有色金属冶金原理 火法冶金部分
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有色冶金原理
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 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 克 二元结晶点
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。
CS-C2S-C2AS三元系图分析
(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.
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
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）
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
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）
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- (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++3O2- Al2O3+O2-=2AlO2-
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 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 克 二元结晶点
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。
CS-C2S-C2AS三元系图分析
(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.
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
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）
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
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）
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- (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++3O2- Al2O3+O2-=2AlO2-
火法冶金
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。
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。 对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。
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。 对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。
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。
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。
冶金学-Zn-08-7-火法炼锌
锌冶金
3火法炼锌
3.1 火法炼锌概述 3.2 火法炼锌基本原理 3.3 火法炼锌的生产实践 3.4 锌的火法精炼
3.1 火法炼锌概述 火法炼锌是将含 火法炼锌是将含ZnO的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 到金属锌的过程。由于ZnO较难还原，所以火法炼锌必须 较难还原， 到金属锌的过程。由于 较难还原 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。还原出来的锌蒸气 经冷凝后得到液体锌。 经冷凝后得到液体锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热。 竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热。共同 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且CO2含量少， 含量少， 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且 容易冷凝得到液体锌。 容易冷凝得到液体锌。 20世纪 年代开发，60年代投入工业生产的密闭鼓风 世纪50年代开发 世纪 年代开发， 年代投入工业生产的密闭鼓风 炉炼锌(简称 炉炼锌 简称ISP)法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 简称 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含CO2含量高而锌含 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。
