第十章高温分离提纯过程
10.0 概述
一、火法精炼的目的
•除去有害杂质，生产出具有一定纯度的金属；
→当金属中的杂质含量超过一定限度时，其物理、化学和机械性能会发生变化。
•生产出含有各种规定量的合金元素的金属，使其具有一定的物理、化学和机械性能；
如合金钢的生产
•回收其中具有很高经济价值的稀贵金属“杂质”。
如：粗铅、粗铜中的金、银及其他稀贵金属。
二、火法精炼的基本原理
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异
•形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
•或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留下来。
三、火法精炼的基本步骤
•用多种（化学的或物理的）方法使均匀的粗金属体系变为多相（一般为二相）体系；
•用各种方法将不同的相分开，实现主体金属与杂质的分离。
四、火法精炼的基本体系
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异
•
五、火法精炼方法
•化学法基于杂质与主金属化学性质的不同，加入某种反应剂使之形成某种难溶于金属的化合物析出或造渣。
•物理法基于在两相平衡时杂质和主金属在两相间分配比的不同。
→利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精炼（区域熔炼）。
→利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金属蒸发过程中，其易蒸发的组份将主要进入气相，与难蒸发组分分离——蒸馏精炼、升华精炼。
•
10.1 氧化精炼
10.1.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化反应的机制
•1、[A]与空气中的O2直接反应
[A] + 0.5O2 = AO（反应10-1）
AO为独立的固相或熔于熔渣中。
这种反应机制的机率很小。
•2、主金属Me首先被氧化成MeO，MeO（包括人工加入的MeO）进而与杂质[A]反应（或进入熔渣后与杂质反应）：
[A] + (MeO) = (AO) + Me（反应10-2）
•3、MeO扩散溶解于主金属中并建立平衡，后者再将[A]氧化：
2[Me] + 2[O] ←→2(MeO)（反应10-3）
[A] + [O] = (AO)（反应10-4）
总反应：[A] + (MeO) = (AO) + [Me]
10.1.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自由能变化
•在氧化精炼条件下，杂质元素及氧都是作为溶质处于主金属的熔体（溶液）中；
•在研究熔体（溶液）中的化学反应时，其溶质的标准态不一定采用纯物质；
•为研究熔体中化学反应的热力学，须计算在指定标准状态下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化?rG□：
[A] + [O] = AO
[A]，[O] ——金属熔体中的A和氧
•△rG□与主金属熔体（溶剂）的种类、以及所采用的标准态有关。
铁溶液中杂质的氧化
•当A和氧均为处于铁液中的溶质时，其标准态采用符合亨利定律、质量浓度为1%的溶液；
假定生成物AOn为纯物质时；
•氧化反应的△rG□–T关系（图10-1）；
→铁液中△rG□与△rG*（图7-2）数值上有很大差异；
→但二者存在着类似的规律性；
