金属功能材料概要.ppt

天然气为：88MJ/Kg氢气热值：1.56*10^3MJ/Kg 有色冶金概论 §1有色金属及其分类 1 金属： 通常把元素周期表中具有光亮的金属光泽，很高的导热、导电性及良好的延展加工性的化学元素称为金属。 109种元素中93种金属元素分类： （1） 铁金属和非铁金属： 铁金属指铁和铁基合金，包括生铁、铁合金和钢； 非铁金属：铁和铁合金以外的金属元素； （2）黑色金属和有色金属： 黑色金属：铁、铬、锰； 有色金属：将铁、铬、锰以外的金属。（90种） 通常按密度大小、矿物原料富集程度、发现的早晚、用途和价格将有色金属分为：轻金属、重金属、稀有金属和贵金属四大类。 2 轻金属： 密度小于5.0,具有很大活性的有色金属,如：铝(2.7)、镁(1.74)、钠、钾、钙、锶、钡，不能用一般的火法冶金方法，而是用熔盐电解或真空冶金方法来提取。 3 重金属： 密度大于5.0，而化学性质不如轻金属活泼的有色金属，如铜(8.95)、镍、钴、铅、锌、锡、锑、汞、镉、铋等，一般用火法冶金或湿法冶金方法来提取。 我国10种常用有色金属(铝Al Cu Zn Pb（铅）Ni Mg Sn Sb Ti Hg)因产量大，用途广，价格低，称为常用有色金属或贱金属。 贵金属： 金(Au)、银(Ag)和铂族金属（Pt Pd Ru 等)。 由于化学活性低，又称惰性金属。 3 稀有金属： 93种金属元素中占60种。 有的在地壳中丰度小，天然资源少； 有的虽丰度大，赋存状态分散，不能经济提取； 有的物理化学性质接近不容易分离成单一金属； §2 有色金属冶金方法 有色金属冶金学： 是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其它原料中提取有色金属或有色金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的有色金属材料的科学。 广义：矿石采矿、选矿、冶炼和加工。 狭义：矿石或精矿的冶炼，提取冶 金。 有色金属冶金方法： （1）火法冶金：它是指在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。 整个过程包括原料准备、熔炼和精炼三个工序。过程所需能源主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供。 （2）湿法冶金： 它是在常温（或低于100℃）常压或高温（100~300 ℃）高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的有色金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将有色金属提取和分离出来的过程。 该方法主要包括浸出、分离、富集和提取的过程。 （3）电冶金： 它是利用电能提取和精炼有色金属的方法。 A、电热冶金：利用电能转变成热能在高温下提炼有色金属，本质同火法冶金。 B、电化学冶金：用电化学反应使有色金属从所含盐类的水溶液或熔体中析出。 后者称为水溶液电解，可归入湿法冶金 前者称为熔盐电解，可归入火法冶金。 §3 有色金属冶金工艺过程：火法冶金主要经过焙烧、煅烧、烧结、精炼、浸出等工序 （1）焙烧：是指将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的过程。其目的是改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼或浸出的要求。焙烧过程按控制的气氛不同，分为：氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧等。 （2）煅烧：是指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，如石灰石煅烧为石灰；氢氧化铝煅烧成氧化铝，作电解铝原料。 （3）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，以适应下一工序熔炼的要求。 （4）熔炼： 是指将处理好的矿石、精矿或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿物原料中有色金属组分与脉石和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣的过程，也叫冶炼。分为还原熔炼、造锍熔炼和氧化吹炼。 （5）火法精炼：在高温下进一步处理熔炼、吹炼所得的含有少量杂质的粗金属以提高其纯度。种类：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。 （6）浸出：用适当的浸出剂（如酸、碱、盐等水溶液）选择性地与矿石、精矿、焙砂等矿物原料中金属组分发生化学作用，并使之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）、溶出（轻金属）和湿法分解（稀有金属）。 （7）液固分离： 该过程是将矿物原料经过酸、碱等溶液处理后的残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相与固相的湿法冶金单元过程。主要有物理方法和机械方法：重力沉降、离心分离、过滤等。 （8）溶液净化： 将矿物原料中与欲提取的有色金属一道溶解进