【钢铁冶炼】-金属的冶炼和利用

金属的冶炼和利用金属的冶炼和利用———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————第五章金属的冶炼和利用金属的性质和利用一.金属的性质：1.物理性质：①有金属光泽②多数金属为银白色：Au—金黄色，Cu—紫红色Zn—青白色③多数金属为固体：除了Hg——液④所有的金属都有良好导电性、导热性和延展性。⑤多数金属有较大的密度、硬度和熔点（锂钠钾密度比水小，并且与水反应）2.金属某些物理性质及其应用饰品：Au、Ag、Pt（铂）——金属光泽和延展性炊具：Fe、Al——导热性电丝、电缆：Cu、Al——导电性灯丝：W——熔点高食品包装：Al——延展性3、金属之最：（1）铝：地壳中含量最多的金属元素（2）钙：人体中含量最多的金属元素（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）（5）铬：硬度最高的金属 （6）钨：熔点最高的金属（7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属（9）锂：密度最小的金属4、金属分类：黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。重金属：如铜、锌、铅等有色金属轻金属：如钠、镁、铝等；有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。金属的化学性质：金属的化学性质(金属元素：具有金属通性的元素。最外层电子数小于4，所以其原子容易失去电子而本身常以阳离子形态存在于化合物中。它们的氧化物和氢氧化物一般呈碱性)①与氧气反应点燃点燃 2Mg+O2====MgO3Fe+2O2Fe3O4 △ 2Cu+O22CuO（变黑色）4Al+3O2====2Al2O3②与酸反应 金属+ 酸→盐+H2↑Mg+2HCl====MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑ Fe+HCl====Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑锌和稀硫酸Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4====FeSO4+Mg+H2SO4====MgSO4+铝和稀硫酸2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑③金属+ 盐→另一金属+ 另一（条件前换后盐可溶）Fe+CuSO4====Cu+FeSO4铁条表面覆盖一层红色的物质 溶液由蓝色变成浅绿色(古代湿法制铜及“曾青得铁则化铜”指的是此反应)铝片放入硫酸铜溶液中：3CuSO4+2Al==Al2(SO4)3+3Cu现象：铝片表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成无色。铜片放入硝酸银溶液中：2AgNO3+Cu==Cu(NO3)2+2Ag现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。铜和硝酸汞溶液反应：Cu+Hg(NO3)2===Cu(NO3)2+Hg现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。,生成另一种单质和另一种化合物,这样的反应叫做置换反应金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au钾 钙 钠 镁 铝 锌 铁 锡 铅（氢）铜 汞 银铂 金①金属活动性顺序表中，金属的位置越靠前，活动性越强。②排在氢前面的金属，能与酸反生置换反应，生成氢气（除浓硫酸和硝酸） ③排在前面的金属能把后面的金属，从其化合物溶液中置换出来（K，Ca，Na）实验室制取氢气①原理：Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑②选择药品：Mg、Al——太快 Fe——太慢 HCl——挥发H2不纯 ③装置步骤：同制取二氧化碳一样④收集方法：排水法 （难溶于水）向下排空气法 （ρ＜ρ空）氢气的性质无色无气味的气体＜ρ空 是最轻的气体，难溶于水，有可燃性，还原性。二.合金1.定义：合金是由一种金属跟其他金属（或非金属）熔合形成的有金属特性的物质。2.特性： 硬度比组成它的金属大熔点比组成它的成分金属熔点低耐腐蚀性增强3.常见合金特性和用途：P1204.铁的金属：铁和碳的合金生铁：含碳量大，2％—4.3％，韧性差，硬钢：含碳量0.03％—2％，韧性好，弹性好，比较硬5.金属材料：纯金属和各种合金几种合金：不锈钢，形状记忆合金，高温合金，储氢合金金属矿物 铁的冶炼一.金属矿物：1.金属元素的存在：①极少数以单质形式存在，如铂、金、银②大多数以化合物存在2.金属矿物：①铁的矿物：⑴赤铁矿（Fe2O3）⑵磁铁矿（Fe3O4）⑶黄铁矿（FeS2）⑷菱铁矿（FeCO3）②铜的矿物赤铜（Cu2O） ⑵孔雀［Cu2(OH)2CO3］ ⑶黄铜矿⑷斑铜矿③铝的矿物：⑴铝土矿 ⑵明矾石3.金属的冶炼：把金属矿物变成金属的过程二.铁的冶炼1.