→各元素的顺序亦大体相同。
•
•在给定的标准状态下，△rG□–T 线位于主金属氧化物的△rG□–T 线以下的元素，都能被主金属氧化物氧化。
如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。
•在生成的氧化物均为纯物质（活度为1）的情况下，铁液中△rG□–T 线位置愈低的元素愈易被氧化除去；
→当有多种杂质同时存在时，则位置低者将优先氧化；
例如，在铁液中硅将比铬优先氧化。
→某些△rG□–T 线发生交叉。
例如，当温度超过1514K，碳比铬优先氧化——去碳保铬。
•标准状态下，△rG□–T 线位于主金属氧化物△rG□–T 线以上的元素在氧化精炼时将不能除去。
如钢液中Cu、Ni、W、Mo等合金元素不会氧化。
•实践中可采取措施改变反应物或生成物的活度。
→例如，标准状态下，单纯利用（FeO）的氧化作用，不可能去杂质磷。
→若造碱性渣，使生成的P2O5发生反应：
P2O5 + CaO = CaO·P2O5
降低P2O5的活度，则可在炼钢过程中脱除部分磷。
•粗铜的氧化精炼
→能除去Al、Si、Zn、Fe、In、Sn、Co、As、Sb、Co、Pb等；
→造碱性渣可除去部分As、Sb等杂质。
•粗铅的氧化精炼
→能除去Sn、As、Sb等杂质；
→加入NaOH造碱性渣，可大幅度提高除杂效果。
•
10.1.3 氧化精炼过程的热力学分析
一、生成熔渣或固体产物的氧化精炼过程
•
当γ0值未知，但已知给定温度下杂质的溶解度时，可求得熔体中杂质平衡浓度的近似结果。例如，已知1200℃时，铁在铜中溶解度为5%（质量），换算成摩尔分数为0.056。
已知饱和溶液中溶质的活度与其纯物质相同，即在铁饱和的铜液中，aFe = 1，故γ[Fe] = 1/0.056 = 17.8
假设在一定的浓度范围内，活度系数不随浓度而变，即在稀溶液中γ[Fe] = = 17.8
故平衡时铜液中铁的平衡浓度为：
x[Fe] = 1/(17.8*4.57*103) = 1.22*10-5
•2、影响氧化精炼过程除杂效果的因素
1）温度
◆金属中许多杂质的氧化过程为放热过程。
→升高温度对精炼除杂反应不利。
◆炼钢过程中硅、锰、铬、磷氧化反应的平衡常数（表10-2）随温度升高而减小。
→升高温度不利于这些杂质的氧化。
◆杂质锑在铅氧化精炼过程中的行为与此类似（图10-2）。
→渣含锑相同时，随着温度升高，铅中锑含量增加。
2）熔渣的成分
◆渣的酸碱度影响渣中氧化物的活度。
◆当生成的杂质氧化物为酸性（如SiO2，P2O5等）时，则在碱性渣中其活度小，有利于其除去。→例如，粗铅氧化精炼除砷、锑时，加入Na2CO3或硝石，使氧化产物As2O3等进一步反应成砷酸钠以降低其活度。
As2O3 + 3Na2CO3 = 2Na3AsO3 + 3CO2
→炼钢过程中，磷在渣相和铁液中的L'P与渣中SiO2含量有关（图10-3）。降低SiO2、提高CaO 含量，L'P大幅增加。
◆当杂质氧化产物为碱性氧化物时，则炉渣应保持为酸性。
◆渣中主金属氧化物（MeO）的活度对氧化精炼有重大影响。
→如，炼钢时提高铁液中FeO的活度，相应地提高了铁液中氧的活度，故有利于提高L'A 。→例如炼钢过程中L'P值与渣中FeO含量由关（图10-4）。
→但FeO含量太高时，渣中磷酸盐的稳定性反而降低，不利于脱磷。
3）金属相的成分
金属相的成分将影响杂质A的活度系数f[A]。
如铁液中C、Si、P、Al等对硫活度的相互作用系数均为正值。
→它们的存在使铁液中硫的活度系数增大，有利于脱硫。
4）杂质的性质
杂质A氧化反应的△fG*或△rGθ值愈负，则K'A值愈大，愈有利于其除去。
