材料工程基础-第一章概要.ppt

四氯化钛的生产 氯化冶金是向物料中添加氯化剂使欲提纯的金属转变为氯化物，为制备纯金属做准备。 2TiO2 + 2Cl2 + C = TiCl4 + CO2 2TiO2 + 2Cl2 + 2C = TiCl4 + 2CO 在有碳的条件下，700~900℃ 海绵钛的生产 1）镁还原法 TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2 TiCl4 + Mg = TiCl2 + MgCl2 TiCl2 + Mg = Ti + MgCl2 在惰性气体的环境下，800~900℃ 2）钠还原法（801~883℃） TiCl4（g） + 4Na(l) = Ti(s) + 4NaCl(l) 金属钛的生产 海绵钛经过熔炼成为致密的金属钛锭，钛是高活性金属，在熔炼温度下很容易与多种元素发生反应，所以必须在真空或惰性气体的环境下进行熔炼。 1.3.5 镁 冶 金 镁的性质与用途 ? （1）性质：镁是一个年轻的金属，20世纪才发展起来.它呈银白色,熔点650℃，质轻，密度为1.74g/cm3；其化学活性强，与氧的亲合力大。粉状或细条状的镁，在空气中很易燃烧，燃烧时发出眩目的白光。金属镁无磁性，且有良好的热消散性。 （2）用途：常用做还原剂，去置换钛、锆、铀、铍等金属。主要用于制造轻金属合金、球墨铸铁、科学仪器脱硫剂脱氢和格氏试剂，也能用于制烟火、闪光粉、镁盐等。 ? 电解还原法制镁 1）卤水脱水电解法 卤水为MgCl2430g/L的水溶液，通常用海水来获得卤水。卤水中含有MnO2、Fe（OH）3、B2O3等杂质。 加热到60~70°，加入CaCl2，其反应如下： SO4-2 + CaCl2 = 2Cl- + CaSO4 卤水中的其它杂质同时被过滤去除，然后进入除溴塔，通入氯气除溴，最后采用有机溶剂萃取除去B2O3，进行蒸发浓缩，除水分后得到无水氯化镁。 2）光卤石脱水电解法 3）氧化镁氯化电解法 KCl·MgCl2·6H2O，去水，熔融下电解 热还原法制镁 1）半连续法 以白云石为原料，煅烧得到煅白（CaO·MgO），真空环境下以硅铁还原制取金属镁。 将白云石破碎到5~30mm，煅烧1200~1300℃： CaCO3·MgCO3 = CaO·MgO + 2CO2 将煅白、硅铁和铝土矿混合熔融状态下进行还原反应： 2）皮江法 镁精炼 在固态下，使用硅铁还原煅白得到金属镁 2（CaO·MgO）+（XFe）Si+nAl2O3=2CaO·SiO2·nAl2O3+XFe+2Mg 镁的精炼方法有：熔剂精炼、沉降精炼、添加剂精炼、真空蒸馏、区域熔炼和电解精炼。 1.3.6 铅 冶 金 铅的性质与用途 ? （1）性质：铅是最软的重金属，呈蓝灰色。熔点低327.5℃、密度大（11.27~11.48g/cm3）、展性好、延性差。对电和热的传导性能不好。高温下易挥发，对环境污染。铅在空气中表面能生成氧化铅膜，在潮湿和含有二氧化碳的空气中，表面生成碱式碳酸铅膜，这两种化合物，均能阻止铅的继续氧化。铅还具有吸收放射线的性能。 （2）用途：铅是制造蓄电池、电缆、汽油添加剂等产品的原材料。由于有很好的耐腐蚀性，可以作为电解槽的内衬。铅能吸收放射线，可以应用到核工业和医疗器械中。还可以与其它金属形成合金。 ? 硫化铅精矿的焙烧和烧结 硫化矿的焙烧和烧结的目的是把精矿中的硫化物氧化脱硫，同时挥发砷、锑。 硫化铅的焙烧为氧化过程，其反应如下： 4PbS + 7O2 = 2PbO + 2PbSO4 + 2SO2 3PbSO4 + PbS = 4PbO + 4SO2 PbSO4 + PbS = 2Pb + 2SO2 2PbO + PbS = 3Pb + SO2 由于是在强氧化气氛下，所以经过焙烧后的硫化矿还是以氧化铅为主，其他产物很少，在进行鼓风炉熔炼，得到粗铅。 粗铅的精炼 粗铜的精炼分为火法和电解法。 火法精炼是依次除去粗铅中杂质的高温作业过程： 1、粗铅除铜 首先采用熔析法利用低温溶解度的不同除去大部分铜，几乎所有的铁、镍、钴、硫。然后加入硫进一步除铜。 2Pb + S2 = 2PbS PbS + 2Cu = Pb +Cu2S(s) 2、粗铅除砷、锑、铋 采用氧化精炼的方法除去砷、锑、铋，是利用杂质对氧的亲和力远大于铅的原理来实现的。 3、粗铅除银 采用锌来除去粗铅中的银，由于锌对金、银有较大的亲和力，且形成的化合物极为稳定，密度小，可漂浮在铅液上方，很容易分