火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
火法冶金与湿法冶金的分析
火法冶金与湿法冶金的分析火法冶金利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。
此过程没有水溶液参加，故又称为干法冶金。
火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。
?矿石准备。
选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉(或炼铁高炉)，须先加入冶金熔剂(能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质)，加热至低于炉料的熔点烧结成块;或添加粘合剂压制成型;或滚成小球再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。
硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是:除去硫和易挥发的杂质，并使之转变成金属氧化物，以便进行还原冶炼;使硫化物成为硫酸盐，随后用湿法浸取;局部除硫，使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。
?冶炼。
此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。
有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式:还原冶炼:是在还原气氛下的鼓风炉内进行。
加入的炉料，除富矿、烧结块或球团外，还加入熔剂(石灰石、石英石等)，以便造渣，加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。
可还原铁矿为生铁，还原氧化铜矿为粗铜，还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。
氧化吹炼:在氧化气氛下进行，如对生铁采用转炉，吹入氧气，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷，炼成合格的钢水，铸成钢锭。
造锍熔炼:主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。
加入的酸性石英石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层熔锍。
在造锍熔炼中，有一部分铁和硫被氧化，更重要的是通过熔炼使杂质造渣，提高熔锍中主要金属的含量，起到化学富集的作用。
?精炼。
进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。
如炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹杂物，或进一步脱硫等;对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼，然后铸成阳极进行电解精炼;对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、锡、铁等，并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。
不同金属冶炼工艺比较
02
随着工业革命的发展，金属冶炼技术得到了极大的提升。大规模的采矿、选矿和冶炼技术逐渐成熟，推动了钢铁、有色金属等行业的快速发展。
现代金属冶炼
03
现代金属冶炼技术更加注重环保、节能和高效。新型的冶炼技术和设备不断涌现，如熔融还原、直接还原、生物冶金等，使得金属冶炼更加绿色、高效和可持续。
熔融还原法
吹氧炼铜法
将矿石和碳质还原剂在高炉中熔融，提取金属。
利用氧气和碳质还原剂在高温下将铜氧化物还原成金属铜。
03
02
01
火法冶炼具有较高的金属回收率，能够处理大量矿石，且工艺成熟，操作简单。