二、生成气体产物的氧化精炼过程
•1、氧化精炼脱碳（或加碳脱氧）
◆典型的脱碳过程——铁液中的脱碳反应：
2[C] + O2 = 2CO
[C] + (FeO) = CO + Fe
[C] + [O] = CO （反应10-6）
◆利用反应10-6，可从高氧含量金属中脱氧——加碳脱氧。
◆在钽、铌等金属的高温真空精炼时，利用反应10-6：
→加入钽（铌）的氧化物，除去金属中过剩的碳；
→当金属中氧过量时，适当加入碳化物除氧。
脱碳（或脱氧）过程中最终产品中残留碳（或氧）量
◆金属脱碳反应的平衡常数：
◆在PCO一定的情况下，金属中残余氧和碳浓度之积为常数。
——钢液脱碳过程中%[O]与%[C]的关系（图10-5）。
◆残余氧和碳浓度之积与PCO值成正比。
→为降低碳含量，则应降低PCO（如真空脱碳）或适当提高残余氧含量。
→为了降低氧含量，则可适当提高碳含量。
PCO的计算：
◆CO气泡的形成应克服气相压力、钢液及熔渣层的静压力以及形成气泡所需的表面能。
◆在钢液与炉底耐火材料界面上，气泡内的CO分压为：
PCO ——气泡内的CO分压，Pa；
P气——炉气的压力，1.01325×105Pa；
ρm、ρs ——分别为钢液及熔渣的密度，kg/m3；
Hm、Hs ——分别为钢液层及熔渣层的厚度，m；
σ ——钢液的表面张力，N/m；
r ——气泡的半径，m；
g —— 9.81m/s2，重力加速度。
◆当气泡的半径r≥10-3m时，2σ/r ≤2600Pa；
当Hs<0.15m时，Hsρsg<4500Pa；
◆相对于大气压力及钢液静压力，可忽略2σ/r和Hsρsg两项。
2）钽、铌真空烧结（或熔炼）的脱碳或脱氧
◆钽粉除碳——加入Ta2O5，在高温真空下处理。
钽粉除氧——加入TaC，在高温真空下处理。
◆高温真空处理的基本反应：
[O] + [C] = CO(g)
◆对于钽（1900~2100℃）：
(%[C])(%[O])
= ( PCO/Pθ)/[2.83*104exp(-3.25*104/T)] （式10-8）对于铌（1600~2000℃）：
(%[C])(%[O])
= ( PCO/Pθ)/[1.1*105exp(-3.35*104/T)] （式10-9）
•
10.2 硫化精炼
•硫化精炼的基本原理与氧化精炼相似。
•常用于铅、锡、锑等粗金属中铜、铁的脱除。
→铜和铁对硫的亲和势较铅、锡、锑等大。
•粗铅、粗锡硫化精炼除铜、铁的基本反应：
Pb(l) + S = [PbS]
[PbS] + 2[Cu] ( 或[Fe]) = Cu2S(s) (或FeS(s)) + Pb(l)
Sn(l) + S = [SnS]
[SnS] + 2[Cu]( 或[Fe]) = Cu2S(s)( 或FeS(s)) + Sn(l) •粗锑硫化精炼除铜、铁的基本反应：
2Sb(l) + 3S = [Sb2S3]
[Sb2S3] + 6[Cu] = 3Cu2S(s) + 2Sb(l)
[Sb2S3] + 3[Fe] = 3FeS(s) + 2Sb(l)
10.3 熔析与凝析精炼
一、基本原理
•粗金属在熔化（或凝固）的过程中杂质在固相和液相的平衡浓度不同。
•从均匀的熔体中开始凝固时，首先析出不同组成的固体。
二、熔析精炼的基本步骤
•在均匀的合金中产生多相体系（液体+液体、液体+固体）；
产生多相体系可以用加热、缓冷等方法。
•所产生的两相按比重不同而进行分层。
→如果分层为二液相则分别放出；
→如果分层为固体和液体，则利用漏勺、捞渣器等使两相分离；
→或者使液体沿着炉底斜坡徘出炉外，而固体则仍留于炉底上，从而使二相分离（如粗锡熔析除铁）。
