有色金属冶金基础理论共103页
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有色冶金概论第1讲
二、课程的内容及学时分配
• 第一部分：绪论（2学时） • 本部分的学习目的和要求：本部分首先从课程的性质引入，
讲解有色金属的分类及各种金属的所属类别，介绍有色金 属提取过程的特点，对有色金属的提取方法进行归纳性总 结。通过本部分的学习，应了解各种有色金属所属的类型， 熟悉有色金属的分类依据，掌握有色金属提取过程的特点。 • 教学内容：有色金属提取过程的特点和提取方法。 • 重点和难点：有色金属提取过程的特点。
• 2、了解主要有色金属冶金的发展状况和趋 势。
• 3、讨论课以炼钢炼铁与有色冶金的比较为 主题展开。
第1章 绪论
1.1 金属及其分类 1.2 有色金属的分类 1.3 我国有色金属的产量 1.4 冶金和冶金方法 1.5 有色金属提取的特点1.1.1 Fra bibliotek类使用金属的历史
• 人类最早使用的金属—黄金。 • 铜也是最早使用的金属之一，距今8000年以前，人类已经使用铜。 • 铅也是人类史前使用的金属，炼铅和炼铜术大致始于同一历史时期。 • 锡也是古老金属，最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合
第二部分：铜冶金（10学时）
• 本部分的教学内容：硫化铜精矿的硫酸化 焙烧和氧化焙烧；鼓风炉、反射炉、闪速 炉熔炼；冰铜吹炼；粗铜的火法精炼；电 解精炼；连续炼铜；湿法炼铜工艺流程。
• 本部分的重点和难点：硫化铜精矿的硫酸 化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理；造 锍熔炼的基本原理；冰铜吹炼、粗铜的火 法精炼、电解精炼的工艺、基本原理。
《有色金属冶金概论》 课程教学大纲
任课教师：李福民 单 位：河北理工大学
冶金与能源学院
有关信息
• 课程名称：有色金属冶金概论 • 课程名称：Introduction to Metallurgy of Non-
有色金属冶金基础(理论)
β 2.17 0.83 0.69 0.84 1.04 1.49 0.64 0.66 0.67 1.01
Kc 0.46 1.21 1.45 1.19 0.96 0.67 1（1） 90℃时β最大，Kc最小，175 ℃时β仍
较大，Kc居中；说明温度相对低时不是最 佳分解条件。 （2） 200℃时随苏打量的增加，β升高，Kc 下降，说明此温度下反应能力已达到最大， 增加B已没有意义。 （3） 250℃时随苏打量的增加，β趋于稳定， Kc值较大，说明此温度下反应处于最佳条 件下（仅适用于实验条件范围）。
4
二 湿法冶金的特点
1．选择性高； 2．可从低品位矿物或废物中回收有价成份； 3．多在100℃以下进行，与火法相比，能耗
低、工作环境好、劳动强度低； 4．冶金过程连续，便于实现自动化； 5．流程长，设备体积大，占地面积大。
5
第二节 浸出反应特点
1 浸出过程的化学反应
浸出过程按化学反应特点可归纳为四类： （1）单一溶解
9
金属离子的配位数：
Zn, Cd, Hg（二价离子，配位数为4）； Cu, Ni, Pd, Pt, Au （二价离子，配位数为4，6）； Co2+, Co3+, Fe2+，Fe3+, Mn2+, Mn3+, Cr2+, Cr3+, Mo3+, W3+, Al3+, Pt4+ （配位数为6）； Mo, W, Nb, Ti, Zr, Hf （四价离子，配位数为8）；; Ag2+ ,Cu+, （配位数为2，3，4）。 本质上讲，络合物就是含配位键的化合物，因此也称 为配合物。
合剂条件下，氨浸，氰化浸出。
13
有色金属冶金概论-总论
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有色金属冶金概论
③ 稀土金属：包括镧系元素镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、 铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇，共17个金属。其共同 特点是最外两层电子结构相同，钇与钪也与之相似，因而它们 的物理化学性质非常相近，在矿物中共生在一起，在冶炼过程 中的行为也大体相似。
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有色金属冶金概论
课 程 资 源——教材
教材：《冶金学下卷》（邱竹贤主编， 东北大学出版社，2010.10第二版）
有色冶金概论的相关教材较为稀缺， 要么内容过于陈旧，要么内容广度不够， 综合考虑后选用上面这本受欢迎程度较 高的经典教材。课堂教学中，对部分内 容进行了删减和补充。
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课 程 资 源——辅助教材
有色金属冶金概论
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总论
有色金属冶金概论
1.有色金属简史及分类 2.有色金属资源及地位 3.有色金属提取冶金 4.有色金属冶金展望
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有色金属冶金概论
1. 有色金属简史及分类
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•
有色金属冶金概论
有色金属冶金概论
18726017765 liyuahut@ 主楼605#
