从自然界中获取铁铜

关于从自然界中获取铁铜炼铁和炼铜思考：在自然界里，铁、铜是以什么形式存在的？解析：铁是一种活泼的金属，因此，自然界里的铁是以化合态的形式存在的。除了天外坠至地球的陨铁外，自然界里不存在游离态的铁。而铜的化学性质比铁稳定，在自然界中主要以化合态存在，也有少量单质铜第2页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜铁矿石的成分和种类铁矿石脉石和硫磷杂质铁化合物Fe3O4(磁铁矿石)Fe2O3(赤铁矿石)2Fe2O3·3H2O(褐铁矿石)FeCO3(菱铁矿石)第3页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜铜矿石的成分和种类黄铜矿（CuFeS2）孔雀石（CuCO3●Cu(OH)2）第4页,共20页，2024年2月25日，星期天分组讨论如何将铁、铜从化合态转化为游离态？生成铁的化学方程式生成铜的化学方程式第5页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜一炼铁：铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）（1）基本反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要是CO)从铁矿石中还原出铁。（3）设备：高炉（2）原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气

（4）炼铁的主要反应过程：3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温第6页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜炼铁的主要反应过程①产生还原剂：

C+O2→CO2CO2+C→2CO

（空气，焦炭）

②还原铁矿石：

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2

（铁矿石）

③造渣（除脉石）：

CaCO3→

CO2+CaOCaO+SiO2→

CaSiO3

（熔剂：石灰石）高温高温第7页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜（5）炼铁产品：生铁(6)炼铁和环保节能高炉煤气：CO、CO2、N2第8页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜生铁和钢的比较2%~4.3%0.03%~2%硅锰(较多)硫磷(较多)硅锰(适量)硫磷(较少)可铸不可锻可铸,可锻,可压延硬而脆硬而韧,有弹性二铁合金的性质第9页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜炼铁和炼钢的比较把铁从铁矿石中还原出来氧化-还原反应还原剂还原出铁铁矿石、石灰石、焦碳、空气炼铁高炉第10页,共20页，2024年2月25日，星期天铜矿石中铜的含量在1%左右（0.5%～3%）的便有开采价值，因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂质除去，而得到含铜量较高（8%～35%）的精矿砂。从铜矿石冶炼铜的过程比较复杂。以黄铜矿为例，首先把精矿砂、熔剂（石灰石、砂等）和燃料（焦炭、木炭或无烟煤）混合，投入“密闭”鼓风炉中，在1000℃左右进行熔炼。于是矿石中一部分硫成为SO2（用于制硫酸），大部分的砷、锑等杂质成为As2O3、Sb2O3等挥发性物质而被除去：2CuFeS2＋O2＝Cu2S＋2FeS+SO2↑第11页,共20页，2024年2月25日，星期天一部分铁的硫化物转变为氧化物：2FeS+3O2＝2FeO+2SO2↑Cu2Ｓ跟剩余的FeS等便熔融在一起而形成“冰铜”（主要由Cu2S和FeS互相溶解形成的，它的含铜率在20%～50%之间，含硫率在23％～27%之间），FeO跟SiO2形成熔渣：FeO+SiO2＝FeSiO3熔渣浮在熔融冰铜的上面，容易分离，借以除去一部分杂质。第12页,共20页，2024年2月25日，星期天然后把冰铜移入转炉中，加入熔剂（石英砂）后鼓入空气进行吹炼（1100℃～1300℃）。由于铁比铜对氧有较大的亲和力，而铜比铁对硫有较大的亲和力，因此冰铜中的FeS先转变为FeO，跟熔剂结合成渣，而后Cu2S才转变为Cu2O，Cu2O跟Cu2S反应生成粗铜（含铜量约为98.5%）。2Cu2S＋3O2＝2Cu2O+2SO2↑2Cu2O+Cu2S＝6Cu+SO2↑再把粗铜移入反射炉，加入熔剂（石英砂），通入空气，使粗铜中的杂质氧化，跟熔剂形成炉渣而除去。在杂质除到一定程度后，再喷入重油，由重油燃烧产生的一氧化碳等还原性气体使氧化亚铜在高温下还原为铜。得到的精铜约含铜99.7%。第13页,共20页，2024年2月25日，星期天1、电解精炼铜99.95%~99.98%2、生物炼铜请同学们阅读课本P71的相关内容，用笔画出重点的字词。知识拓展第14页,共20页，2024年2月25日，星期天炼铁和炼铜作业：1、高炉煤气的主要成分是什么？如何处理高炉煤气？2、炼铁中为什么要用石灰石？3、高炉煤气能够废物利用变为燃料，炉渣能否也可废物利用？4、炼铁中得到的铁是纯铁吗？第15页,共20页，2024年2月25日，星期天鞍钢2000立方米高炉外景图第16页,共20页，2024年2月25日，星期天高炉结构图C+O2=CO2CO2+C=2CO3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2第17页,共20页，2024年2月25日，星