《化學(xué)一冶金》ppt課件

1、湖南恒泰礦業(yè)有限公司,冶金概述 廖基強(qiáng),湖南恒泰礦業(yè)有限公司,冶金概述 廖基強(qiáng)2012年3月,提綱一：金屬分類二：冶金概述三：濕法冶金基本框架,金屬分類,黑色金屬,有色金屬,釩、鐵、鉻、錳,,,輕金屬,稀有金屬,貴金屬,重金屬,,一、金屬分類,,輕金屬：Mg、Al、

2、K 、 Ti 、Ca 、Ba,重金屬：Zn、Cu、Pb 、 Sn 、Bi 、Kg、Ni、Co、Ge等,密度以4.5g/cm3為界限,貴金屬：Au、Ag、Pt以及鉑族元素,稀有金屬：,稀有輕金屬：鋰、鈹、銣高熔點(diǎn)金屬：鎢、鉬、鉭、鈮、鋯、釩稀散金屬：鍺、鎵、銦、鉈、錸、鈧稀土金屬：鑭、鈰、鐠、釹等17個(gè)放射性金屬：鈾、釷、钚、鐳,>1700℃,比重較少,化學(xué)性質(zhì)活潑,,,分散,性質(zhì)相似,共生,二、冶金概述,冶金是基于

3、資源的開發(fā)利用和材料的生產(chǎn)加工過程的一門工程科學(xué)和技術(shù)，它涉及有效合理地把自然界賦予的礦產(chǎn)資源進(jìn)行開發(fā)利用、采用各種方法提取金屬及其化合物并加工成具有一定性能的金屬或合金材料的基礎(chǔ)工業(yè)部門之一。,冶金,有色冶金,鋼鐵冶金,冶金分類：火法冶金（電冶金）、濕法冶金,火法冶金：,指在高溫下對礦石進(jìn)行還原、氧化熔煉等反應(yīng)及熔化作業(yè)制取金屬和合金的過程。它是提取冶金的主要方法，目前工藝上大規(guī)模的鋼鐵冶煉、主要有色金屬冶煉和某些稀有金屬的提取。

4、,電冶金,用電能從礦石或其他原料中提取和精煉金屬的過程。例如：熔鹽電解鋁、電弧爐煉合金鋼、電渣重熔等。,火法冶金主要工序,干燥,焙燒,精煉,熔煉,,濕法冶金,濕法冶金,浸出,制備金屬（化合物）,凈化,,溫度較低，<300℃,在液相中進(jìn)行,,置換、沉淀、還原、電積,濕法冶金與火法冶金優(yōu)缺點(diǎn),濕法冶金,優(yōu) 點(diǎn),缺 點(diǎn),原料的適應(yīng)性強(qiáng)、操作環(huán)境好、可分離相似金屬、選擇性強(qiáng)、直接生產(chǎn)化合物、規(guī)模可

5、大可小、成本較低、綜合回收有價(jià)金屬、產(chǎn)品純度高、污染易控制,流程一般較長、設(shè)備以及廠房占地面積大、反應(yīng)慢、設(shè)備腐蝕性、大量廢水等,但隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，這些不足之處逐漸改進(jìn),火法冶金優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,歷史悠久，操作有經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)能力大,溫度高，勞動條件差對礦石的品位要求高，能耗高，操作復(fù)雜，空氣污染大,濕法冶金的發(fā)展趨勢。,原料的貧化和復(fù)雜化；社會對環(huán)境的要求越來越高；科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使過去因?yàn)楦g、成本問題而無法使用濕法冶金的情

6、況得到改觀；生物冶金技術(shù)和海洋冶金的興起為濕法冶金開辟了新的天地。,濕法冶金與火法冶金關(guān)系,濕法冶金和火法冶金各有優(yōu)缺點(diǎn)及其適用的場合，與其把濕法冶金說成是火法冶金的競爭者，倒不如把它們看成是互為補(bǔ)充、相輔相成的兩個(gè)方面更為恰當(dāng)。因此，今后的冶金方式，已經(jīng)不是選擇濕法和火法中的哪一種的問題，而是需要把兩者很好地配合，以建立能量消耗低，而又無環(huán)境污染的冶金方式。,三、濕法冶金基本框架,原料（精礦、礦石、二次資源等）,,浸出,

7、液固分離,,,,,,,渣,浸出液,,凈化分離,凈化液,,,金屬制備,,金屬成品,原料的預(yù)處理,主要是改變原料的物理化學(xué)性質(zhì)，為后續(xù)的浸出過程創(chuàng)造良好的熱力學(xué)和動力學(xué)條件，或預(yù)先除去某些有害雜質(zhì)。,目的,基本框架——原料預(yù)處理,原料的預(yù)處理,基本框架——預(yù)處理,過程,粉碎：粒度變細(xì)，增大比表面積，提高浸出反應(yīng)的速度。預(yù)活化：利用機(jī)械活化、熱活化、超聲乳化、微波等手段，提高待浸物料的活性。礦物的預(yù)分解：通過某些化學(xué)反應(yīng)破壞原料的穩(wěn)定

8、結(jié)構(gòu)，而變成易浸出的形態(tài)。預(yù)處理除有害雜質(zhì)：該過程往往與礦物的分解、高溫預(yù)活化等過程結(jié)合在一起。,,選擇適當(dāng)?shù)娜軇┦沟V物中的有用組分或有害雜質(zhì)選擇性的進(jìn)入溶液中，從而實(shí)現(xiàn)有用組分與有害雜質(zhì)或與脈石組分的分離。,基本框架——浸出,浸出：,浸出劑,水酸：硫酸、鹽酸、硝酸、王水等堿：NaOH、氨水鹽：Fe2（SO4）3、FeCl3、NaCN、NaCl以 及銨鹽等,,基本框架——浸出,⑴ 能選擇性的迅速溶解原料中的有