火法冶炼能耗高，产生大量废气、废水和固体废弃物，对环境影响较大。同时，火法冶炼需要大量碳质还原剂，成本较高。
目的
分类
金属冶炼根据其工艺原理和应用领域，可以分为火法冶金、湿法冶金和电冶金等。
特点
各种金属冶炼工艺都有其独特的特点和应用范围。火法冶金适用于大规模生产，但能耗较高；湿法冶金适用于处理低品位矿石，但流程较长；电冶金则适用于高纯度金属的制备，但成本较高。
古代金属冶炼
01
古代人类通过简单的熔炼和锻打，从矿石中提取出金属。如铜、铁等金属的冶炼技术在中国古代已经相当成熟。
缺点
优点
03
CHAPTER
电解冶炼工艺
定义
电解冶炼是一种通过电解过程将金属从其化合物中还原出来的工艺。
原理
利用电解的原理，在熔融盐中通入直流电，阳极上金属氧化物被还原为金属，阴极上金属被氧化为金属离子。
可以大规模生产，效率高，对原料适应性强，适用于多种金属的冶炼。
优点
耗能大，成本高，对设备要求高，会产生有害气体和废渣。
火法冶炼与湿法冶炼的比较分析
其他领域
湿法冶炼还可应用于稀土 元素、稀有金属等领域。
Part
03
火法与湿法冶炼的比较
工艺流程比较
火法冶炼
火法冶炼是一种高温熔炼过程，通过加热将矿石和还原剂熔 化，形成金属和炉渣。该过程包括预处理、熔炼、精炼等步 骤，最终得到金属或金属化合物。
湿法冶炼
湿法冶炼是一种化学浸出过程，通过酸、碱或盐类溶液将矿 石中的有价金属浸出，然后通过萃取、沉淀等方法从浸出液 中提取金属。该过程包括破碎、磨细、浸出、提取等步骤。
历史与发展
历史
湿法冶炼起源于古代，随着化学和冶炼技术的发展，逐渐形成了现代的湿法冶 炼技术。
发展
近年来，湿法冶炼技术不断发展，出现了许多新的工艺和设备，提高了金属的 提取率和生产效率。
应用领域
有色金属
湿法冶炼广泛应用于铜、 铅、锌、镍等有色金属的 提取。
贵金属
金、银等贵金属的提取也 常采用湿法冶炼技术。
历史与发展
历史
火法冶炼起源于古代，随着技术的发展和进步，不断有新的工艺和设备涌现，提高了金 属的提取率和生产效率。
发展
现代火法冶炼技术正朝着高效、节能、环保的方向发展，如采用先进的熔炼技术和炉子 结构，提高能源利用效率和金属回收率。
应用领域
钢铁工业
火法冶炼是钢铁工业中铁矿石炼铁的 主要方法之一，通过高炉、转炉等设 备将铁矿石中的铁元素还原成生铁或 钢水。
缺点分析
成本高
湿法冶炼所需的化学品和能源消 耗较大，导致生产成本较高。
废弃物处理难度大
湿法冶炼产生的废水和固废需要 经过处理才能排放或利用，处理 难度较大。
工艺流程长
湿法冶炼工艺流程相对较长，需 要经过多道工序，增加了设备投 资和生产难度。
冶金概论重点
1.火法冶金指高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔作业，使其中的金属与脉石和杂质分开，获得较纯金属的过程。
整个过程一般包括原料准备，熔炼和精炼三个工序。
过程所需能源主要靠燃料供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供。
优点：反应速度快，设备单位产能大，无废水污染，废渣在环境中较稳定，成本低。
缺点：废气污染大，投资大，能耗高（氧化矿）2. 湿法冶金指常温常压或高温高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后在从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
由于大部分溶剂为水溶液，也称为水法冶金。
该方法主要有浸出，分离，富集，和提取等工序。
优点：废气污染较少，投资小，能耗低。
缺点：反应速度慢，设备单位产能小，废水污染，成本高。
3.浸出选择适当的溶剂把经处理过的矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的过程。
分离将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。
富集：把分离得到的浸取液净化和富集的过程。
