渣水渣渣棉干渣煤气炉尘 高炉炼

5、铁的技术指标：高炉炼铁的技术指标：1、高炉有效容积利用、高炉有效容积利用系数系数 2、焦比、焦比 3、燃烧比、燃烧比 4、冶炼强度、冶炼强度 5、生、生铁合格率铁合格率 6、生铁成本、生铁成本 7、炉龄、炉龄 高炉炼铁技术：高炉炼铁技术：1、高炉大型化自动化、高炉大型化自动化 2、高炉冶炼低硅生铁高炉冶炼低硅生铁 3、高炉使用金属炉料、高炉使用金属炉料 4、高炉喷吹还原气体高炉喷吹还原气体 非高炉炼铁技术：直接还原炼铁和熔融还非高炉炼铁技术：直接还原炼铁和熔融还原炼铁原炼铁2.2钢的冶炼钢的冶炼钢和生铁的主要区别？什么是炼钢？从生铁到钢需要哪些工艺步骤？项目钢生铁含碳量含碳量2%，一般为0.0

6、4-1.7% 2%，一般为2.5-4.3%含含SiSi、MnMn、P P、S S量量较少较多熔点熔点1450-15301100-1150力学性能强度、塑性、韧性好硬而脆，耐磨性好铸造性能较好好锻造性能好差焊接性能好差可加工性能好好热处理性能好差钢和生铁的主要区别钢和生铁的主要区别 炼钢的基本任务：炼钢的基本任务：脱碳、去脱碳、去P和和S、去、去气和去除非金属夹杂物、脱氧与合金化、气和去除非金属夹杂物、脱氧与合金化、调整温度、浇注调整温度、浇注。 炼钢的基本方法：平炉炼钢、炼钢的基本方法：平炉炼钢、转炉炼转炉炼钢、电炉炼钢钢、电炉炼钢。转炉构造模型图解转炉构造模型图解电弧炉构造模型图解电弧炉构造

7、模型图解 电炉的优点有：炉内气氛容易控制、物料电炉的优点有：炉内气氛容易控制、物料加热快、加热温度高、温度容易控制等。包括加热快、加热温度高、温度容易控制等。包括电弧炉、感应炉、电渣炉等。电弧炉、感应炉、电渣炉等。炼钢原料炼钢原料金属料非金属料氧化剂铁液废钢合金钢造渣剂冷却剂增碳剂和燃料氧气铁矿石氧化皮炼钢的基本原理及过程炼钢的基本原理及过程 元素的氧化、造渣除磷和硫、脱氧及合金元素的氧化、造渣除磷和硫、脱氧及合金化、炉外精炼、钢的浇铸。化、炉外精炼、钢的浇铸。元素的氧化元素的氧化2Fe + 2O = 2(FeO)2(FeO) + Si = (SiO2)+2Fe(FeO) + Mn = (Mn

8、O) + Fe5(FeO) + 2P = (P2O5) + 5Fe(FeO) + C = (CO) + Fe造渣脱磷、硫造渣脱磷、硫2P + 5FeO + 3CaO = 5Fe + (3CaOP2O5)2P + 5FeO + 4CaO = 5Fe + (4CaOP2O5)FeS + (CaO) = (FeO) + (CaS)脱氧及合金化脱氧及合金化沉淀脱氧法扩散脱氧法真空脱氧法镇静钢沸腾钢半镇静钢炉外精炼脱氢、脱氧、脱碳、非金属夹杂物的形态控制，成分调整脱氢、脱氧、脱碳、非金属夹杂物的形态控制，成分调整（添加合金）、钢液成分、温度的微调及均匀化、脱磷（添加合金）、钢液成分、温度的微调及均匀化、

9、脱磷钢的浇铸模铸法连铸法作业P32 1、什么是火法冶金？简述火法冶金的工艺过程。 3、简述火法冶金中精炼的方法有哪些？ 1、金属冶金的工艺？、金属冶金的工艺？2、湿法冶金的步骤？、湿法冶金的步骤？3、铁矿石的分类？铁的还原？、铁矿石的分类？铁的还原？4、钢和生铁的区别？、钢和生铁的区别？冶金工艺：火法冶金、湿法冶金和电冶金。有色金属分类有色金属分类 有色重金属有色轻金属贵金属稀有金属密度在4.5以上的，铜、锌、铅、锡等密度在4.5以下的，铝、镁、钙等锂Li、铷Rb、铯Cs、铍Be、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨1.3.1 铜铜 冶冶 金金一、一、 铜的性质与用途铜的性质与用途 （1）性质）性质