3.2 火法炼锌基本原理 R D* P A B Q
3.2 火法炼锌基本原理 3.2.1氧化锌的碳热还原反应基础 氧化锌的碳热还原反应基础 （ 1 ） PZn =50662Pa 的 p 线 与 aZn=1 的 Q 线 相 交 于 B 点 此时Zn的气液两相共存 （826℃），此时 的气液两相共存 ； ℃ （ 2）温度大于 ） 温度大于826℃ 生成锌蒸汽 ， 低于 ℃ 生成锌蒸汽，低于826℃生成液态锌 。 ℃ 生成液态锌。 但低温还原要求P 分压很低，难于 但低温还原要求 CO2/ PCO ≈10-3± ，且PCO 分压很低 难于 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 线相交于A点 （ 3 ） PZn=50662Pa 的 p线 PCO=50662Pa 的 R 线相交于 点 线 这是总压 总压1atm时ZnO与Zn(g)共存点； 共存点； （920℃），这是总压 ℃ 时 与 稳定； （4）总压 ）总压1atm时，温度大于 时 温度大于920℃， Zn(g)稳定 ； 温度小 ℃ 稳定； 于920℃， ZnO稳定； ℃ 稳定
3火法炼锌
3.1 火法炼锌概述 3.2 火法炼锌基本原理 3.3 火法炼锌的生产实践 3.4 锌的火法精炼
3.1 火法炼锌概述 火法炼锌是将含 火法炼锌是将含ZnO的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 到金属锌的过程。由于ZnO较难还原，所以火法炼锌必须 较难还原， 到金属锌的过程。由于 较难还原 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。还原出来的锌蒸气 经冷凝后得到液体锌。 经冷凝后得到液体锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热。 竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热。共同 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且CO2含量少， 含量少， 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且 容易冷凝得到液体锌。 容易冷凝得到液体锌。 20世纪 年代开发，60年代投入工业生产的密闭鼓风 世纪50年代开发 世纪 年代开发， 年代投入工业生产的密闭鼓风 炉炼锌(简称 炉炼锌 简称ISP)法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 简称 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含CO2含量高而锌含 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。
3.2 火法炼锌基本原理 R D* P A B Q
3.2 火法炼锌基本原理 3.2.1氧化锌的碳热还原反应基础 氧化锌的碳热还原反应基础 （ 1 ） PZn =50662Pa 的 p 线 与 aZn=1 的 Q 线 相 交 于 B 点 此时Zn的气液两相共存 （826℃），此时 的气液两相共存 ； ℃ （ 2）温度大于 ） 温度大于826℃ 生成锌蒸汽 ， 低于 ℃ 生成锌蒸汽，低于826℃生成液态锌 。 ℃ 生成液态锌。 但低温还原要求P 分压很低，难于 但低温还原要求 CO2/ PCO ≈10-3± ，且PCO 分压很低 难于 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 线相交于A点 （ 3 ） PZn=50662Pa 的 p线 PCO=50662Pa 的 R 线相交于 点 线 这是总压 总压1atm时ZnO与Zn(g)共存点； 共存点； （920℃），这是总压 ℃ 时 与 稳定； （4）总压 ）总压1atm时，温度大于 时 温度大于920℃， Zn(g)稳定 ； 温度小 ℃ 稳定； 于920℃， ZnO稳定； ℃ 稳定
第二篇 火法冶金原理 第3章 硫化矿的火法冶金 8h资料
有色冶金原理
2MeS 3O2 2MeO 2SO2 有色金属硫化矿氧化焙烧
（1）
MeS O2 Me SO2
（2）
金属硫化物直接氧化成金属的反应，这 类金属对氧和硫的亲和力都比较小，其 硫化物容易离解，而其中的硫又很容易 被空气中的氧所氧化，产生二氧化硫， 使金属得到还原。
目录 3.1 3.2
直接氧化熔炼硫化物制取金属
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
7
安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
3.1.2 硫化矿高温下五种反应类型
硫化矿的处理过程虽然比较复杂，但从硫化 矿物在高温下的化学反应来考虑，大致可归 纳为五种类型：
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
8
安徽工业大学 ·有色金属冶金系
1000.000 1500.000 2000.000
T (C)
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
12