提取：从富集后的净化液中获得纯金属的过程4.钢与铁的区别习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。
钢和铁是有区别的，所谓钢铁，主要由两个元素构成，即铁和碳，一般碳和元素铁形成化合物，叫铁碳合金。
含碳量多少对钢铁的性质影响极大，含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。
由铁原子构成的物质叫纯铁，纯铁杂质很少。
工业上以含碳量的多少，将钢铁分为工业纯铁，钢，生铁。
工业纯铁含碳量低于0.02%含碳很少，比较柔软，塑性好，容易变形，韧性高，强度和硬度很差。
可用于低电阻通讯和电工纯铁。
生铁含碳量大于2.11％；钢含碳量小于2.11％。
生铁含碳量高，硬度高，韧性差，几乎没有塑性。
钢有较高的机械强度和韧性；可塑性好，抗冲击、易提炼，易加工成各种形状的钢材和制品：能进行铸造，轧制，锻造和焊接等加工；具有良好的导电，导热性能。
若在钢中添加一些合金元素可得到特殊性能的钢种，如不锈钢，耐热钢，耐酸钢等，因此被广泛利用。
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
谢谢聆听
03
对环境污染较小，废液可回收 利用。
优缺点比较
01
湿法冶金缺点
02
工艺流程复杂，操作技术要求高。
03
金属回收率相对较低，需要大量溶剂。
04
某些金属（如金、银）的提取效果不佳。
05 火法冶金与湿法冶金应用实例
火法冶金应用实例
炼铁
通过高温还原铁矿石中的氧化铁，得到铁金 属。
炼钢
在高温下，通过碳还原铁矿石中的氧化铁， 并加入合金元素进行炼制，得到钢。
冶金方法概述
火法冶金
通过高温熔炼、氧化、还原等化学反 应，从矿石中提取金属或金属化合物 的过程。
湿法冶金
利用化学溶剂或水溶液，通过浸出、 萃取、电解等步骤，从矿石中提取金 属或金属化合物的过程。
02
火法冶金优缺点
优点
高处理量
火法冶金通常可以处理大量的矿石，生产效率较高。
适应性强
对于多种类型的矿石，火法冶金都有较好的适应性， 尤其是处理复杂矿石和难选矿石时表现突出。
回收率高
通过高温处理，火法冶金可以有效地提取矿石中的金 属，回收率较高。
缺点
高能耗
01
环境污染
02
03
对原料要求高
火法冶金需要高温处理矿石，因 此能耗较高，不利于环保和节能。
高温处理过程中可能产生大量的 废气、废水和固体废弃物，对环 境造成污染。
火法冶金对原料的品质要求较高， 需要预先进行破碎、磨矿等处理， 增加了生产成本。
火法冶金优点
01
03 02
优缺点比较
对某些金属（如铁、铜）的提取特别有效。 火法冶金缺点 高能耗，通常需要大量燃料维持高温。
优缺点比较
《湿法冶金技术》思考题和习题1-12章
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章 第10章第11章思考题和习题第一章 概论（一）思考题1、试比较火法冶金与湿法冶金的优缺点。
2、最早实现工业化的湿法冶金技术是什么？3、使用湿法冶金技术处理矿物时有何要求？4、湿法冶金包括哪些过程？湿法冶金有什么优点？5、拜尔法的基本原理是什么？６、氰化法的基本原理是什么？７、湿法冶金的条件是什么？８、小试主要解决哪些问题？（二）填空题1、湿法冶金与火法冶金的主要区别是_前者先溶矿石后提取（单质或化合物），后者在高温下干法提取，一般是还原得金属单质，部分是通过升华等方法得到化合物。
2、湿法冶金又叫化学冶金，是从矿物溶解液中提取金属或化合物的冶金技术。
3、中国最早的冶金应用是胆矾法，即用铁 从＿铜矿的坑道积水中置换＿铜。
4、拜尔法从铝土矿生产Al 2O 3，主要的浸取反应是_Al 2O 3+2NaOH=2NaAlO 2+H 2O _。
含铁较高的铝土矿采用_高温焙烧_（方法）作预处理，可以抑制氧化铁的分解，减小沉淀量。
（三）选择题1、拜尔法溶解铝土矿的反应是利用了铝的下列哪一性质：A ．配位性B ．两性C ．难溶性D ．氧化还原性（四）计算题1、某铜矿含可浸性铜3.0%，工业硫酸浓度为98%，若工艺要求为：摩尔比 n(H 2SO 4)：n(Cu)=3：1固液比(质量) 固体：稀硫酸＝1：2.5求：处理1吨毛矿要加多少kg 浓硫酸和多少kg 水。