10、：玫瑰红色；延展性好；导电、导热性好；液玫瑰红色；延展性好；导电、导热性好；液态时易溶解某些气体；熔点态时易溶解某些气体；熔点1083，沸点，沸点2310，常温比，常温比重重8.96g/cm3。常温干燥空气中不易氧化，但在有。常温干燥空气中不易氧化，但在有CO2存在存在的潮湿空气中易生成的潮湿空气中易生成CuCO3Cu(OH)2即铜绿，有毒；即铜绿，有毒； Cu在在185时开始与氧作用，低于时开始与氧作用，低于350时生成时生成Cu2O，高于高于350时生成时生成CuO。 （2）用途：）用途：在电器工业、机械制造业、国防及其他方面在电器工业、机械制造业、国防及其他方面，如建材、热工、冷却、和民

11、用等方面有广泛应用。，如建材、热工、冷却、和民用等方面有广泛应用。铜的主要矿物铜的主要矿物矿物矿物类别类别矿物矿物名称名称化学分子式化学分子式%Cu密度密度gcm-3颜色颜色自然自然矿物矿物自然铜自然铜Cu1008.9红色红色硫化硫化矿物矿物辉铜矿辉铜矿铜蓝铜蓝黄铜矿黄铜矿斑铜矿斑铜矿硫砷铜矿硫砷铜矿黝铜矿黝铜矿Cu2SCuSCuFeS2Cu4FeS4Cu3AsS4（Cu,Fe)12Sb4S1379.866.734.663.549.025.05.5-5.84.6-4.74.1-4.35.064.454.6-5.1灰黑色灰黑色红蓝色红蓝色黄色黄色红蓝色红蓝色灰黑色灰黑色灰黑色灰黑色氧氧化化矿矿物

12、物赤铜矿赤铜矿黑铜矿黑铜矿孔雀石孔雀石蓝铜矿蓝铜矿硅孔雀石硅孔雀石胆矾胆矾Cu2OCuOCuCO3Cu(OH)22CuCO3Cu(OH)2CuSiO32H2OCuSO45H2O88.879.957.568.236.225.57.145.8-6.14.053.772.0-2.22.29红色红色灰黑色灰黑色亮绿色亮绿色亮蓝色亮蓝色蓝绿色蓝绿色蓝色蓝色（2）炼铜方法及其工艺流程）炼铜方法及其工艺流程有两大类型：有两大类型：火法冶金：适于硫化矿，经过造锍熔炼火法冶金：适于硫化矿，经过造锍熔炼吹炼吹炼火火法精炼法精炼电解精炼电解精炼铜精矿的火法冶炼铜精矿的火法冶炼：火法炼铜火法炼铜 适于硫化矿适于硫化矿

13、 过程：造锍熔炼过程：造锍熔炼吹炼吹炼火火法精炼法精炼电解精炼电解精炼(1)(1)造锍熔炼造锍熔炼 基本原理基本原理 造锍熔炼目的：造锍熔炼目的： a a）使矿石中铜尽可能形成）使矿石中铜尽可能形成CuCu2 2S S，与部分铁形成的，与部分铁形成的FeSFeS熔化，熔化，混合成冰铜，大部分铁氧化成混合成冰铜，大部分铁氧化成FeOFeO与脉石矿物造渣排出。与脉石矿物造渣排出。 b b）使冰铜与炉渣分离。为此）使冰铜与炉渣分离。为此需有两个保证：炉料内有足够需有两个保证：炉料内有足够的硫以形成冰铜的硫以形成冰铜 炉渣中炉渣中SiOSiO2 2接接近饱和，使冰铜，炉渣不致混熔近饱和，使冰铜，炉渣不

14、致混熔。 熔炼过程化学反应熔炼过程化学反应 高温下化学反应分两大类：高价硫化物，碳酸盐高温下化学反应分两大类：高价硫化物，碳酸盐、硫酸盐的热分解，各种化合物相互作用。具体如、硫酸盐的热分解，各种化合物相互作用。具体如下：下： 1)高价硫化物，碳酸盐、硫酸盐的热离解：高价硫化物，碳酸盐、硫酸盐的热离解： 4CuFeS22Cu2S+4FeS+S2 2Cu3FeS33Cu2S+2FeS+1/2S2 FeS2FeS+1/2S2 CaCO3CaO+CO2 ZnSO4ZnO+SO2 +1/2O2 S+O2SO2 产物产物CO2 和和SO2进入烟气中进入烟气中 2)各种化合物的相互作用及造锍、造渣：各种化合