实验室冶炼铁高温①原理：3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2②步骤：⑴连装置，检查气密性 ⑵装药品，固定铁架台⑶先通一会再加热，目的：空气排净，防止加热时爆炸 ⑷先停止加热冷却至室温再停止通CO 目的：防止产生铁粉被重新氧化③实验现象：玻璃管中红棕色粉末变黑色，石灰水变浑浊④产物检验：磁铁吸引放入稀盐酸——产生气泡⑤注意事项检查装置气密性 ⑵先通一氧化碳后加热 ⑶先停加热后停通CO ⑷做尾气处理：点燃，收集 ⑥石灰水的作用：检验并吸收CO22.工业炼铁高温 ①原理：3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2②设备：高炉③原料：铁矿石、石灰石、焦炭、空气点燃高温 ⑴C+O2====CO2 ⑵CO2+C====2CO高温⑶3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2⑤焦炭作用：⑴燃烧提高炉温 ⑵产生CO三、化学反应类型1、四种基本反应类型①化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应②分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应形式：A+BCB+AC小结：化学反应的类型化合反应：A+B+ …→AB…分解反应：AB…→A+B+ …置换反应：A+BC →AC+B2、氧化还原反应氧化反应：物质得到氧的反应还原反应：物质失去氧的反应氧化剂：提供氧的物质还原剂：夺取氧的物质（常见还原剂：H2、C、CO）3、中和反应：酸与碱作用生成盐和水的反应四、金属的其他冶炼方法1.热分解法有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。△2HgO ==== 2Hg+O2↑△2Ag2O ==== 4Ag+O2↑2．电解法通电2Al2O3====4Al+3O2↑通电2NaCl====2Na+Cl2↑3．热还原法多数金属的冶炼过程属于热还原法常用的还原剂有焦炭一氧化碳、氢气等。 高温Fe2O3+3CO ==== 2Fe+3CO2高温CuO+H2 ==== Cu+H2O4.湿法冶炼Fe+CuSO4====Cu+FeSO4五、含杂质物质的化学方程式计算根据纯度计算出纯物质的质量，再进行其他计算1、等质量的四种金属Al、Mg、Fe、Zn与足量的稀盐酸反应，生成氢气的多少？2Al+6HCl=2AlCl3+3H254 61 x x=6／54=2／18Mg+2HCl=MgCl2+H224 21 x x=2／24Fe+2HCl=FeCl2+H256 21xx=2／56Zn+2HCl=ZnCl2+H26521xx=2／65生成氢气的质量为Al＞Mg＞Fe＞Zn1、目的建立冶炼厂环境管理制度,确保生产过程中产生的烟尘、废水、固废、噪声等影响环境的污染物经过处理后能达标排放,使生产不致对周围环境造成有害的影响。严格执行安泰集团环境方针,保护和改善工作环境,保障人身健康,保持良好的环保企业形象。2、范围生产过程中产生“三废”的重要环节;影响环境的生产、生活活动过程。3、责任设备科:负责监督冶炼厂的环境和确保环保设备的正常运行。动力车间/除尘车间:确保各环保设备正常运行和本单位的环境卫生保持良好烧结车间:提高工艺,确保烧结质量,减少烟尘的超标排放,保护环保设施完好。高炉车间:确保本车间负责的环保设施完好并正常运行,正确操作,减少非正常烟尘排放。其它单位:确保本单位的环境卫生能够保持良好。4、内容4.1大气污染防治控制、原料车间、供料车间要对原辅料、燃料及成品料的装卸、转运及贮存过程,应采取相应有效的防尘、隔离、降尘(如封闭、喷淋)等防护措施,尽量减少粉尘排放量。需要时,应配置洒水车或其它洒水设施,在贮场、道路等可能产生扬尘的场所适量洒水,保持一定湿度,防止粉尘。、破碎车间、喷煤车间要对原辅料、燃料的加工、转运过程,应采取相应有效的防尘、隔离、降尘(如封闭、喷淋)等防护措施,尽量减少粉尘排放量。、烧结车间、高炉车间在生产过程中要严格执行工艺运行规程、设备操作规程及各项管理制度,减少和防止烟气的逸散、泄漏、散发。、除尘车间、动力车间及相关车间要加强环保设施的巡检和维护保养,发现问题要及时组织维修,防止设备带病运行,确保和主体生产设备同时正常运行,并确保和主体生产设备同时保养和维护。除尘岗位必须严格执行本岗位的操作规程,并认真做好记录。、铸铁车间在铁水的运输或浇铸过程中对铁水应采取相应有效的防护措施,防止石墨碳的飞扬。、电仪车间要对环保设施的电器部分加强点检,发现问题及时处理,保证环保设施的正常运行。4.2、水污染防治控制、高炉冷却水、冲渣废水采用闭路循环方式,冲渣泵房和循环水泵房工作人员要严格执行相应的操作规程。动力车间负责冷却水和冲渣水循环设备及管网的使用和维护。、铸铁废水和除尘废水经沉淀处理后回收循环利用,铸铁车间、动力车间、除尘车间负责其循环系统设备及管网的使用和维护。4.3、固体废弃物污染防治控制严格执行《冶炼厂固体废弃物排放控制措施》。4.4、噪声污染防治控制各单位对各自所管辖的运行设备要加强维护保养,确保运行状态良好,消音设施要保持正常运行,出现故障要及时抢修。4.5、放射源管理严格执行《cs137放射源管理制度》。4.6、危险化学品管理动力车间化验室要严格执行《化验室管理制度》和《药品管理制度》。4.7、清洁生产管理各单位所辖范围内的草坪要经常浇水、拔除杂草,树木要定期整枝和刷白,如若需要还应施肥打药,保证草坪、树木的成活率。各车间露天设备要按规定定期进行保养和吹尘、清洁,保持无跑、冒、滴、漏现象,保持设备的