三、熔析精炼的类型
•1、冷却凝析精炼
将具有二元共晶型的液态粗金属熔体缓慢冷却到稍高于共晶温度，杂质以固体（或固溶体）析出并浮于金属熔体的表面上，使固相与液相分离。
•2、加热熔析精炼
将具有二元共晶型的固态粗金属加热到稍高于共晶温度，杂质含量接近共晶组成的熔体，沿倾斜的炉底流出，而杂质仍留在固相中。
四、熔析精炼的应用
•1、熔析精炼对二元系的要求
→杂质与主体金属熔点相差较大；
→共晶点（三相点）的组成应非常靠近主金属一侧；
→共存相应该易于分离。
液–固相的比重差应较大，
液相的粘度较小。
•2、适宜采用熔析精炼的二元系
Cu－Pb系（粗铅除铜）、Pb－Ag系（粗铅除银）、
Sn－Pb系（粗锡除铅）、Zn－Pb系（粗锌除铅）、
Zn－Fe系（粗锌除铁）、Sn－Fe系（粗锡除铁）。
贵金属合金的分离提纯步骤： 对含有八种贵金属的合金的精炼处理工艺：金、银、铂Pt、钯Pd、铹Rh、铱Ir、锇Os、钌Ru： 像通常处理这些多种有价金属的方法一样,湿法化学提取已经得到肯定,这里介绍的是用其它方法提取它们,这里有各种类型的、能完成它们的实用仪器装置; 步骤1、用王水一份硝酸三份盐酸溶解物料,把溶液煮沸至粘稠状,每加入盐酸后进行蒸发,反复三次; 步骤2、用3－4体积的水稀释最后的蒸残物并过滤,过滤后的残渣是铱、钌、铑、锇、氯化银,原有溶液含铂、钯和金; 步骤3、使SO2气体通过含铂、钯和金的溶液,沉淀褐色金粉;过滤溶液、水洗、干燥,把金沉淀物放置一旁以备提纯; 步骤4、除去金的溶液含有铂、钯;加入氯化铵饱和溶液到母液中,使铂呈氯铂酸铵橙色沉淀物沉下;将其过滤、洗涤,放置一旁以备还原成海绵铂; 步骤5、这时此溶液只含有钯,加氯酸钠结晶物到溶液中,将钯沉淀成红色粉末状的氯钯酸铵;将其过滤、洗涤,放置一旁以备还原成海绵钯;另一种方法是用DMG－二甲基乙醛,丁烷二肟沉淀钯 此时溶液已无有价成分,经点滴试验后将其弃去;它将表明,不管沉淀怎样完全,铂都是微量;
步骤6、用王水浸出的铱、钌、铑、锇、氯化银的残渣加铅再进行熔炼, 步骤7、制成颗粒并在硝酸中溶解铅熔化物,然后稀释此溶液并进行过滤;过滤后的残渣是铱、钌、铑、锇;滤液中的银离子用盐酸或食盐使其沉淀成氯化银;从溶液中过滤出氯化银,经洗涤、干燥,将它放在黑暗处,直到用置换法或火法还原法将它还原成金属银,再进行电解精炼;溶液经点滴试验后弃去; 步骤8、将步骤7中的残渣用硫酸氢钠进行熔炼,在铸铁研钵中研碎熔化物,放入水溶解;此时铑在水中被提取,铱、钌、锇是从在水中的残渣中提取;过滤出残渣并在过滤器上洗涤,取出搁置一旁;将含有铑的溶液及洗涤水放入洁净的烧瓶中; 步骤9、把2％的氯化钡溶液加到用水提取的含铑离子的溶液中并加热,应有沉淀物产生;将溶液与沉淀物加热煮沸几分钟; 步骤10、使溶液及沉淀物冷却,送入过滤器过滤沉淀物并洗涤;洗涤时,首先用热水和氯化钡溶液,然后用蒸馏水洗涤; 步骤11、将沉淀物标有1的沉淀物转入洁净的烧瓶中,把1体积的盐酸和3体积蒸馏水的溶液加入其中,在加热至沉淀物全部溶解为止; 步骤12、当沉淀物溶解在溶液后升温至沸腾,这时把硫化氢气体缓慢通过溶液,将使铑以硫化铑的形式沉淀;这个沉淀过程要35－50min才能完成; 步骤13、立即送过滤器过滤出硫化铹,用稀的氯化铵溶液洗涤; 步骤14、干燥后在低温下灼烧还原硫化铑为金属铑,在氢气中冷却;