安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
deltaG (kJ)
200.00 150.00 100.00
50.00 0.00 0
-50.00 -100.00 -150.00 -200.00
目录
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安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
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火法及湿法冶金原理及应用
火法及湿法冶金原理
熔化、溶解
• 火法冶金把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为 液体，通过物理、化学反应，从中分离出粗金属，然后再将粗金 属精炼。（干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼）
• 湿法冶金是用酸、碱、盐类等的水溶液，以物理、化学方法从矿 石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。 （浸出、净化、制备金属等过程）
• 火法：矿石-熔化-分离 • 湿法：矿石-溶解-分离
火法冶金原理
• 冶金熔体——（金属熔体，熔锍，熔渣，熔盐）（火法冶金中的 过程产物）
• 金属熔体，液态的金属或者合金，（高炉中的铁水，火法精炼得 到的粗铜液）
• 熔锍，多种金属硫化物的共熔体（Cu2S，FeS，CoS，PbS等）
• 熔渣，各种氧化物熔合成的熔体，（矿物原料中的主金属以金属 熔体或熔锍形态产出，其中的脉石成分及伴生的杂志金属则与熔 剂一起熔合成一种主要成分为氧化物的熔体，及熔渣。熔渣是一 种非常复杂的多组分体系，含有CaO，FeO，MnO，MgO，Al2O3， SiO2，Fe2O3等氧化物，少量氟化物，氯化物，硫化物）
• 熔盐，盐的熔融态液体。常见的熔盐体系由碱金属或碱土金属组 成的卤化物、碳酸盐、硝酸盐或者磷酸盐组成。熔盐不含水，具 有许多与水溶液不同的性质，如，热稳定性高，蒸气压低，黏度 低，导电性好，离子迁移和扩散速度较快，热容量高等
在冶金领域，以熔盐为介质的熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、 锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼。 这些金属由于都属于 负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解成为唯一的 或占主导地位的方法。
pH373
6.79
6.78
5.58
—
3.16 4.35
◆ 当Me2+的活度为1时，要求pH<pH；
熔化、溶解
• 火法冶金把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为 液体，通过物理、化学反应，从中分离出粗金属，然后再将粗金 属精炼。（干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼）
• 湿法冶金是用酸、碱、盐类等的水溶液，以物理、化学方法从矿 石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。 （浸出、净化、制备金属等过程）
• 火法：矿石-熔化-分离 • 湿法：矿石-溶解-分离
火法冶金原理
• 冶金熔体——（金属熔体，熔锍，熔渣，熔盐）（火法冶金中的 过程产物）
• 金属熔体，液态的金属或者合金，（高炉中的铁水，火法精炼得 到的粗铜液）
• 熔锍，多种金属硫化物的共熔体（Cu2S，FeS，CoS，PbS等）
• 熔渣，各种氧化物熔合成的熔体，（矿物原料中的主金属以金属 熔体或熔锍形态产出，其中的脉石成分及伴生的杂志金属则与熔 剂一起熔合成一种主要成分为氧化物的熔体，及熔渣。熔渣是一 种非常复杂的多组分体系，含有CaO，FeO，MnO，MgO，Al2O3， SiO2，Fe2O3等氧化物，少量氟化物，氯化物，硫化物）
• 熔盐，盐的熔融态液体。常见的熔盐体系由碱金属或碱土金属组 成的卤化物、碳酸盐、硝酸盐或者磷酸盐组成。熔盐不含水，具 有许多与水溶液不同的性质，如，热稳定性高，蒸气压低，黏度 低，导电性好，离子迁移和扩散速度较快，热容量高等
在冶金领域，以熔盐为介质的熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、 锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼。 这些金属由于都属于 负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解成为唯一的 或占主导地位的方法。
pH373
6.79
6.78
5.58
—
3.16 4.35
◆ 当Me2+的活度为1时，要求pH<pH；
金属冶炼中的火法与湿法冶金技术
贵金属回收
在金银等贵金属的提取和 回收方面，湿法冶金技术 也发挥了重要作用。
04
火法与湿法冶金技术的比较与选 择
技术特点的比较
火法冶金
通过高温熔炼、还原、精炼等工艺， 将矿石转化为金属的过程。具有工艺 简单、生产效率高、成本低等优点， 但能耗大、污染较严重。
湿法冶金
利用化学反应和分离技术，将矿石中 的金属提取出来的过程。具有能耗低 、环保效果好、适用于处理低品位矿 石等优点，但工艺复杂、成本较高。
