1、中国古代冶金史及其启示,金属矿物的开发利用,启东中学 徐龙胜,蛟龙号深潜器,辽宁号航空母舰,“辽宁号”航空母舰，简称“辽宁舰”，是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰,其主体材料是特种钢。,“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器，设计最大下潜深度为7000米级，也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。其主体材料为钛合金。,中国古代冶金史,“金入于猛火 ，色不夺精光。自开辟以来，日月不亏明。金不失其重，日月行如常金性不败朽，故为万物宝” 周易参同契 魏伯阳（东汉）,“广西诸洞产生金，洞丁皆能淘取，其碎粒如蚯蚓泥，大者如点瓜子，世名为瓜子金
2、，其碎者如麦片，则名麸皮金，色深紫” 癸辛杂识续集周密（宋）,金的冶炼,金的性质：,金的冶炼方法：,金的冶炼,“色深紫”、性质稳定，存在游离态,物理方法淘取,中国古代冶金史,“河上姹女，灵而最神，得火则飞，不见埃尘，鬼隐龙匿，莫知所存。将欲制之 ，黄芽为根”周易参同契 魏伯阳（东汉）“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂” 抱朴子 葛洪（东晋）,汞的冶炼,中国古代冶金史,HgS,汞的性质：汞的冶炼：,汞的冶炼,沸点较低，易与硫反应,中国古代冶金史,铜矿二百五十萝，炭七百担，柴一千七百段，雇工八百余。用柴叠烧两次，共六日六夜。烈火亘天夜，则山谷如昼，铜在矿中既经烈火，皆成茱萸头，出于矿面。火愈炽，则溶
3、液成砣，候冷，用铁锤击碎，入大旋风炉，连烹三日三夜，方见成铜，名曰生烹。 菽园杂记陆荣（明）,铜的冶炼,中国古代冶金史,铜的冶炼方法： 1.火法炼铜,铜的冶炼,Cu2S+ O2 2Cu + SO2,高温,中国古代冶金史,铜的冶炼方法： 1.火法炼铜2.热还原法,铜的冶炼,Cu2S+ O2 2Cu + SO2,高温,Cu2（OH）2CO3 2CuO + CO2 + H2O CuO + C Cu + CO2,高温,中国古代冶金史,“白青得铁，即化为铜” 淮南万毕术刘安（西汉） “鸡屎矾，投苦酒中涂铁，皆作铜色。本草经集注陶弘景（梁） “饶州府德兴县大茅山，铜山在县北三十里，唐置铜场处。山麓有胆泉，
4、土人汲以浸铁，数日辄类朽木，刮取其屑，锻炼成铜。” 浸铜要略序张潜（北宋）,铜的冶炼,CuSO4,一种含CuSO4的矿石,地名,中国古代冶金史,醋,铜的冶炼方法： 1.火法炼铜2.热还原法3.湿法炼铜,铜的冶炼,Cu2S+ O2 2Cu + SO2,高温,Cu2（OH）2CO3 2CuO + CO2 + H2O CuO + C Cu + CO2,高温,CuSO4 + Fe 2Cu + FeSO4,中国古代冶金史,“凡炉中炽铁用炭，煤炭居十七，木炭居十三。 天工开物宋应星（明）,铁和锌的冶炼,中国古代冶金史,凡“倭铅”古书本无之，乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼而成，繁产山西太行山一带，而荆衡次
5、之。每炉甘石十斤，装载入一泥罐内，封裹泥固，以渐砑干，勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火燃红。罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出，每十耗其二，即倭铅也。此物无铜收伏，入火即成烟飞去。以其似铅而性猛，故名之曰“倭”云。天工开物宋应星（明）,铁和锌的冶炼,ZnCO3,中国古代冶金史,古代炼锌设备,铁和锌的冶炼方法：热还原法,铁和锌的冶炼,Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2,中国冶金之历史,铁和锌的冶炼方法：热还原法,铁和锌的冶炼,Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2,中国冶金之历史,中国古代冶金方法之启示,1.冶金方法及其规律,1.冶金方法及其规律,不活泼金
