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重金属

金属的分类:1.(1)黑色金属(2)有色金属:轻金属、重金属、贵金属、稀有金属、半金属)重金属:Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Sn、Hg、Sb2.重金属的冶炼方法:火法、湿法、电冶金3.湿法冶金的主要流程:浸出、分离、净化、提取。

3.有色金属冶金面临的问题:1、高效的方法 2、节能 3、降耗 4、减排二次资源又称再生资源铜冶金1.(1)火法炼铜——硫化铜矿的各种铜精矿废杂铜(2)湿法炼铜——氧化铜矿、低品位废矿、难选复合矿2.火法炼铜处理:硫化铜矿湿法炼铜处理氧化铜矿、造锍熔炼、铜锍吹炼、粗铜的精炼(火法精炼、电解精炼)3.造锍熔炼的主要反应及反应式:(1)高价硫化物的热分解反2FeS2(s)→2FeS(s)+S2(g) 2CuFeS2(s)→Cu2S(s)+2FeS(s)+1/2S2(g) S2(g)+2O2(g)=2SO2(g)(2)硫化物氧化反应2CuFeS2+5/2O2=(Cu2S·FeS)+FeO+2SO2 2FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO23FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2 2CuS+O2=Cu2S+SO2(3)交互反应(造锍反应)FeS(I)+Cu2O(I)=FeO(I)+Cu2S(I)(4)造渣反应2FeO(I)+SiO2(S)=(2FeO·SiO2)(l)4.铜锍(冰铜)的组成:铜锍是重金属硫化物的共熔体。

以Cu2S、FeS为主5. 铜锍吹炼过程中Fe3O4有何危害?怎样抑制其形成?(1)Fe3O4危害:(2)控制Fe3O4的措施和途径:1)适当提高吹炼温度。

2)保持渣中一定的SiO2含量。

3)勤放渣。

4)6.铜的造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害?生产实践中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成?(1)Fe3O4危害:(2)控制Fe3O4的措施和途径:(影响Fe3O4破坏的主要原因是渣成份和温度,其次为锍品位与炉气成份)措施:1).尽量提高熔炼温度2).适当增加炉渣中SiO2含量一般为35%以上;3).控制适当的冰铜品位(含Cu40~50%),以保持足够FeS 量;4).创造Fe3O4与FeS和SiO2的良好接触条件。

7.(1)渣中铜损失的形式:机械夹带和溶解(2)原因:(3)减少铜在渣中的损失包括两方面的内容:一是减少炉渣产出量;二是降低渣中铜的含量。

(4)影响渣中铜含量的因素:炉渣的组成、体系的氧势、熔体温度、操作制度、管理水平等。

8.减少铜在渣中损失途径:(1)选择成分适当的炉渣(2)减少造渣量,使铜在渣中的绝对损失减少(3)尽可能过热熔炼产物(4)增大沉清分离时间,控制铜锍面积在规定范围内(5)稳定铜锍品味在合格范围内(6)稳定技术条件,保持适当炉温,使炉况正常化(7)熔炼前做好炉料准备工作9.(1)冰铜是以颗粒的形式从渣中沉落汇集到下面的冰铜层中。