铅锌矿浮选工艺流程 铅锌矿是一种重要的金属矿石，其浮选工艺流程是将这种矿石中的有用矿物与杂质通过浮选方法分离开来。下面将详细介绍铅锌矿的浮选工艺流程。 首先，铅锌矿在矿山中经过采矿过程得到矿石，这些矿石需要经过破碎和磨矿的过程将其变成适合浮选的粒度。然后，将矿石送入浮选机械，经过颗粒矿浮选机理将其中的有用矿物与杂质分离。 在浮选的过程中，需要添加一些药剂来改变矿石中矿物和杂质的浮选特性。一般来说，先添加捕收剂，比如黄原胶，来增加有用矿物与气泡的结合能力。然后，添加起泡剂，比如黄原胶、二甲基二硫基草酸盐，来产生气泡，使有用矿物与气泡结合并上浮。 在浮选过程中，气泡在浮选槽中形成并上升，将有用矿物带上来。然后，通过调整浮选槽的水流速度和气泡大小，使有用矿物上浮到矿浆的表面，形成浮选精矿。而杂质和未结合的颗粒矿物则沉入底部，形成浮选尾矿。 接下来，将浮选精矿进行脱水和脱硫的处理。一般来说，浮选精矿含有一定的水分和硫化物，需要通过脱水和脱硫的过程去除。脱水可以采用离心机和过滤机进行，将水分去除后得到干燥的浮选精矿。脱硫可以采用氧化法和还原法进行，将硫化物转化为氧化物或硫酸盐，以降低尾矿中的硫含量。
最后，将干燥的浮选精矿进行炼制和提纯处理，得到最终的铅和锌金属产品。炼制过程中主要包括熔炼和精炼。熔炼将铅锌精矿加热熔化，将其中的杂质和氧化物去除，得到铅锌合金。精炼则通过进一步的处理，如蒸馏和电解，将铅锌合金分离为纯铅和纯锌。 综上所述，铅锌矿的浮选工艺流程包括矿石的破碎和磨矿、浮选机械的操作和调整、浮选精矿的脱水和脱硫以及最后的炼制和提纯处理。通过这些步骤，可以将有用矿物与杂质进行有效分离，实现铅锌矿石的资源利用。
第一篇冶金熔体 第一章冶金熔体概述 1。什么是冶金熔体？它分为几种类型？ 在火法冶金过程中处于熔融状态的反应介质和反应产物（或中间产品）称为冶金熔体.它分为:金属熔体、熔渣、熔盐、熔锍。 2.何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用. 熔渣是指主要由各种氧化物熔合而成的熔体。 冶炼渣主要作用在于汇集炉料中的全部脉石成分,灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物分离。 精炼渣主要作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化物,使之与主金属分离。 3.什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？ 富集渣:使原料中的某些有用成分富集与炉渣中,以便在后续工序中将它们回收利用。 冶炼渣：汇集大部分杂质使其与熔融的主要冶炼产物分离。 4.试说明熔盐在冶金中的主要应用。 在冶金领域,熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼。熔盐还在一些氧化物料的熔盐氯化工艺以及某些金属的熔剂精炼法提纯过程中广泛应用。
第二章冶金熔体的相平衡图 1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律. X ：A 10% ，B 70% ，C 20% ; Y ：A 10% ，B 20% , C 70％; Z ：A 70％，B 20% ，C 10％； 若将3kg X 熔体与2kg Y 熔体和5kg Z 熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。 2.下图是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图 （1）写出各界限上的平衡反应 （2）写出P、E两个无变点的平衡反应 (3)分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线.