02
高温下，矿石中的金属会与氧发生反应，生成相应的金属氧化物。通过控制反 应条件，如温度、压力和气氛，可以实现金属与杂质的分离。
03
火法冶金技术通常需要在高温熔炼炉中进行，如鼓风炉、电弧炉和转炉等。
火法冶金技术的工艺流程
准备原料
将矿石破碎、磨细，并进行预 处理，如除尘、除杂等。
熔炼
将准备好的原料加入高温熔炼 炉中，进行高温熔炼，使金属 与杂质分离。
由于火法冶金技术需要高温条件，因此对于一些熔点较高的 金属，如铁、锰、铬等，火法冶金技术是主要的提取方法。 同时，对于一些稀有和贵金属，如金、银等，也可以通过火 法冶金技术提取。
03
湿法冶金技术
湿法冶金技术的原理
湿法冶金技术原理
湿法冶金是一种利用化学反应从矿石中提取和纯化金属的过程。它主要依赖于 酸、碱、盐等化学溶剂，通过溶解、沉淀、氧化还原等反应，将金属从矿石中 分离出来。
湿法冶金与火法冶金比较
与火法冶金相比，湿法冶金具有能耗低、污染小、金属回收率高等优点，但工 艺流程较长，需要更多的设备和化学品。
湿法冶金技术的工艺流程
01
02
03
04
矿石的破碎与磨细
有色金属冶金常用方法总结
有色金属冶金常用方法总结有色金属冶金常用方法总结00制取有色金属的方法有火法冶金、湿法冶金、电冶金。
一、火法冶金火法冶金就是在利用燃料燃烧或电能产生的热或某些化学反应所放出的热的高温条件下，将矿石或精矿经受一系列的物理化学变化过程，使其中的金属与脉石或其他杂质分离，而得到金属的冶金方法。
简言之，所有在高温下进行的冶金过程都属于火法冶金。
它包括矿石准备、冶炼、精炼三个步骤。
(一)矿石准备矿石准备一般包括选矿、烧结或焙烧。
选矿是对采出的矿石采用物理或化学方法将矿物原料中的有用矿物和无用矿物或有害矿物分开，或将多种有用矿物分离开的工艺过程。
选出的精矿作为加工或冶炼的原料。
选矿方法又有重选、浮选、磁选、电选、拣选、化学选等。
烧结是将粉矿同燃料或熔剂均匀混合，经过布料器铺到带式烧结机的台车或盘式烧结机的烧结盘上，然后在1250～1300℃的温度下进行点火烧成块矿。
生产烧结矿的烧结方法主要分抽风烧结和鼓风烧结两种。
焙烧是将矿石、精矿或金属化合物在空气中不加或配加一定的物料(如炭粉、氯化剂等)，加热到低于炉料的熔点，发生氧化、还原或其他化学变化的过程。
焙烧方法有氧化焙烧、硫酸化焙烧、挥发焙烧、氯化焙烧、氯化离析焙烧、还原焙烧、氧化钠化焙烧、煅烧。
上述各种焙烧以所用设备的不同又有流态化焙烧、固定床焙烧、移动床焙烧和旋风焙烧等。
(二)冶炼冶炼实际上是采用熔炼、还原和蒸馏等方法进行金属提取或富集的过程。
火法冶炼过程中一般形成两种熔体：一种是由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣;另一种是熔锍或含有少量杂质的金属液。
冶炼一般分为还原冶炼、造锍冶炼、氧化吹炼。
还原冶炼是在高温熔炼炉内的还原气氛下进行。
加入此炉料有富矿或烧结块或球团矿，造渣用的熔剂石灰石或石英石，发热剂焦炭产生高温，也作还原剂，还原氧化铜为粗铜，或还原氧化铅为粗铅。
造锍冶炼是主要用于处理硫化铜或硫化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。
加人酸性石英石熔剂与氧生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层含主金属的熔锍，使被制取的金属在熔锍中得到富集。
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炉渣酸碱度的表示：常用硅酸度和碱度来表示。 硅酸度=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的 质量之和。 碱度=氧化钙（%质量）/氧化硅（%质量） 例题：
某铅鼓风炉还原炉渣成分为SiO2 36%、 CaO 10%、FeO 40%、 ZnO 8%。 酸性氧化物： SiO2 36 碱性氧化物： CaO 、FeO 、 ZnO 炉渣的硅酸度=
用等熔化温度曲线，可以查已知成分炉 渣的熔化温度。 熔化温度的变化是有规律的。即化合物 熔点最高，并向二元包晶点、共晶点方 向不断降低，再由二元包晶点、共晶点 向三元包晶点、三元共晶点方向降低， 三元共晶点的熔化温度最低。
第四节 熔融炉渣的结构
炉渣的结构与物理化学性能密切相关 目前难于直接测定炉渣的结构，可间接 推测。 存在两种理论：分子理论和离子理论。
第一节 概述
炉渣：熔化后称熔渣，是火法冶金的一 种产物。其组成主要来自矿石、溶剂和 燃料灰分中的造渣成分。主要是氧化物。 炉渣的作用： 主要作用是使矿石和溶剂中的脉石和 燃料中的灰分集中，并在高温下与主要 的冶炼产物金属、锍等分离。
炉渣的作用：
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在炉渣中发生金属液滴或锍液滴的沉降分离，沉降 分离的完全程度对金属在炉渣中的机械夹杂损失起 着决定性作用。 对鼓风炉这一类竖炉来说，炉内可能达到的最高温 度决定于炉渣的熔化温度。 在金属和合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的 组分相互进行反应，从而可以通过炉渣对杂质的脱 除和浓度加以控制。 在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是中 间产物。 熔渣是一种介质，在其中进行着许多极为重要的冶 金反应。金属在炉渣中的损失主要决定于这些反应 的完全程度。 在用矿热式电炉冶炼时，炉渣以及电极周围的气膜 起着电阻作用，并可用调节电极插入深度的方法来 调节电炉的功率。