(2)合理的炉渣成份是保证良好分离效果的重要因素。

(3)铜锍是金、银和铂族金属的良好捕集剂。

10.炉渣的作用:能使精矿和熔剂中的脉石、燃料中的灰份集中到一起。

熔炼炉渣的绝大部分组成是FeO和SiO2(2FeO·SiO2(铁橄榄石)),其余少量成分是CaO、Al2O3和MgO等。

11.铜锍吹目的:除去铜锍中的铁和硫以及其它杂质,获得粗铜。

造渣期(白锍)、造铜期(不加熔剂、不造渣)铜锍是贵金属的良好捕集剂。

12.分两期的原因以及反应式分为两个阶段的原因:若要使FeS、Cu2S同时氧化,则为两者△G的焦点,不易实现。

(吹炼期间不可能得到金属Fe)原因:13.根据热力学分析,铁的化合物不会按反应 2FeO+FeS=3Fe+SO2发生生成金属铁。

(ΔG大于0,该反应不可能发生)利用Fe3O4的难熔特点,可以在炉壁耐火材料上附着成保护层,利于炉衬寿命的提高。

在实践生产上,称之为挂炉作业。

14.铜锍吹炼过程中杂质元素的行为:(1)Ni3S2在吹炼过程中的变化:氧化为NiO,NiO不能完全入渣。

(2)CoS在吹炼过程中的变化,生成的CoO与SiO2结合成硅酸盐进入转炉渣。

(3)ZnS在吹炼过程中的变化,锍中的锌约有70%~80%进入转炉渣,20%~30%进入炉气。

(4)PbS在吹炼过程中的变化,PbS的25%~30%被氧化成PbO造渣,40%~50%直接挥发进入烟气,25~30%进入白铜锍中。

(5)PbS的25%~30%被氧化成PbO造渣,40%~50%直接挥发进入烟气,25~30%进入白铜锍中。

(6)砷,锑,大部分被氧化成As2O3、Sb2O3挥发进入烟尘, 少量被氧化成As2O5、Sb2O5进入炉渣。

(7)贵金属基本上以金属形态进入粗铜相中。

15.(P-S):侧吹卧式转炉:转炉炉壳是由厚20~25mm的锅炉钢板焊接成的圆筒,在炉壳内部衬有镁质和镁铬质耐火材料。

铜锍转炉吹炼的产物有: 粗铜、转炉渣、烟尘、烟气粗铜火法精炼1.精炼的目的:除杂、提取有价金属(设备:反射炉、回转式精炼炉)2.简述粗铜火法精炼的过程原理:(1)氧化过程:(2)还原过程:3.火法精炼过程中为什么镍较难除去?4.(1)硫以SO2的形式去除(2)锌:炉气中被氧化成ZnO。

由收尘设备回收(3)铁生成铁酸盐造渣5.火法除镍有两种方法:(1) 熔析法 (2) 加熔剂造渣6.常用的除砷、锑方法有两种类型:(1)挥发法 2)加熔剂法7.精炼过程中还原作业的目的是什么?过还原的害处?(1)目的(2)过还原的害处:当铜液凝固时,内部残留的氧与氢结合生成大量水蒸气,冲破表层,破坏阳极板面。

过还原时,由于铜水中含氧极少,引起氢含量急8.一般粗铜含硒、碲较低,不进行脱除作业。

在电解时从阳极泥回收。

铜的电解精炼1..电解精炼:阴极比阳极多一块(1)电解槽内电极间的电路为并联,槽与槽间为串联(复联法)(2)电解液循环方式:上进下出——有利于阳极泥沉降且液温较均匀(3)电流密度提高——循环速度加快(4)电能消耗正比于槽电压,而反比于电流效率(5)电解液的净化:①脱铜生产硫酸铜,不溶阳极电解析出铜②电积析出砷、锑、铋③从电积脱铜后液中蒸发浓缩或冷却结晶出硫酸镍2.阳极越负越易失去电子,阴极越正越易得电子3.亚铜离子的影响:阳极发生2Cu+=Cu2++Cu (Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O),生成铜粉进入阳极泥,使贵金属含量下降,使电解过程复杂化。

4.阳极杂质在电解过程中的行为:1)比铜显著负电性的元素:锌、铁、锡、铅、钴、镍;2)比铜显著正电性的元素:银、金、铂族元素3)电位接近铜但较铜负电性的元素:砷、锑、铋4)其他杂质:氧、硫、硒、碲、硅等5. 电解精炼过程中:(1)阳极反应Cu – 2e = Cu2+阴极反应:Cu2++ 2e = Cu(2)连接方法都用复联法;槽与槽之间串联,阴阳极之间并联铜的阳极泥落到槽底6.电解过程中的金属钝化,是指作为电极的金属,在电流的作用下,某种程度地失去转入溶液的能力。

浓差极化是引起阳极钝化的主要原因。

另一原因是阳极泥的作用。

7.克服阳极钝化有以下措施:(1)火法精炼要尽可能地将杂质除去(2)控制适宜的阳极浇铸温度(3)控制合理的电解液成分和温度(4)适当增加电解液的循环速度,选择合理有效的循环方式。