3.在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律？ 答:1 背向规则 2杠杆规则 3直线规则 4连线规则 5 三角形规则 6重心规则 7切线规则 8共轭规则等 第三章冶金熔体的结构 1。熔体远距结构无序的实质是什么? 2.试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。 3.简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么? 第四章冶金熔体的物理性质 1。什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度? 解:熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。熔渣的熔化性温度是指黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度。 2.实验发现,某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。你认为这是什么原因引起的？应采取何种措施降低铅的损失？ 解;当金属熔体与熔渣接触时,若两者的界面张力太小，则金属易分散于熔渣中,造成有价金属的损失，只有当两者的界面张力足够大时，分散在熔渣中的金属微滴才会聚集长大,并沉降下来，从而与熔渣分离。 造成该厂铅损失的原因是因为鼓风炉炉渣与铅熔体两者界面张力太小，采取的措施为调整炉渣的组成。
了解有色金属的生产过程从选矿到冶炼 有色金属是指除了铁和钢之外的金属，如铜、铅、锌等。这些金属在现代工业中扮演着重要的角色。了解有色金属的生产过程，从选矿到冶炼，对于理解这些金属的生产和应用具有重要意义。本文将介绍有色金属的生产过程，包括选矿、矿石破碎、浮选、精矿处理和冶炼等步骤。 一、选矿 选矿是从原矿石中分离出有用矿物的过程。各种矿石中的有用矿物含量很低，同时还含有大量的杂质，如土壤、石灰石和其他金属。选矿的目的是提高有用矿物的含量，并分离出杂质。 选矿的方法有多种，如重选、浮选、磁选和电选等。其中，重选是通过颗粒大小和密度的差异来实现矿石的分离；浮选是利用有色金属矿石和水的浮力差异，将有色金属分离出来；磁选是利用磁性差异来分离矿石；电选是利用导电性差异将矿石分离出来。选矿的方法根据不同的矿石性质和矿石中有色金属的种类和含量而定。 二、矿石破碎 矿石破碎是将原矿石从大块破碎成小颗粒的过程。通常，原矿石较大，需要经过破碎设备如颚式破碎机、圆锥破碎机等进行破碎。矿石破碎的目的是使矿石颗粒足够小，以便进行后续的选矿和冶炼。 三、浮选
浮选是将经过破碎的矿石放入浮选机中，通过气泡的作用分离出有用矿物的过程。浮选机通常包括搅拌装置、气泡产生装置和矿浆槽等组成部分。在浮选过程中，搅拌装置将矿浆搅拌均匀，气泡产生装置在矿浆中注入气体，气泡与矿石中的有用矿物发生作用，使其上浮到浮选液面上，然后收集和处理。 四、精矿处理 精矿处理是将浮选得到的矿石进一步处理，提高有色金属的纯度。精矿处理的方法有多种，如氧化焙烧、炉渣处理和电解精炼等。 氧化焙烧是将矿石在高温和氧气的作用下进行氧化反应，使其中的杂质和有毒物质被氧化转化为易于处理的形式。炉渣处理是通过加入一定的草酸、石灰石等化学物质，将矿石中的杂质和非金属物质转化为易于分离的渣滓。电解精炼是将精矿浸入电解槽中，通过电解反应将有色金属分离出来。 五、冶炼 冶炼是将经过精矿处理的矿石在高温下进行物理或化学反应，从中提取出有色金属。常见的冶炼方法包括火法冶炼和湿法冶炼。 火法冶炼是将矿石与焦炭或其他还原剂一起放入冶炼炉中，经过高温反应使金属与氧化物发生还原反应，从中提取出有色金属。湿法冶炼是将矿石浸入溶液中，利用溶液中的化学物质与矿石中的金属发生反应，从中提取金属。
