有色金属冶金技术讲座有色金属冶金技术基础知识讲座

有色金属冶金技术

根底知识讲座主讲人：杜新玲2021年3月主要内容一、根本概念二、冶金方法的分类及冶金工艺过程三、几种常用的冶金炉四、湿法炼锌的原那么流程五、开展趋势一、根本概念1.有色金属:在元素周期表中的80种金属元素中:除Fe、Mn、Cr和Sb、Pm、Fr及十种超铀元素外的64种元素都列为有色金属。2.冶金:矿石(精矿或其他原料)金属加工处置运用。〔1〕化学冶金:〔2〕物理冶金：3.有色冶金的义务：把要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分别出来，得到粗金属产品〔粗炼〕，再将粗金属进展提纯得到合格的精炼金属产品〔精炼〕。4.冶金过程：运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属。〔1〕炼前处置〔2〕粗炼〔3〕精炼5.冶金原理：是用物理化学的根本原理来分析研讨冶金过程的物化反响。内容：〔1〕化学热力学方法、研讨冶金过程的方向和平衡，以确定冶金反响进展的能够性及其限制。〔2〕化学动力学方法、研讨冶金过程的速度和机理，以分析影响冶金反响进展的要素和探求提高反响速度的途径。〔3〕物质构造学、研讨参与反响物质的构造和性质，以了解冶金反响的内在缘由。6.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档次。7.回收率:是指原料开场到产出最终金属产品止，产出合格金属量占耗费物料金属量的百分比。8.浸出率: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。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。如枯燥、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。

高温低温〔<100℃〕酸、碱电解、电积包括浸出、净化、置换堆积〔电积〕三大过程。近年开展的生物冶金、原地熔浸等都属于湿法冶金。3.电冶金:电能金属。分为：a.电热冶金:电能热能。〔如工业硅的消费〕b.电化冶金:含金属盐类的水溶液(熔体)中-→电化学反响→析出→金属。〔如Cu、Zn的电解电积Li、Al等的精炼〕〔二〕冶金工艺过程1.枯燥:—除水份。2.焙解:—分解水化物或氢氧化物及碳酸盐，除去其中的水份、二氧化碳及有机物等。如钨酸、氢氧化铝等〔>200℃〕。3.焙烧:矿石(精矿)→加热(<熔点)→化学变化。包括有：①氧化焙烧、如MeS+1½O2=MeO+SO2

②硫酸化焙烧、如湿法提Cu、Zn等：MeS+1½O2=MeO+SO2SO2+½O2=SO3MeO+SO3=MeSO4〔Me---表示金属〕③氯化焙烧、矿石〔精矿〕+氯化剂→可溶性氯化物〔稀有金属冶金〕如TiO2+2CaCl2=TiCl4+2CaO④复原焙烧、矿石〔精矿〕+复原剂→低价氧化物或金属。4.烧结、粉矿〔精矿〕→块状物料。5.熔炼、矿石〔精矿、焙烧或烧结的物料〕→溶化〔化学反响〕→两种或以上互不相溶的液体产物〔粗金属或锍〕。①复原熔炼、金属氧化物〔焙砂、烧结块〕→复原气氛熔炼→粗金属。SnO2+CO=SnO+CO2SnO+CO=Sn+CO2②氧化熔炼、利用某些元素易氧化的特性，除去合金中的杂质。2FeS+3O2=2FeO+SO2③造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍FeO+CaS=FeS+CaO3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+½S23NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+½S2④沉淀熔炼〔置换熔炼〕、如炼锑Sb2S3+Fe=2Sb+3FeS⑤反响熔炼、MeS+2MeO=3Me+SO2MeS+MeSO4+2Me+2SO2⑥熔析熔炼、不经化学作用而将熔体分成几相。⑦电解熔炼、利用电的化学效应在高温下将物质分别。如Mg2++2e=Mg6.蒸馏、用于处置低沸点金属的原料。7.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：a.电解精炼、b.火法精炼、8.浸出、矿石〔焙砂〕+溶剂溶液。9.净化、用水解法或置换法除去与被提金属一同进入溶液中的杂质。10.金属的堆积、将金属从溶液中堆积出来。有：a.电积法、利用电化学反响,将金属在阴极上析出.如阴极：Zn2++2e=Zn阳极：SO2-+2e+H2O=H2SO4+½OZnSO4+H2O=Zn+H2SO4+½O2金属b.置换法、负电金属正电金属。如CuSO4+Fe=Cu+FeSO4c.水解法、金属盐类氢氧化物(碱性盐类)如NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOHd.化学堆积法、金属化合物金属难溶盐。如Ag2SO4+NaCl=2AgCl+Na2SO4三、几种常用的冶金炉1.竖炉：用于矿物原料的焙烧、锻烧及熔炼等方面。如炼Cu、Pb、Sn、Ni、Sb的鼓风炉、Sb、Hg焙烧炉、炼Mg工业的竖式氯化炉等。

鼓风炉：单位消费率(床才干)；a=

η--鼓风时率(0.9--0.95)；V--熔炼每吨炉料(不包括焦碳)所需的空气量；Nm3/t。K0--最正确鼓风强度。Nm3/m2.min1440K0ηVt/(m2.d)2.火焰炉：用于加热、焙烧、熔化、熔炼、精炼等工艺。有：

①.回转窑：用于枯燥、焙烧和锻烧。如图：②.反射炉：用于熔炼、熔化、精炼等。(炼Cu、Sn、Pb等)3.沸腾炉：是利用流态化技术的热工设备。用于Zn、Cu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、高鈦渣的氯化焙烧、汞矿石的焙烧。〔如图〕沸腾炉图示4.电炉：电能热能。有：①.电阻炉；②.电弧炉;用于熔炼、炉渣贫化、熔炼产物的过热与③.感应电炉。四、用湿法从硫化锌精矿消费金属锌的原那么流程图五、开展趋势1.技术提高步伐不断加快积极汲取相关学科和工程技术的新成就进展充实、更新和深化，更加深化地研讨冶金热力学、金属、熔锍、熔渣、熔盐构造及物性和冶金动力学、冶金反响工程学。建立智能化热力学、动力学数据库，运用计算机逐渐实现对冶金全流程进展系统最优设计和自动控制。冶金消费技术将实现消费柔性化、高速化和延续化，到达资源、能源的充分利用和生态环境的最正确维护。2.新资料开展