15、物的相互作用及造锍、造渣： 3Fe3O4+FeS10FeO+SO2 Cu2O+FeSCu2S+FeO ZnO+FeSZnS+FeO 造锍：造锍：Cu2S+FeSCu2SFeS 造渣：造渣：FeO+SiO22FeOSiO2 2CaO+SiO22CaOSiO2(2)冰铜转炉吹炼冰铜转炉吹炼 该法实质是往液体冰铜吹入一定压力的空该法实质是往液体冰铜吹入一定压力的空气，使其中气，使其中FeS氧化变成氧化变成FeO，与加入的石英，与加入的石英熔剂造渣，熔剂造渣，Cu2S则氧化后，又与则氧化后，又与Cu2S反应变反应变成粗铜。氧化反应的热量能使整个反应在成粗铜。氧化反应的热量能使整个反应在12001400

16、。主要反应阶段为造渣及造铜。主要反应阶段为造渣及造铜阶段。阶段。（4）铜的电解精炼）铜的电解精炼 是将火法精炼铜作阳极，电解铜作阴极（又称始极片）相是将火法精炼铜作阳极，电解铜作阴极（又称始极片）相间的装在电解槽中，用硫酸铜和硫酸溶液作电解液，引入直流电间的装在电解槽中，用硫酸铜和硫酸溶液作电解液，引入直流电后，阳极铜发生电化学溶解反应，在阴极上析出，铜中杂质和有后，阳极铜发生电化学溶解反应，在阴极上析出，铜中杂质和有价元素，或者进入阳极泥或者落在电解液中。价元素，或者进入阳极泥或者落在电解液中。1.3.2 铝冶金铝冶金 由于铝的化学性质活泼，由于铝的化学性质活泼，不能通过各种不能通过各种化学

17、处理直接还原得到粗金属化学处理直接还原得到粗金属，所以长期以，所以长期以来铝的价格极高。来铝的价格极高。 后来，人类发现电解法很容易制备金属后来，人类发现电解法很容易制备金属铝，铝的价格大约降低了铝，铝的价格大约降低了20倍倍。 电解法制备金属铝必须包括两个环节电解法制备金属铝必须包括两个环节：一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝；二一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝；二是采用熔盐电解氧化铝得到纯铝。是采用熔盐电解氧化铝得到纯铝。一、铝的性质和用途一、铝的性质和用途性质：性质：银白色，密度：银白色，密度：2.7g/cm32.7g/cm3，熔点：，熔点：660.24660.24 导电、导热性好导电

18、、导热性好 非磁性材料非磁性材料 具有良好的塑性和韧性，具有良好的塑性和韧性， 具有良好的抗蚀性具有良好的抗蚀性 易与卤素元素易与卤素元素、S、C化合，生成相应的卤化物化合，生成相应的卤化物（AlCl3）、硫化物）、硫化物(Al2S3）和碳化物）和碳化物(Al4C3)用途：用途： 纯铝：电器工业中用作电线、电缆、导电板，电工制纯铝：电器工业中用作电线、电缆、导电板，电工制品品 铝合金：交通运输、军事工业上用作汽车、装甲车、铝合金：交通运输、军事工业上用作汽车、装甲车、坦克、飞机及舰艇部件；建筑工业作门窗框架；轻工业中坦克、飞机及舰艇部件；建筑工业作门窗框架；轻工业中用作包装品、生活用品和家具用

19、作包装品、生活用品和家具 （1 1） 拜耳法拜耳法：典型的湿法冶金，在氧化铝生产中占绝：典型的湿法冶金，在氧化铝生产中占绝对优势。对优势。 实质是在不同条件下，控制反应向不同方向进行：实质是在不同条件下，控制反应向不同方向进行： Al2O33H2O(或或Al2O3H2O)+NaOH（浸出（浸出/分解）分解）NaAl(OH)4+赤泥赤泥 （晶种分解（晶种分解/蒸发、苛化）蒸发、苛化）Al(OH)3（煅烧）煅烧）Al2O3。 （2）碱石灰烧结法）碱石灰烧结法 适于处理铝硅比小于适于处理铝硅比小于4 4的铝土矿的铝土矿 1 1）实质：是铝土矿与足量）实质：是铝土矿与足量NaNa2 2COCO3 3、