贵铅的工艺流程 一、原料准备 贵铅的工艺流程首先需要准备好原料。原料主要包括贵铅矿石、石灰石和煤炭。贵铅矿石是从矿山中开采得到的，经过破碎、磨矿等处理后得到矿石粉末。石灰石是用于调节矿石中的酸碱度，煤炭则用作还原剂。 二、矿石焙烧 矿石焙烧是贵铅工艺流程的第一步。将矿石粉末放入焙烧炉中，通过高温热解使矿石中的贵金属分离出来。焙烧过程中，由于矿石中的硫化物会产生大量的二氧化硫，因此需要进行脱硫处理。 三、矿石浸出 矿石焙烧后，将得到的焙烧渣浸入酸性溶液中进行浸出。浸出过程中，贵金属会与溶液中的氯化铅反应生成氯铅络合物，从而实现贵金属的转移。浸出结束后，得到的浸出液中含有黄金、银等贵金属。 四、贵金属沉淀 将浸出液中的贵金属通过还原、沉淀等处理方法分离出来。首先，将浸出液中的贵金属络合物加入还原剂，使贵金属还原成金属形态。然后，通过控制溶液的酸碱度和温度，使贵金属以固体形式沉淀下来。
五、贵金属精炼 贵金属沉淀后，需要进行精炼处理以提高贵金属的纯度。精炼的方法有很多种，常用的包括电解精炼、火法精炼等。电解精炼是利用电解方法将贵金属从阳极上析出，火法精炼则是通过高温熔炼将贵金属从其他杂质中分离出来。 六、尾矿处理 在贵铅的工艺流程中，尾矿处理是必不可少的环节。尾矿是指工艺过程中产生的废弃物，其中含有一定的有害物质。为了保护环境，需要对尾矿进行处理。常见的尾矿处理方法有浮选、过滤、干燥等，以将有用物质从尾矿中回收利用，并使尾矿排放符合环境排放标准。 七、贵金属产品制备 经过精炼处理后，得到的贵金属可以制备成各种贵金属产品。例如，经过加工和铸造，黄金可以制成金条、金币等；银可以制成银饰品、银器等。根据市场需求，贵金属产品的制备方式和形态有所不同。 八、质量检验 在贵金属产品制备完成后，需要进行质量检验。质量检验的目的是验证贵金属产品的纯度和质量是否符合标准要求。常用的检验方法有化学分析、质谱分析等。只有通过质量检验合格的贵金属产品才能进入市场流通。 九、包装和出库
火法冶金技术 火法冶金技术 一、概述： 火法冶金技术是一种通过高温熔炼和还原来提取金属的方法。它是一 种古老的冶金技术，可以追溯到公元前3000年左右的青铜时代。随着时间的推移，火法冶金技术得到了不断改进和完善，成为现代冶金工 业中不可或缺的一部分。 二、基本原理： 火法冶金技术利用高温将矿石中的有用物质分离出来。在这个过程中，矿石被加热到高温，并且与还原剂接触，使有用物质被还原成为金属 或者合金。在这个过程中，还原剂可以是碳、氢气、焦炭等物质。 三、火法冶金技术分类： 1. 熔融还原法：这种方法将矿石加入到高温下的反应器中，并且与还 原剂接触。在这个过程中，有用物质被还原成为金属或者合金，并且 从反应器底部排出。
2. 熔融氧化法：这种方法将有用物质暴露在高温下的氧化气氛中。在 这个过程中，有用物质被氧化成为金属或者合金，并且从反应器底部 排出。 3. 熔融转炉法：这种方法是一种特殊的熔融还原法，其使用转炉来加 热和混合原料。 4. 熔盐电解法：这种方法利用高温下的电解作用来分离有用物质。在 这个过程中，有用物质被电解成为金属或者合金，并且从反应器底部 排出。 四、火法冶金技术应用： 火法冶金技术广泛应用于提取铜、铁、锌、铅等金属。其中最常见的 应用是提取铜。在这个过程中，铜矿经过浸出和萃取后被转化为纯铜，并且通过火法冶金技术得到最终产品。 五、火法冶金技术的优点和缺点： 1. 优点：火法冶金技术可以处理大量的矿石，并且可以处理低品位的 原料。此外，它也可以处理包含多种有用物质的复杂矿石。