解：设1000kg 原矿需浓硫酸x kg x=1000*0.03/63.55*3*98/0.98=141.6(kg)加水：1000*2.5-141.6=2358.4(kg)(浸矿硫酸浓度约为 1000*0.03/63.55*3*98/2500*100%=5.55%)第二章 化学基础理论（一）思考题１、化学反应的方向如何判断(自发反应的方向是△G<0的方向)，为什么说化学热力学可以判断反应方向和限度（当反应的△G<0时，反应可以自发进行，反之则不能进行或逆向进行，当反应达平衡时，反应的平衡浓度商等于平衡常数，自由能变化和平衡常数都是可以根据热力学数据计算得到的，因此，可以说。
火法冶炼与湿法冶炼的比较
2023
PART 04
案例分析
REPORTING
火法冶炼案例
案例选择
以某钢铁企业为例， 介绍火法冶炼工艺流 程、技术特点、应用 范围和优缺点。
工艺流程
高炉炼铁、转炉炼钢 、连铸连轧等工艺流 程的详细介绍。
技术特点
高温、高压、高能耗 等工艺特点的描述。
应用范围
主要应用于大规模、 高效率的钢铁生产。
随着环保要求的提高，火法冶炼企业 将更加注重节能减排，采用先进的节 能技术和设备，提高能源利用效率。
随着市场需求的变化，火法冶炼企业 将开发更多元化的产品，满足不同领 域的需求。
自动化与智能化
火法冶炼企业将加大自动化和智能化 技术应用，提高生产效率和产品质量 ，降低人工成本。
湿法冶炼发展趋势
绿色环保
模铜冶炼。 • 优缺点比较：火法冶炼和湿法冶炼在优缺点上各有千秋，前者具有大规模、高效率、低成本等优点，但也存在高能耗、
高污染等问题；后者具有低能耗、低污染、资源利用率高等优点，但也存在规模小、成本高等问题。
2023
PART 05
未来发展趋势
REPORTING
火法冶炼发展趋势
高效节能
多元化产品开发
湿法冶炼
优点是对原料适应性强、能够处理低 品位矿石、能耗较低；缺点是工艺流 程复杂、生产周期长、金属回收率较 低。
环境影响比较
火法冶炼
环境影响较大，主要表现在能耗高、排放有害气体和固体废弃物，对空气、水和土壤造成污染。
湿法冶炼
环境影响相对较小，通过合理的设计和操作可以降低污染物的排放，但废水和废渣的处理仍需关注。
05
04
应用范围
主要应用于中小规模、中低品位矿的 铜冶炼。
金属冶炼方法
金属冶炼方法金属冶炼是指从矿石中提取金属的过程，是金属工业的重要环节。
金属冶炼方法主要包括火法冶炼和湿法冶炼两种。
下面将详细介绍这两种冶炼方法的原理和应用。
火法冶炼是指利用高温将金属矿石中的金属氧化物还原成金属的冶炼方法。
这种方法常用于提炼铁、铜、铅、锌等金属。
火法冶炼的基本原理是利用高温将金属氧化物还原成金属。
在冶炼过程中，通常需要加入还原剂，如焦炭、木炭等，以提供还原反应所需的碳。
火法冶炼的优点是可以处理多种矿石，但缺点是能耗高，污染严重。
湿法冶炼是指利用溶剂将金属矿石中的金属溶解出来，再通过沉淀、电解等方法提取金属的冶炼方法。
这种方法常用于提炼铜、镍、锌等金属。
湿法冶炼的基本原理是利用化学溶解方式将金属溶解出来，再通过沉淀、电解等方法提取金属。
湿法冶炼的优点是能耗低，污染相对较小，但缺点是处理矿石种类有限。
在金属冶炼过程中，还需要考虑金属矿石的选矿、破碎、磨矿等前处理工艺，以及金属的精炼、合金化等后处理工艺。
选矿工艺是指根据矿石的性质和成分，采用物理或化学方法将其分离成含有金属的矿石和不含金属的矿石的工艺。
破碎和磨矿工艺是指将矿石进行粉碎和细磨，以便于后续的冶炼工艺。
金属的精炼工艺是指将提取出来的金属进行精炼，以提高纯度和品质。
合金化工艺是指将不同金属按一定比例混合，以获得特定性能的合金。
在金属冶炼过程中，还需要考虑能源消耗、环境保护、安全生产等方面的问题。
为了减少能源消耗和环境污染，现代金属冶炼技术通常采用高效节能设备和清洁生产工艺。
同时，加强安全生产管理，确保生产过程中不发生事故，保障员工的人身安全。
总之，金属冶炼是一项复杂的工艺过程，需要综合考虑原料性质、冶炼工艺、环境保护、安全生产等多个方面的因素。