20、石灰配成炉料，在、石灰配成炉料，在12001200下烧结，生成可溶于水的铝酸钠（下烧结，生成可溶于水的铝酸钠（NaNa2 2OAlOAl2 2O O3 3）。）。其中其中SiOSiO2 2与石灰化合生成不溶于水的原硅酸钙（与石灰化合生成不溶于水的原硅酸钙（2CaOSiO2CaOSiO2 2），用稀碱溶液浸出），用稀碱溶液浸出NaNa2 2OAlOAl2 2O O3 3，与，与2CaOSiO2CaOSiO2 2分离。溶液分离。溶液脱脱SiSi后通入后通入COCO2 2气体进行碳酸化分解，析出气体进行碳酸化分解，析出Al(OH)Al(OH)3 3及碳分母及碳分母液，用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗

21、涤后，最终送煅液，用过滤机将两者分离。氢氧化铝经洗涤后，最终送煅烧，分解成烧，分解成AlAl2 2O O3 3。母液经蒸发浓缩，用于配料处理循环使。母液经蒸发浓缩，用于配料处理循环使用。用。 2 2）工艺为：生料烧结，熟料溶化，铝酸钠液脱硅，）工艺为：生料烧结，熟料溶化，铝酸钠液脱硅，碳酸化分解。碳酸化分解。 烧结法的基本化学反应为：烧结法的基本化学反应为：溶出过程的反应：溶出过程的反应：Na2oAl2O3(s) + 4H2O = 2Na+ + 2Al(OH)4-铝酸钠溶液的碳分过程反应：铝酸钠溶液的碳分过程反应：2NaOH + CO2 = Na2O3 + H2ONaAl(OH)4 = Al(

22、OH)3 + NaOH三、金属铝的生产三、金属铝的生产 熔盐电解法电解槽熔盐电解法电解槽 AlAl2 2O O3 3、冰晶石（、冰晶石（NaNa3 3AlFAlF6 6）及）及其它氟化盐作为电解质，其中插其它氟化盐作为电解质，其中插入碳素阴、阳极，通入直流电，入碳素阴、阳极，通入直流电，经电化学反应，阴极得到液体铝经电化学反应，阴极得到液体铝，阳极生成，阳极生成O O2 2，与碳阳极氧化生成，与碳阳极氧化生成COCO2 2和和COCO。铝液用真空包抽出，净。铝液用真空包抽出，净化澄清后浇注成铝锭。其质量分化澄清后浇注成铝锭。其质量分数达到数达到99.5%99.5%99.8%99.8%。阴极：阴

23、极：AlAl3+3+( (络合络合)+3eAl)+3eAl 阳极：阳极：2O2O2-2-+C-4eCO+C-4eCO2 2总体：总体： 2Al2Al2 2O O3 3+3C4Al+3CO+3C4Al+3CO2 2 电解过程，碳素阳极不断消电解过程，碳素阳极不断消耗，要不时的调整阴极位置，以耗，要不时的调整阴极位置，以调整电解槽温度。调整电解槽温度。 氧化铝的熔盐电解法原理氧化铝的熔盐电解法原理1.3.3 锌锌 冶冶 金金锌锌的性质与用途的性质与用途 （1 1）性质：）性质：锌是一种蓝白色金属。密度为锌是一种蓝白色金属。密度为6.9-7.2g/cm6.9-7.2g/cm3 3，熔点为，熔点为41

24、9.5419.5。在室温下，性较脆；。在室温下，性较脆；100100150150时，时，变软；超过变软；超过200200后，又变脆。锌的化学性质活泼，在常后，又变脆。锌的化学性质活泼，在常温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，温下的空气中，表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜，可阻止进一步氧化。当温度达到可阻止进一步氧化。当温度达到225225后，锌氧化激烈。后，锌氧化激烈。燃烧时，发出蓝绿色火焰。燃烧时，发出蓝绿色火焰。 （2 2）用途：）用途：锌用作防腐蚀的镀层、制造铜合金材料、锌用作防腐蚀的镀层、制造铜合金材料、用于铸造锌合金、制造氧化锌、干电池等。用于铸造锌合金、制造氧化锌、

