冶金工程概论ppt课件
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稀有金属;已知的93种金属元素中约占60种。这类金属中 有的地壳丰度小,天然资源少;有的地壳丰度大,但赋存 状态分散,不易经济的提取,有的物化性质上近似不易分 离成单一金属。故制取和使用得很少,得名为稀有金属。 其提取方法多种多样。
稀有金属根据其物化性质,赋存状态,生产工艺等特征, 又分为稀有轻金属,稀有高熔点金属,稀有分散性金属, 稀土金属和稀有放射性金属等五类。
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1.2 金属产量和价格 p3 图1-2
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1.3 冶金和冶金方法
冶金是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其它 原料中提取金属或化合物,并用各种加工方法制 成具有一定性能的金属材料的科学。
广义的冶金包括采矿,选矿,冶炼和金属加工。 由于科技进步和工业发展,采矿,选矿和金属加 工已形成各自独立的科学。狭义的冶金是指矿石 或精矿的冶炼,即提取冶金。
湿法冶金;在常温(低于100℃)常压或 高温(100-300℃)高压下,用溶剂处理 矿石或精矿,使所要提取的金属溶解于溶 液中,而其它杂质不溶解,然后再从溶液 中将金属提取和分离出来的过程。它包括 浸出,分离,富集和提取等工序。
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电冶金;利用电能提取和精练金属的方法。 按电能利用形式可分为两类;
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1.4冶金工艺流程和冶金过程
黑色金属矿石的冶炼:一般情况下,矿石成分单 一,常采用火法处理,即使矿石成分较为复杂, 通过火法处理后,也能促使其伴生的有价进入渣 中,再处理渣提取有价金属。如高炉冶炼钒钛磁 铁矿。
有色金属矿石的冶炼:由于其矿石的成分极为复 杂,含有多种金属矿物,不仅要提取或提纯某种 金属,还要考虑综合回收各种有价金属,以充分 利用资源和降低生产成本。考虑冶金方法时,要 用多种方法才能完成。
冶金又分为物理冶金(性能――结构)和化学冶金 (性能――成分);即提取冶金。它研究火法冶炼, 湿法提取或电化学沉积等各过程的原理,流程, 工艺及设备,故又称过程冶金学。
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火法冶金;在高温下矿石或精矿经熔炼与 精炼反应及熔化作业,使其中金属与脉石 和杂质分开,获得纯金属的过程。包括备 料,熔炼,精练三个工序。
轻金属;密度小于4.5g/cm3,Al(2.7),Mg (1.74).比 重金属化学性质活泼,提取较困难,采用熔盐电 解或金属热还原。
贵金属;价格比常用金属贵而得名,如Au,Ag,Pt族 等。与其它金属区别在于其化学活性很低,不与 氧起反应,故又称惰性金属。小部分从矿石中提 出,大部分从Cu,Ni,Pb,Zn冶炼过程的付产品(阳 极泥)中回收。
稀有轻金属;特点是密度小,如锂密度为0.53g/cm3。 稀有高熔点金属;特点是熔点高,如Ti的熔点为1660℃,
W的熔点为3400℃。 稀散金属;特点是在地壳中平均分布,没有单独的矿物,
更没有单一的矿床,常以微量杂质形态存在于其它矿物的 晶格中。 稀土金属;包括镧系元素和化学性质近似的钪和钇共17个 元素。稀土并不似土,也不稀少,地壳中含量比Pb,Zn,Sn 等多几十倍,但物化性质非常近似,总是相互伴生;所有 提取单独的纯金属或其化合物都相当困难。 稀有放射性金属;习惯上不视为普通提取冶金的对象。
冶金工程概论
1 绪论
1.1金属及其分类; 元素周期表中10r,Mn. 非铁金属 ●前苏联:黑色金属;有色金属――我国采用此 分类方法 ●有色金属按密度大小,原料富集程度,发现早 以及用途和价格又分为;重,轻,稀,贵金属 四大类
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重金属;密度大于6g/cm3,如Sb(6.2),Zn (7.14),Cu (8.95),Pb (11.34),Hg (14.2)。其产量大,用途广,价 格低,又称常用有色金属或贱金属。火法加湿法 提取。
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工艺流程图:各工序间的联系及其所 获得的产品(包括中间产物)间流动 线路图。
设备连接图;表示主要设备间的联系。
原则流程图;表示各阶段作业间的联 系。
数质量连接图;表示各阶段所获产物 的数量和质量的情况。
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冶金工艺过程;由单元冶金过程组成。
焙烧;在适当气氛下,加热至低于熔点温 度,发生氧化,还原或其它化学变化的过 程。其目的改变原料中提取对象的化学组 成,满足熔炼或埐出的要求。按气氛不同 分为氧化焙烧,还原焙烧,硫酸化焙烧, 氯化焙烧等.
火法精炼;在高温下处理含少量杂质的粗金属, 以提高其纯度。如生铁经氧化精炼成钢。火法 炼锌得到的粗锌,再经蒸馏精炼得纯锌。其种 类有氧化精炼,硫化精炼,氯化精炼,熔析精 炼,碱性精炼,区域精炼,真空冶金,蒸馏等。
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浸出:用适当的浸出剂选择性地与原料中金属组分发生 化学作用,使其溶解而与其它不溶组分初步分离的过程。 浸出又称浸取(重金属冶金),溶出(轻金属冶金),湿 法分解(稀有金属冶金)。
液固分离:将残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相和 固相的湿法冶金单元过程。主要用物理方法和机械方法, 如重力沉降,离心分离,过滤等。
溶液净化;将浸出液中杂质除去的湿法冶金单元过程。 其方法多种多样,主要有结晶,蒸馏,沉淀,置换,溶 剂萃取,离子交换,电渗析和膜分离。
煅烧;将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在 空气中加热分解,除去二氧化碳或水分变 成氧化物的过程,又称焙解。如石灰石煅 烧成石灰;氢氧化铝。
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烧结和球团;将粉矿或精矿经加热焙烧,固结 成多孔状或球状的物料,以适应下一工序的要 求。如铁矿粉的烧结,铅精矿的烧结。
熔炼;在高温下(熔点以上)通过氧化还原反 应,使矿物原料中金属组分与脉石和杂质分离 两个液相层即金属(或金属锍)熔体和熔渣的 过程,也叫冶炼。按作业条件可分为还原熔炼, 造锍熔炼和氧化吹炼等。
电热冶金;利用电能转变成热能,在高温 下提炼金属,本质与火法冶金相同。
电化学冶金;用电化学反应使金属从含金 属的盐类的水溶液或熔体中析出。
水溶液电解;如铜的电解精炼和锌的电解 沉积,属湿法冶金。
熔盐电解;如铝电解,属火法冶金。
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冶金方法的采用: 节能 环保 处理低品位矿 综合利用