2.氧化物融化后的离解
氧化物加热熔化后的离解性能与氧化物的阳离 子与阴离子之间的静电引力有关，静电引力与 阳离子和阴离子的电荷数成正比，与离子半径 和的平方成反比。 离子键分数是离子键与离子键加共价键的比值。
第五节 熔融炉渣的物理化学 性质
物理化学性质：粘度、表面张力，密度， 熔化温度，电导率等。 一、熔渣的粘度 1. 定义： P=ηF(dV)/(ds)
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 冶金炉渣 化合物的离解-生成反应 氧化物的还原 硫化矿的火法冶金 氧化物和硫化物的火法氯化 粗金属的火法精炼 熔盐电解
第一章 冶金炉渣
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 炉渣的组成 炉渣系二、三元状态图 熔融炉渣的结构 熔融炉渣的物理化学性质 炉渣的活度
32 0.36 60 1.44 16 16 16 0.10 0.40 0.08 56 71.8 81.4
第三节 炉渣系二、三元状态 图
有色金属冶金的炉渣和钢渣主要由FeO 、 CaO、SiO2三种氧化物组成。 高炉渣和电炉炼锡炉渣，铝土矿烧结熟 料等主要由CaO、Al2O3、SiO2三种氧化 物组成。 所以主要研究这两个三元系，及相关的 二元系。
一、炉渣结构的分子理论
与固态渣相似,熔渣中存在各种简单化合 物。 熔渣种只有游离化合物才能参与反应 认为熔渣是理想溶液，因而渣中游离氧 化物的活度可以用摩尔分数表示。 分子理论与熔渣间缺乏有机联系，分子 理论不能说明熔渣的电导、粘度等性能。来自二、熔渣结构的离子理论
离子理论的建立依据是 1. X射线结构分析 2. 统计热力学 3. 熔渣的物理化学性质的研究。
四、熔渣的热含量
单位重量的炉渣由298K加热到指定温度 时所吸收的热量为炉渣的热含量。
第六节 熔渣的活度
活度：有效浓度 活度=浓度×活度系数 活度的测量：化学平衡法 电动势法 活度的计算：
2. 熔渣的粘度与成分和温度的关系。
二、熔渣的密度
固体渣的密度可近似地有组成炉渣的氧 化物的密度用加和法计算。
三、熔渣的表面张力
熔渣的表面张力与组成炉渣的离子间相互作用 能有关，可哟离子的静电位来描述。 熔渣中静电位小的离子将被静电位大的离子排 斥到熔渣表面，使表面质点的配位数趋向饱和， 表面过剩能量降低，因而可降低熔渣的表面张 力，这种物质就是表面活性物质。 温度升高，表明活性物质的的作用减弱，表面 张力增加。
有色金属冶金基础 （火法冶金部分）
绪言
有色金属：除铁、锰、铬以外的金属。 有色金属冶金原理的任务：研究和确定各种 有色金属冶金过程所遵循的具有普遍意义的 内在规律，从而为发展新工艺和改造老工艺 以及为有预见性地控制现有生产生产提供理 论依据。 回答三个问题： 1. 过程进行在原则上是否可行。 2. 过程以什么速度进行。 3. 过程何时停止或达到平衡。
CaO-SiO2 二元系
FeO-SiO2二元系
三元系的组成表示法 • 浓度三角形 • 浓度三角形的性质 等含量规则 等比例规则 背向规则 直线规则
CaO-AlO-SiO三元系
是铝冶金、锡冶金、高炉炉渣和各种硅酸盐材 料（水泥、玻璃、陶瓷）的基本状态图。 体系基本情况： 简单化合物三个：S、C、A 二元化合物十个：其中稳定5个 不稳定5个 三元化合物2个：稳定化合物钙长石CAS2和钙铝 黄长石C2AS。
第二节
炉渣的组成
炉渣的组成极为复杂。常由5-6种氧化 物组成。最多的氧化物一般为三种，占 炉渣总量的80%以上。
炉渣按组成可分三类： 1. 碱性氧化物：CaO、MnO、FeO、MgO等。这 类氧化物能提供氧离子O2-。CaO=Ca2+ + O22. 酸性氧化物：SiO2、P2O5等。这类氧化物能 吸收氧离子而形成洛合阴离子。 SiO2+O2=SiO423. 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而呈碱性， 在碱性氧化物过剩时，则会吸收氧离子形成 洛合阴离子而呈酸性。 Al2O3=2Al3+ + 3O2Al2O3 + O2- = 2AlO2-
CaO-AlO-SiO三元系
共有15个化合物，故有15个初晶液相面。 二元共晶点8个（E） 二元包晶点5个（P） 二元共晶线23条 二元包晶线5条 三元共晶点8个 三元包晶点7个
切线规则：用于判断是共晶线还是包晶 线。即在曲线上任一点作切线，该切线 必与两平衡固相的组成点的联线或延长 线相交，与联线相交的是共晶线，与延 长线相交的是包晶线。
相率 F=c-φ+2 f——自由度数：即在温度、压强、组分浓 度等可能影响体系平衡状态的诸变量中， 可以在一定范围内任意改变而不会引起 旧相消失或新相产生的独立变量的数目。 c——独立组元数：即构成平衡体系所有各 相组成所需要的最少组分数。 Φ——相数：
Al2O3-SiO2二元系
CaO-Al2O3二元系
离子理论的要点
1. 熔渣完全由阳离子和阴离子组成，阳离
子和阴离子所带电荷总量相等，故熔渣 本身不带电。 2. 与晶体相同，熔渣中每个离子周围都是 异号离子。 3. 电荷相同的离子和邻近离子的相互作用 力完全相等，与离子种类无关。
1.纯氧化物的结构
主要是SiO2，CaO，FeO。 鲍林第一定律：在阳离子周围形成一个 阴离子多面体，阳离子和阴离子半径之 和决定阳离子和阴离子之间距离，而配 位数取决于半径比。 鲍林第二定律：在一配位结构中，公用 的边、公用面的存在，会降低这一结构 的稳定性。