25、干电池等。 硫化锌精矿的焙烧硫化锌精矿的焙烧 硫化锌精矿的焙烧主要有两个目的：1、使得硫化锌变成氧化锌，其他杂质挥发分离；2、硫氧化成氧化硫，制备硫酸。ZnS + O2 = Zn + SO22Zn + 2SO2 + O2 = 2ZnSO4ZnO + Fe2O3 = ZnFe2O4火法炼锌火法炼锌 火法炼锌的基本原理是将氧化锌在高温下用碳火法炼锌的基本原理是将氧化锌在高温下用碳质还原剂还原，并利用锌沸点低的特点，使锌以蒸质还原剂还原，并利用锌沸点低的特点，使锌以蒸汽挥发，然后冷凝为液态锌。火法炼锌：焙烧、蒸汽挥发，然后冷凝为液态锌。火法炼锌：焙烧、蒸馏、精炼。馏、精炼。ZnO(s) + CO(g

26、)= Zn(g) + CO2(g)CO2 + C = 2COZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g)湿法炼锌湿法炼锌湿法炼锌的基本原理是使用稀硫酸将锌焙砂中的锌浸出，净化后电解析出锌。湿法炼锌包括：焙烧、浸出浸出、净化和电解沉积。ZnSO4 + 2H2O= Zn + 2H2SO4 + O21.3.4 钛钛 冶冶 金金钛钛的性质与用途的性质与用途 （1 1）性质：）性质：钛是一种银白色金属。密度为钛是一种银白色金属。密度为4.5g/cm4.5g/cm3 3，熔，熔点为点为16681668。钛具有良好的耐腐蚀性，特别是对氯离子。钛具有良好的耐腐蚀性，特别是对氯离子。钛具有良好的力

27、学性能，但是导电性和导热性很差。钛具有良好的力学性能，但是导电性和导热性很差。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。在常温下钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。 （2 2）用途：）用途：钛能与钛能与铁铁、铝铝、钒钒或或钼钼等其他元素熔成合等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金，在各方面有着广泛的应用，包金，造出高强度的轻合金，在各方面有着广泛的应用，包括航天、军事、工业程序、汽车、农产食品、医学

28、（义肢括航天、军事、工业程序、汽车、农产食品、医学（义肢、骨科移植及牙科器械与填充物）、运动用品、珠宝及手、骨科移植及牙科器械与填充物）、运动用品、珠宝及手机等等。机等等。 钛铁矿精矿的还原熔炼钛铁矿精矿的还原熔炼1200时时FeTiO3 + C = Fe + TiO2 + CO2TiO2 + C = Ti2O3 + CO在在1270-1400时时2Ti3O5 + C = 3Ti2O3 + CO在在1400-1600时时Ti2O3 + C = 2TiO + CO四氯化钛的生产四氯化钛的生产 氯化冶金是向物料中添加氯化剂使欲提纯的金氯化冶金是向物料中添加氯化剂使欲提纯的金属转变为氯化物，为制备纯

29、金属做准备。属转变为氯化物，为制备纯金属做准备。2TiO2 + 2Cl2 + C = TiCl4 + CO22TiO2 + 2Cl2 + 2C = TiCl4 + 2CO在有碳的条件下，700900海绵钛的生产海绵钛的生产1 1）镁还原法）镁还原法TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2TiCl4 + Mg = TiCl2 + MgCl2TiCl2 + Mg = Ti + MgCl2在惰性气体的环境下，8009002 2）钠还原法（）钠还原法（801883）TiCl4（g） + 4Na(l) = Ti(s) + 4NaCl(l) 金属钛的生产金属钛的生产 海绵钛经过熔炼成为致密的金属

30、钛锭，钛是高活性金属，在熔炼温度下很容易与多种元素发生反应，所以必须在真空或惰性气体的环境下进行熔炼。1.3.5 镁镁 冶冶 金金镁镁的性质与用途的性质与用途 （1 1）性质：）性质：镁是一个年轻的金属，镁是一个年轻的金属，20世纪才发展起来世纪才发展起来.它呈银白色它呈银白色,熔点熔点650，质轻，密度为，质轻，密度为1.74g/cm3；其化学；其化学活性强，与氧的亲合力大。粉状或细条状的镁，在空气中活性强，与氧的亲合力大。粉状或细条状的镁，在空气中很易燃烧，燃烧时发出眩目的白光。金属镁无磁性，且有很易燃烧，燃烧时发出眩目的白光。金属镁无磁性，且有良好的热消散性。良好的热消散性。 （2 2）

