1、,有色金属冶金技术 基础知识讲座,杨碧灿,主要内容,一、基本概念二、冶金方法的分类及冶金工艺过程三、几种常用的冶金炉四、湿法炼锌的原则流程五、发展趋势,一、基本概念,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 加工处理 应用。 （1）化学冶金: （2）物理冶金：,基本概念,3.有色冶金的任务：把要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来，得到粗金属产品（粗炼），再将粗金属进行提纯得到合格的精炼金属产品（精炼）。 4.冶金过程：应用各种化学方法或物理化学方法使原料中
2、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）炼前处理 （2）粗炼 （3）精炼,基本概念,5.冶金原理：是用物理化学的基本原理来分析研究冶金过程的物化反应。 内容：（1）化学热力学方法、研究冶金过程的方向和平衡，以确定冶金反应进行的可能性及其限度。（2）化学动力学方法、研究冶金过程的速度和机理，以分析 影响冶金反应进行的因素和探索提高反应速度的途径。（3）物质结构学、研究参与反应物质的结构和性质，以了解冶金反应的内在原因。,基本概念,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品位。7. 回收率:是指原料开始到产出
3、最终金属产品止，产出合格金属量占消耗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。如干燥、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。,电解、电积,包括浸出、净化、置换沉积（电积）三大过程。近年发展的生物冶金、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。（如工业硅的生产） b.电化冶金:含金属盐类的水溶液(熔体)中-电化学反应析出金属。（如Cu、Zn的电解电积
4、Li、Al等的精炼）,（二）冶金工艺过程 1.干燥: 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： 氧化焙烧、如 MeS+1O2=MeO+SO2 硫酸化焙烧、如湿法提Cu、Zn等： MeS+1O2=MeO+SO2 SO2+O2=SO3 MeO+SO3=MeSO4,（Me-表示金属）,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+2CaO 还原焙烧、矿石（精矿）+还原剂低价氧化物或金属。 4.烧结、粉矿（精矿）块状物料
5、。 5.熔炼、矿石（精矿、焙烧或烧结的物料）溶化（化学反应）两种或以上互不相溶的液体产物（粗金属或锍）。 还原熔炼、金属氧化物（焙砂、烧结块）还原气氛熔炼粗金属。 SnO2+CO=SnO+CO2 SnO+CO=Sn+CO2,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+SO2 造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍 FeO+CaS=FeS+CaO 3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+S2 3NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+S2 沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑 Sb2S3+Fe=2Sb+3FeS,反应熔炼、MeS+2MeO=3Me+SO2 MeS+MeSO4
6、+2Me+2SO2 熔析熔炼、不经化学作用而将熔体分成几相。 电解熔炼、利用电的化学效应在高温下将物质分离。如 Mg2+2e=Mg 6.蒸馏、用于处理低沸点金属的原料。 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起进入溶液中的杂质。 10.金属的沉积、将金属从溶液中沉积出来。有： a.电积法、利用电化学反应,将金属在阴极上析出.如 阴极：Zn 2+ +2e=Zn 阳极：SO2-+2e+H2O=H2SO4+O ZnSO4 +H2O=Zn+H2SO4+O2,
7、b.置换法、负电金属 正电金属。如 CuSO4+Fe=Cu+FeSO4 c.水解法、金属盐类 氢氧化物(碱性 盐类)。如 NaAlO2+2H2O=Al(OH)3 +NaOH d.化学沉积法、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：单位生产率(床能力)；a= -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-最佳鼓风强度。Nm3/m2.min,
8、1440K0,V,t/(m2 .d),2.火焰炉：用于加热、焙烧、熔化、熔炼、精炼等工艺。有： .回转窑：用于干燥、焙烧和锻烧。如图：,.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： .电阻炉； .电弧炉;用于熔炼、炉渣贫化、熔炼产物的过热与保温。 .感应电炉。,四、用湿法从硫化锌精矿生产金属锌的原则流程图,五、发展趋势 1.技术进步步伐不断加快 积极汲取相关
9、学科和工程技术的新成就进行充实、更新和深化，更加深入地研究冶金热力学、金属、熔锍、熔渣、熔盐结构及物性和冶金动力学、冶金反应工程学。建立智能化热力学、动力学数据库，应用计算机逐步实现对冶金全流程进行系统最优设计和自动控制。冶金生产技术将实现生产柔性化、高速化和连续化，达到资源、能源的充分利用和生态环境的最佳保护。,2.新材料发展迅速 随着冶金新技术、新设备、新工艺 的出现，冶金产品将在超纯净和超高性能等方面发展。有色金属向高效益、低成本低能耗、短流程方向发展，产品科技含量高，应用于高新技术产业的新材料 品种多、规格全，应用范围也逐渐扩大。3.产业向高度集中方向发展 有色金属企业都在向规模化、大型化、集约化发展，实现规模化运营，扩大市场份额。,谢谢！,