(5)使用活化剂(如Cl-)和新型添加剂(6)一定程度的震动电极8.电解的工艺参数:一般铜的阳极电解周期20天,设备:电解槽(电解过程中阴极板的个数比阳极板的多一个,电积时阳极比阴极多一个),电流效率(95%---98%)9.生产上采用哪些有效措施降低电解过程的电耗?(铜的电解精炼)答:(1)降低槽电压方法(2)提高电流效率方法10.铜电解精炼和铜电积有哪些相同点和不同点?相同点:(1)(2)不同点:(1)(2)11.提高阴极铜质量措施:1、降低电解液中的悬浮物含量2、提高阴极铜结晶致密度12.电解液的净化流程:首先,用加铜中和法或直接浓缩法其次,采用不溶阳极电解沉积法最后,采用蒸发浓缩或冷却结晶法,从脱铜电解后液中产出粗硫酸镍。

国内电解液净化流程主要有以下四种:(1)鼓泡塔法中和生产硫酸铜,电解脱除砷、锑、铋,电热蒸发生产粗硫酸镍;(2)中和法生产硫酸铜,电解脱砷、锑、铋,蒸汽蒸发浓缩生产粗硫酸镍;(3)中和、浓缩法生产硫酸铜,电解法除砷、锑、铋,冷冻结晶生产粗铜硫酸镍;(3)高酸结晶法生产硫酸铜,电解法除砷、锑、铋,电热蒸发生产粗硫酸镍。

13.永久阴极铜电解技术的特征是使用不锈钢阴极取代传统的始极片。

14.湿法冶金(1)浸出方法:搅拌浸出、槽浸、就地浸出、堆浸(2)焙烧的目的:①使铜的硫化物转化为可溶于水的硫酸盐和可溶于稀硫酸的氧化物②使铁的硫化物转化为不溶于稀酸的氧化物③产出的SO2用于制硫酸(3)影响浸出反应速度的因素:溶剂浓度、温度、焙砂粒度、搅拌条件(4)细菌浸出主要菌种:氧化亚铁硫杆菌。

细菌浸出主要是处理低品位难选复合矿或废矿(5)当温度较高时,过程总速度取决于气体的扩散速度。

低时反之铅冶金:1.硫化铅是炼铅的主要原料2.烧结焙烧有两个主要目的:(1)除去铅精矿中的硫和砷、锑等易挥发的物质;(2)将粉料烧结成块。

3.焙烧的产物:金属氧化物(最理想)、硫酸盐、金属4.常用的烧结设备:鼓风带式烧结机5.影响铅鼓风炉熔炼还原能力的主要因素是焦率、料柱高度、炉温、还原时间和风焦比。

6.鼓风炉进料顺序为焦炭—返渣—烧结块—其他物料(铁屑、其他含铅返料)。

7.鼓风炉内按温度可分为四个区:预热区、还原区、熔化区、风口区8.鼓风炉熔炼产物: 1)粗铅: 2)炉渣: 3)铅冰铜(锍)、 4)黄渣(砷冰铜) 5)烟气 6)烟尘9.硫化铅精矿直接熔炼方法可分为两类:(1)、闪速熔炼(反应发生在炉膛)。

如基夫赛特(Kivcet)法(2)、熔池熔炼(反应发生在熔池)。

如QSL法、奥斯麦特法和艾萨法(Ausmelt、Isa)、卡尔多法(Kaldo)等。

10.QSL生产实践:(1)氧化段:铅精矿、熔剂和烟尘按配料计算比例充分混合、制粒后,连续加入炉子的氧化段。

工业氧通过浸没在熔体中的氧枪进入。

熔池内的熔体剧烈地翻动,并在高氧位情况下进行气-液-固三相的成分接触和迅速反应,产出硫含量低的粗铅和铅含量较高的熔渣,称为初渣。

初渣铅含量高,占炉料总铅量的40%~50%,其熔点低,使氧化段可在较低温度下操作。

(2)还原段:初渣经隔墙下方的熔体通道进入还原段。

由设在炉子底部的还原枪喷送粉煤,使熔渣中的氧化铅和硅酸铅等还原为金属铅,在低氧位下进行初渣贫化。

贫化产生的铅回流并与氧化段形成的铅汇合,经虹吸口放出。

贫化后的熔渣称为终渣,经还原段端部的渣口连续放出。

还原段随着铅不断被还原析出,渣熔点不断上升,故还原段需补充燃料燃烧以提高炉温。

11.(1)氧化段的氧枪为两个同心管组成,1)内管输送氧气,2)两管间的环套输送氮气对氧枪冷却的作用。

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