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有色金属冶金概论
了解常用 有色金属 的性质和
用途
教学目标
掌握常用 有色金属 冶金的主 要原理、 主要生产 工艺。
培养学生 分析和解 决冶金实 践中问题 的能力
启迪思维 以利将来 开拓新的 高效冶金 工艺。
有色金属冶金概论
⑤ 放射性金属：包括天然放射性金属钋 ，钫、镭、锕、钍、 镤和铀，以及人造放射性金属锝、镎、钚、镅、锔、锫、锎、 锿、镄、钔、锘、铹和104-117号元素，共33种金属，其共 同特点是能自发放射出具有某种能量的射线(α、β、γ射线）。
有色金属冶金技术基础知识讲座
①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
②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
③造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍 FeO+CaS=FeS+CaO
3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+½S2 3NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+½S2 ④沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑 Sb2S3+Fe=2Sb+3FeS
②.电弧炉;用于熔炼、炉渣贫化、熔炼产物的过热与
③.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
金属
加工处理
（1）化学冶金:
（2）物理冶金：
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
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
SnO2+CO=SnO+CO2 SnO+CO=Sn+CO2
②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
③造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍 FeO+CaS=FeS+CaO
3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+½S2 3NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+½S2 ④沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑 Sb2S3+Fe=2Sb+3FeS
②.电弧炉;用于熔炼、炉渣贫化、熔炼产物的过热与
③.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
金属
加工处理
（1）化学冶金:
（2）物理冶金：
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
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
冶金工程基本知识
P38
高炉内各部位主要反应
还原
渗碳
造渣 脱硫
第三章 炼 铁
渗碳过程 P33 渗碳反应
2Fe +2CO = Fe3C + CO2 3[Fe] + C = [Fe3C] 主要反应
渗碳作用
第三章 炼 铁
造渣过程 (1)具有适当的熔化温度，以保证炉缸温度适当 (2)具有良好的流动性，以利渣铁分离 (3)具有足够的脱硫能力，以降低生铁含硫量 (4)具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用 (5)性能稳定，有利于保护炉衬
53
Kr
54
Rb Sr
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In W Re Os Ir Pt Au Hg Tl
I
85
Xe
86
Cs Ba La Hf Ta Fr Ra Ac Ku
Po At
Rn
104 105 106
58-71
90-103
镧系
锕系
■稀有轻金属 ■稀有高熔点金属 ■稀土金属 ■稀有分散性金属 ■稀有放射性金属
第三章 炼 铁
高炉生产的主要技术经济指标 P39-40 高炉有效容积利用系数
平均水平 1.5-2.0 t/m3· d 先进水平 3.0 t/m3· d
焦比
ห้องสมุดไป่ตู้
生产1t生铁所消耗的焦炭量 一般水平 400-600 kg/tFe 先进水平 400 kg/tFe
第三章 炼 铁
冶炼强度
每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值
冶金工程基本知识
第一章 绪论
冶金 是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其它原 料中提取金属或化合物，并用各种加工方法制成 具有一定性能的金属材料的科学 冶金学 研究金属的制取、加工和改进金属性能的各种 技术及金属成分、组织结构、性能和相关基础理 论 分为提取冶金和物理冶金两门学科
有色重金属冶金学ppt课件
铁酸锌也可以被金属铁还原：
ZnO·Fe2O3 + 2Fe ＝ Zn + 4FeO 铁酸锌可以被很好地还原，焙烧形成铁酸锌对火法蒸馏炼锌不 是特别有害。
锌冶金学
.