31、用途：）用途：常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。主要用于制造轻金属合金、球墨铸铁、科学仪器脱金属。主要用于制造轻金属合金、球墨铸铁、科学仪器脱硫剂脱氢和格氏试剂，也能硫剂脱氢和格氏试剂，也能用于制烟火、闪光粉、镁盐等。 电解还原法制镁电解还原法制镁1 1）卤水脱水电解法）卤水脱水电解法 卤水为卤水为MgCl2430g/L的水溶液，通常用海水来获得卤水。的水溶液，通常用海水来获得卤水。卤水中含有卤水中含有MnO2、Fe（OH）3、B2O3等杂质。等杂质。加热到加热到6070，加入，加入CaCl2，其反应如下，其反应如下：SO4-2 + CaCl2 =

32、2Cl- + CaSO4 卤水中的其它杂质同时被过滤去除，然后进入除溴塔，卤水中的其它杂质同时被过滤去除，然后进入除溴塔，通入氯气除溴，最后采用有机溶剂萃取除去通入氯气除溴，最后采用有机溶剂萃取除去B2O3，进行蒸发，进行蒸发浓缩，除水分后得到无水氯化镁。浓缩，除水分后得到无水氯化镁。2 2）光卤石脱水电解法）光卤石脱水电解法3 3）氧化镁氯化电解法）氧化镁氯化电解法KClMgCl26H2O，去水，熔融下电解，去水，熔融下电解热还原法制镁热还原法制镁1 1）半连续法）半连续法 以白云石为原料，煅烧得到煅白（以白云石为原料，煅烧得到煅白（CaOMgO），真空），真空环境下以硅铁还原制取金属镁。环

33、境下以硅铁还原制取金属镁。将白云石破碎到将白云石破碎到530mm，煅烧，煅烧12001300：CaCO3MgCO3 = CaOMgO + 2CO2 将煅白、硅铁和铝土矿混合熔融状态下进行还原反应：将煅白、硅铁和铝土矿混合熔融状态下进行还原反应：2 2）皮江法）皮江法镁精炼镁精炼在固态下，使用硅铁还原煅白得到金属镁在固态下，使用硅铁还原煅白得到金属镁2（CaOMgO）+（XFe）Si+nAl2O3=2CaOSiO2nAl2O3+XFe+2Mg镁的精炼方法有：镁的精炼方法有：熔剂精炼、沉降精炼、添加剂精炼、真熔剂精炼、沉降精炼、添加剂精炼、真空蒸馏、区域熔炼和电解精炼空蒸馏、区域熔炼和电解精炼。1

34、.3.6 铅铅 冶冶 金金铅铅的性质与用途的性质与用途 （1 1）性质：）性质：铅是最软的重金属，呈蓝灰色。熔点低铅是最软的重金属，呈蓝灰色。熔点低327.5、密度大（、密度大（11.2711.48g/cm3）、展性好、延性差。对电和热的）、展性好、延性差。对电和热的传导性能不好。高温下易挥发，对环境污染。铅在空气中表面传导性能不好。高温下易挥发，对环境污染。铅在空气中表面能生成氧化铅膜，在潮湿和含有二氧化碳的空气中，表面生成能生成氧化铅膜，在潮湿和含有二氧化碳的空气中，表面生成碱式碳酸铅膜，这两种化合物，均能阻止铅的继续氧化。铅还碱式碳酸铅膜，这两种化合物，均能阻止铅的继续氧化。铅还具有吸收

35、放射线的性能。具有吸收放射线的性能。 （2 2）用途：）用途：铅是制造蓄电池、电缆、汽油添加剂等产品的铅是制造蓄电池、电缆、汽油添加剂等产品的原材料。由于有很好的耐腐蚀性，可以作为电解槽的内衬。铅原材料。由于有很好的耐腐蚀性，可以作为电解槽的内衬。铅能吸收放射线，可以应用到核工业和医疗器械中。还可以与其能吸收放射线，可以应用到核工业和医疗器械中。还可以与其它金属形成合金。它金属形成合金。 硫化铅精矿的焙烧和烧结硫化铅精矿的焙烧和烧结 硫化矿的焙烧和烧结的目的是把精矿中的硫化物氧化脱硫化矿的焙烧和烧结的目的是把精矿中的硫化物氧化脱硫，同时挥发砷、锑。硫，同时挥发砷、锑。硫化铅的焙烧为氧化过程，其反应如下硫化铅的焙烧为氧化