9、價(jià)成分；⑵ 價(jià)格低廉并能大量獲得；⑶ 不與原料中的雜質(zhì)或脈石發(fā)生作用；⑷ 沒有危險(xiǎn)，便于使用；⑸ 能夠再生使用。,浸出劑的選擇,基本框架——浸出,浸出方式：,槽浸堆浸管道式浸出原地浸出,浸出條件：,加壓浸出常壓浸出,基本框架——浸出,浸出運(yùn)行方式：,逆流與順流周期式與連續(xù)式單級與多級,臥式立式多種攪拌形式,設(shè)備：,1、簡單溶解2、化學(xué)溶解3、電化學(xué)溶解,基本框架——浸出,浸出類型,H2O+NaCl→NaCl（

10、溶液）,ZnO+H2SO4→ZnSO4+H2O,Cu-2e →Cu2+,1、礦物的粒度2、浸出的溫度3、攪拌速度4、浸出劑的濃度5、溶液的pH,基本框架——浸出,影響浸出的因素,礦山,礦石皮帶運(yùn)輸,破碎,礦粉倉,華源槽浸,堆浸,,,生物堆浸,,,管道式浸出,原地浸出,立式浸出槽,臥式浸出槽,,,——液固分離,(1)概述 在冶金、化工、輕工、食品、制藥、環(huán)境治理、生物制品等過程工業(yè)中無不包括液固分離。對于濕法冶金來說，

11、液固分離的重要性就更為突出了。從某種意義上來說，一個(gè)濕法冶金過程的成功與失敗，液固分離往往起決定性的作用。,——液固分離,沉降,,離心沉降,重力沉降,,水力旋流器,沉降式離心機(jī),,濃縮槽,澄清槽,脫泥槽,分級箱,液固分離可分為兩類：沉降和過濾,以獲取清液為主,以脫除固體中的細(xì)泥為主,將固體分離成粗、細(xì)兩種組分,以獲取濃礦漿為主,濃、稀分流，粗、細(xì)分級,液體上清，固體下沉,濃密機(jī),,,——液固分離,過濾,重力過濾砂濾（以凈化水為主）格

12、篩（粗礦石的過篩）真空過濾間歇式（板式、管式）連續(xù)回轉(zhuǎn)式（鼓式、折帶式、水平帶式）壓濾機(jī)板框式、管式、葉式、帶式、螺旋式壓榨機(jī)離心式過濾籃式、筐式（間歇、三足式）錐形、桶形（沉降式，間歇、連續(xù)）深層過濾（以獲取清液為主）,圓盤真空過濾機(jī),帶式真空過濾機(jī),壓濾機(jī),——凈化,濕法冶金在浸出過程中，往往礦石中的雜質(zhì)元素如鐵、硅、鋁等大部分進(jìn)入溶液。而這些雜質(zhì)的存在對后續(xù)工序操作不利，甚至影響產(chǎn)品的純度，故必須進(jìn)行凈化。凈

13、化的目的：一方面除去有害雜質(zhì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面有利于有價(jià)金屬的綜合回收。,凈化方法：沉淀法（硫化物、氫氧化物、碳酸鹽、草酸 鹽等特殊沉淀劑）置換法離子交換法有機(jī)溶劑萃取法液膜分離技術(shù)法,——凈化,——凈化,沉淀法：,加入沉淀試劑使雜質(zhì)以氫氧化物、硫化物、碳酸鹽草酸鹽等形態(tài)沉淀出。,M2++OH-=M(OH)2M2++ S2-=MSM2++ CO32-=MCO3M2++（C2O4）

14、2-=MC2O4,,,,,——凈化,置換法,在溶液中加入一種金屬與另一種金屬離子發(fā)生反應(yīng)并析出另一種金屬的過程。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,而從熱力學(xué)上，只能從電性較負(fù)的金屬置換電性較正的金屬離子。,Fe+Cu2+=Fe2++Cu,——凈化,離子交換法：,固體離子交換劑與液體界面發(fā)生離子交換的過程。離子交換法主要有吸附、淋洗和解析三個(gè)過程。,2(R-SO3H)+M2+=2(

15、R-SO3)M+2H+2(R-SO3)M+2H+ =2(R-SO3H)+M2+,吸附,解析,貧溶液中的金屬富集或提??；分離性質(zhì)相近的元素；污水處理及高純水的制備。,離子交換法其它作用：,——凈化,溶劑萃取法：,有機(jī)溶劑從與其不相溶的液相中把某種物質(zhì)提取出來方法。在濕法冶金中，溶劑萃取是一種分離、富集或純化金屬的方法，其實(shí)質(zhì)是把一種物質(zhì)從一個(gè)液相轉(zhuǎn)移到另一個(gè)液相的過程。有機(jī)溶劑萃取法分為萃取與反萃。,nRH（O）+Mn+(A)=

16、(nR)M（O）+nH+(A)(nR)M（O）+nH+(A)= nRH（O）+Mn+(A),萃取,反萃,反萃后有機(jī)相可循環(huán)再利用,選擇萃取劑的要求,1、有選擇性，即被分離的元素有較高的分離系數(shù)。2、有高的萃取容量，即一定體積的萃取劑能容納較多的金屬離子。3、在萃合液反萃后易于再生。4、易于與水相分離，即兩相的密度要有較大差別，粘度要小，表面張力要大。5、操作安全，無毒、不易燃、不揮發(fā)。 6、穩(wěn)定，便于儲存。7、價(jià)廉，來源