Zinc Metallurgy
✓7.1.2 其它锌化合物的还原
《有色重金属冶金学》精品课程
➢2、硅酸锌 焙砂中的硅酸锌较氧化锌和铁酸锌难还原，在加入石灰、Fe2O3
Gº= 178020 – 111.67T J
KP aZ Zn P n P C O C2 O O ,P P C C2 O O P K Zn
还原所消耗的CO可由炭的气化反应来补充：
C(s) + CO2(g) = 2CO2(g)
Gº= 170460 – 174.43T J
锌冶金学
K=P 2CO/(aC·PCO2)= P 2CO/PCO2
后可以促使硅酸锌分解，加速锌的还原。
➢3、硫化锌和铝酸锌
但焙砂中的ZnS和铝酸锌在蒸馏过程中不被还原而进入残渣造 成锌的损失。
➢4、硫酸锌
硫酸锌在蒸馏过程中可以分解为ZnO和SO2，ZnO又可以被还原 成锌蒸汽，但SO2也被还原成元素S与锌结合成ZnS造成锌的损失。 此外，硫酸锌也可被C或CO还原成ZnS。因此，焙烧矿中的硫酸盐 中的硫会造成锌损失在蒸馏残渣中。
火法炼锌包括平罐炼锌、竖罐炼锌、电炉炼锌与密闭鼓风炉炼
锌（帝国熔炼法，简称ISP）。
平罐炼锌和竖罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热但不产 生燃烧气体，密闭鼓风炉采用燃料直接加热，能量利用率高，是目
前主要的火法炼锌设备。 ISP适合冶炼铅锌混合矿，采用铅雨冷凝
器从含CO2高而含锌低的炉气中冷凝锌，除得到金属锌外，还产出 金属铅。
材料工程基础第八章有色金属冶金优秀课件
我国铜品位低，大型铜矿少，可供利用的资源严重不足，难以满足铜工 业发展要求。2000年铜精矿进口量达31万吨， 2004年铜矿进口总量为 288万吨，铜（包括阳极铜、精炼铜和铜合金）进口总量为138万吨。
铜的主要矿物
矿物 类别 自然 矿物
硫化 矿物
矿物 名称
自然铜
辉铜矿 铜蓝
黄铜矿 斑铜矿 硫砷铜矿 黝铜矿
2.29
蓝色
CuSO4·5H2O
铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。
蓝
自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。硫
铜
化矿分布最广，是当今炼铜的主要原料。
矿
三、 铜的生产方法
铜的生产方法： 1）火法冶炼 2）湿法冶炼。 火法炼铜是当今生产铜的主要方法，世界上80 ％左右的铜是用火法炼铜方法生产的。
合计
1980 49.3 13.7
9.7 19.3
7.8 100
年份 1990 48.2 16.2
6.6 20.6
8.4 100
2003 26 37 11 15 11 100
二、 炼铜原料
我国的铜矿储量及分布：
目前探明的有储量的矿区915处，排居前5位的省（区）依次为： 江西 ：1265.59万吨；占全国铜总量的20％ 西藏 ：952.49万吨； 占全国铜总量的15.1％ 云南 ：692.76万吨； 占全国铜总量的11％ 甘肃 ：402.55万吨； 占全国铜总量的6.4％ 安徽 ：346.14万吨； 占全国铜总量的5.5％
• （二）冰铜的吹炼
• 目的：将氧化除去冰铜中的铁、硫，以及一部分杂质。 • 主要过程：冰铜→ 白冰铜→粗铜
冰铜熔炼分为两个阶段： 1）造渣期（除铁）
2FeS+3O2=2FeO+2SO2 2FeO+SiO2=2FeO.SiO2 2）造粗铜期（除硫） Cu2S+3/2O2=Cu2O+SO2 Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2
铜的主要矿物
矿物 类别 自然 矿物
硫化 矿物
矿物 名称
自然铜
辉铜矿 铜蓝
黄铜矿 斑铜矿 硫砷铜矿 黝铜矿
2.29
蓝色
CuSO4·5H2O
铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。
蓝
自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿和氧化矿。硫
铜
化矿分布最广，是当今炼铜的主要原料。
矿
三、 铜的生产方法
铜的生产方法： 1）火法冶炼 2）湿法冶炼。 火法炼铜是当今生产铜的主要方法，世界上80 ％左右的铜是用火法炼铜方法生产的。
合计
1980 49.3 13.7
9.7 19.3
7.8 100
年份 1990 48.2 16.2
6.6 20.6
8.4 100
2003 26 37 11 15 11 100
二、 炼铜原料
我国的铜矿储量及分布：
目前探明的有储量的矿区915处，排居前5位的省（区）依次为： 江西 ：1265.59万吨；占全国铜总量的20％ 西藏 ：952.49万吨； 占全国铜总量的15.1％ 云南 ：692.76万吨； 占全国铜总量的11％ 甘肃 ：402.55万吨； 占全国铜总量的6.4％ 安徽 ：346.14万吨； 占全国铜总量的5.5％
• （二）冰铜的吹炼
• 目的：将氧化除去冰铜中的铁、硫，以及一部分杂质。 • 主要过程：冰铜→ 白冰铜→粗铜
冰铜熔炼分为两个阶段： 1）造渣期（除铁）
2FeS+3O2=2FeO+2SO2 2FeO+SiO2=2FeO.SiO2 2）造粗铜期（除硫） Cu2S+3/2O2=Cu2O+SO2 Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2
有色金属冶金技术基础知识讲座
金属难溶盐。如
Ag2SO4+NaCl=2AgCl+Na2SO4
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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=
•五、发展趋势
• 1.技术进步步伐不断加快
• 积极汲取相关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
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⑤反应熔炼、MeS+2MeO=3Me+SO2 MeS+MeSO4+2Me+2SO2
⑥熔析熔炼、不经化学作用而将熔体分成几相。 ⑦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，
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) •低温（<100℃） 溶解
溶液
•电解、电 积
金属。 •酸、碱
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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Li、Al等的精 炼）