6、属：中等活泼金属：特别活泼金属：,物理法或者热分解法,热还原法,中国古代冶金方法之启示,2.冶金原理（本质）,Ag2O Ag,CuSO4 Cu,Fe2O3 Fe,Mnne = M,中国古代冶金方法之启示,Mg2+,Cl-,阴极反应：Mg2+2e-= Mg,阳极反应：2Cl-2e-= Cl2,总反应：MgCl2（熔融） Mg+Cl2,电解,中国古代冶金方法之启示,注：连接电池负极的叫阴极，连接电池正极的叫阳极,电解法,电解熔融的MgCl2,1.冶金方法及其规律,不活泼金属：中等活泼金属：特别活泼金属：,物理法或者热分解法,热还原法,电解法（Na Mg Al）,中国古代冶金方法之启示,3.知识应用
7、铜的冶炼方法探究,孔雀石是铜的表生矿物，所以呈绿色或暗绿色，古时亦称之为“石绿”。据本草纲目载：“石绿生铜坑内，乃铜之祖气也，铜得紫阳之气而绿，绿久则成石，谓之石绿。”因其颜色和它特有的同心圆状的花纹犹如孔雀美丽的尾羽，故而得名，也因此尤为珍贵。孔雀石是古人炼铜常用的铜矿 之一，其主要成分为（Cu(OH)CO），请你以 孔雀石为原料，设计实验方案冶炼（制取）铜。,中国古代冶金方法之启示,探究方案一、湿法炼铜,中国古代冶金方法之启示,探究方案二、热还原法,中国古代冶金方法之启示,探究方案三、电解法,Cu2+,阴极反应：Cu2+2e- = Cu,阳极反应：？,H2？,O2？,中国古代冶金方法之启示
8、,金属矿物资源开发利用之现状与展望,1.金属矿物资源开发利用之现状,能耗大,污染重,资源枯竭,2.金属矿物资源开发利用之展望,（1）能耗方面（2）环境方面（3）回收利用（4） ,金属矿物资源开发利用之展望,科技前沿,生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。它们靠无机物生存，对生命无害。这些细菌 “靠吃矿石为生”，化学和生物作用将金属矿物变成可溶性的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他贱金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收贱金属，如铜。残留物中可能存在的贵金属，经细菌
9、氧化后，通过氰化物提取。,生物冶金技术,科技前沿,海洋采矿，海洋占整个地球面积的71%，约3.6亿平方公里。调查结果表明，陆地上的许多金属和非金属矿在海洋中都已发现，而且有些矿藏的储量巨大。海底矿产资源主要分为海水中溶解的矿物、海底表层矿床和海底基岩矿床。,海洋采矿,科技前沿,根据经合组织报告，2017年钢铁产能达到23.6亿吨，比实际需求超过约等三分之一。丹麦物理学家，诺贝尔物理学奖获得者Niels Bohr认为，未来的钢材运用纳米合金技术、量子技术，使钢材的强度、延展性大幅提高，钢材的质量达到近乎完美的地步。届时刚才的种类超过10000种（2016年大约3500种）。,新技术炼钢,课后思考
10、,1.电解法可制备活泼金属，为什么用电解法冶炼金属铝用的原料是Al2O3，而其它的活泼金属（如钠、镁）却用的是氯化物？2.铝热反应是个放热反应，可是却需要高温引发，如何在这个实验中创造高温条件？,二、中国古代冶金设备,宋代吴俣丹房须知 。 图中， 3为丹炉， 丹砂经灼烧后， 生成的汞 蒸气经过圆釜。圆釜顶上盖有“密泥”，以防止气体 逸出。汞蒸气在圆釜中经过气管(图中 5)，冷凝后变成液态汞。,清人卢若腾岛居随录(卷下)“制伏”条中说:“铸铁不销，以羊头骨灰致之，即消融。” 那么这该是采用含磷质的骨头灰来加速炉料的熔化了，也可算是一项创举春秋时莫邪“断 发剪指，投入炉中”助夫炼铁之事，只是传说，则不可全信)。煤则各处产之，臭者烧熔而闭之成石，再凿而入炉曰礁，可五日不绝火。煎矿煮石，殊为省力。 物理小识 方以智（明）,请结合金属活泼性顺序表总结 金属冶炼方法的一般规律：,强,弱,强,弱,电解法,热还原法,热分解法,交流研讨,中国冶金之将来,