随着科技的进步和工艺的改进，金属冶炼技术将会不断发展，为金属工业的发展提供更好的技术支持。
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贵金属 (Au,Ag,Pt, 铂族元素)
冶金方法分类
► (1)火法Biblioteka 金► ►(1)焙烧
特点:温度高物质熔融状态下 进行(还涉及到燃料问题) 冶炼之前先进矿石预处理(包 括:破碎,磨砂等)
(2)熔炼 冶金单元
(5)电解精炼
(3)
吹炼
(4)火法精炼
湿法冶金
►
冶金单元
浸出
(要用到浸出剂)
净化
沉积
特 点 温 度 低 水 溶 液 中 进 行
第一章：冶金炉渣
炉渣，熔化后称为熔渣，是各种氧化物的熔 体。在冶炼过程的技术经济指标在很大程度 上与炉渣有关。
冶金炉渣的作用
► ①使脉石集中与金属或锍分离。 ► ②作为一种介质，其中进生着许多极为重要的冶
金反应。 ► ③金属液滴或锍液滴的沉降分离（对机械夹杂损 失起着决定性的作用） ► ④决定最高的冶炼温度（大致为炉渣熔化后温度 加上一定过热的温度（150～250℃）） ► ⑤对杂质的脱除和浓度加以控制。 ► ⑥作为一种中间产物，杂质中含金属量高。 ► ⑦可调节电极插入渣中的深度调节电炉的功率。 （起热传递作用）
(2)酸性氧化物： SiO2 、P2O5等，这类氧化物能吸收氧离子而形成络合 阴离子，如：SiO2+2O2-=SiO44(3)两性氧化物：Al2O3、ZnO等，这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供 给氧离子面呈碱性，而碱性氧化物过剩时则对会吸收氧离子面呈酸性， 如：Al2O3=2Al3++3O2Al2O3+O2-=2AlO2-
CS-C2S-C2AS三元系图分析
冶炼对炉渣的要求
► ①熔点低（能耗）②密度低（与主体金属分层）③
适当组成（如酸碱度）④腐蚀性小（保护炉衬）
炉渣的组成，对于大多数炉渣和钢渣，这三种氧化物是FeO、CaO、 SiO2，对高炉和某些有色冶金炉渣则为CaO、Al2O3、SiO2。
组成炉渣的各种氧化物可分为三类：
(1)碱性氧化物：CaO、MnO、Feo、MgO等，这类氧化物能供给氧离 子O2-，如：CaO=Ca2++O2-
►
二次结晶线的判断：任一结晶线相邻的两给元和点的连线与 该结晶线上任一点作出的切线相交则此结晶线为共晶线，反 之则为包晶线。--切线相交原则。（也可与三元不变点联系： 共晶点上相连的结晶线全为共晶线，包晶点相连的结晶线至 少有一条是包晶线）
化合物稳定性的判断：组成点在其对应的初晶区内则为稳定化 合物。
有色冶金原理
赖世斌
绪言
(1)冶金—从矿石中提取金属的过程. ► 原理—某一领域所有普遍意义的 科学道理或共同规律. ► (2)有色金属分类
►
有色 金属
稀有金属
重金属 (Cu,Pt,Zn)
ρ≈7∽11g/㎝3
轻金属 (Al,Mg) ρ<5g/cm3
(w,Ti)
在地壳中的含量丰富 只不过开发的比较晚 ,所以才叫稀有金属
有色冶金炉渣的酸碱性
► 有色冶金的酸碱性，习惯上用硅酸度表示，
有时也用碱度表示。
认识三元系图
► 简单三元系图 ► ► ►
克
如左下图所示，A，B，C 代表三种不同组元， 分别代表三种不同组元的初晶 区，边上的点（1、2、3）为 二元结晶点
三元系图的点线面
► 三元系图的点线面判断 ►
►
二次结晶线与三元不变点与基元三角形的判断
: ,
电冶金
电冶金
电热冶金 电化冶金
水溶液中
熔盐电解
电解精炼(Cu)
电沉积(Sn)
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
火法冶金
湿法冶金
优 (1)历史悠久,操作有经验; (1)对矿石的品位无特殊要求; 点 (2)生产能力大,综合回收 (2)操作温度低,劳动条件好; (3)可以直接制取化合物. 高. 缺 (1)劳动条件差,高温操作; 点 (2)空气污染严重; (3)能耗大,操作复杂; (4)对矿石品位要求较高. (1)生产能力低,反应速度 慢; (2)对设备的腐蚀性大; (3)流程长,液固分离困难.