2. 缺点：火法冶金技术需要大量能源来维持高温，因此它的能源消耗非常高。此外，火法冶金技术也会产生大量的废弃物和污染物，对环境造成严重影响。 六、火法冶金技术的发展趋势： 随着环保意识的增强，火法冶金技术已经逐渐被取代。现代冶金工业更加注重环保和可持续性发展。因此，新型的绿色冶金技术正在得到广泛关注和应用。这些新型技术包括氧化还原过程、电解过程、生物浸出等方法。 七、结论： 火法冶金技术是一种古老而有效的提取金属的方法。它在现代工业中仍然有着广泛的应用。然而，随着环保意识的增强，新型绿色冶金技术将逐渐取代传统的火法冶金技术。
炼铅加碱的作用原理 炼铅加碱的作用原理是通过加入碱性物质来促使铅与杂质产生化学反应，从而使杂质转化为可溶性化合物，从铅矿中分离出去。该方法常用于提取自然界中含有铅的矿石，如铅矿石、黄铅矿等。 炼铅加碱的过程可以分为以下几个步骤： 1. 选矿：首先需要从矿石中分离出含有较高铅含量的部分，一般通过粉碎、浮选等方法进行。这一步是为了提高后续处理步骤的效率。 2. 破碎：将选矿后的石料进一步破碎成适当的颗粒大小，以便于后续的炼铅过程。 3. 烧结：将石料进行烧结处理，使其在高温下发生变化，其中含有的硫和铁等杂质会生成相应的氧化物。这一步骤可以降低硫和铁等杂质对铅的影响。 4. 加碱：将炼铅炉中的石料与碱性物质（一般为碳酸钠和氧化钠）混合，通过化学反应将杂质转化为可溶性化合物。在加碱的同时，还会添加一定量的石灰（氧化钙）和焦炭等还原剂。碱性物质和还原剂的添加能够提供足够的热量和还原力，促使杂质的转化和铅的分离。 5. 氧化还原反应：在高温下，加碱与石料中的杂质反应生成可溶性的硫化物、
氯化物、镉酸盐等化合物。同时，焦炭等还原剂与氧化物反应生成气体，如二氧化碳和一氧化碳，这些气体将产生的化合物从炉中带出。 6. 过滤和分离：经过炼铅炉处理后的物料通过过滤器进行固液分离，得到含有铅的溶液。固体部分经过洗涤、干燥等处理后作为废渣处理。 7. 电解：将得到的铅溶液进行电解，通过阳极氧化得到氧化铅。经过纯化和电积，得到纯净的金属铅。 炼铅加碱的原理是基于不同化合物的溶解度差异和氧化还原反应的促进作用。在高温条件下，通过加碱和还原剂的作用，能够使铅矿石中的不锈钢矿物转化为可溶性化合物，并通过溶液的过滤和分离得到含有铅的溶液。通过后续的电解和纯化过程，可以获得高纯度的金属铅。 炼铅加碱的方法具有操作简便、效率高、成本较低等优点，被广泛应用于工业生产中。同时，这种方法也能减少环境污染，有效处理和回收杂质。然而，需要注意的是，炼铅加碱的过程中产生的废渣需要经过特殊处理，以免对环境造成负面影响。
拜耳法和烧结法和联合法 拜耳法、烧结法和联合法是工业上常用的三种矿石提炼方法。下面将分别介绍这三种方法的原理和应用。 一、拜耳法 拜耳法是一种通过高温熔炼矿石，使金属氧化物还原为金属的方法。它的原理是利用金属氧化物的热力学性质，在高温下与还原剂反应，生成金属和废气。该方法广泛应用于铜、铅、锌等金属的提炼过程中。 拜耳法的具体步骤如下： 将含有金属氧化物的矿石与还原剂一起放入反应炉中，并加热至高温。在高温下，金属氧化物与还原剂发生反应，生成金属和废气。然后，通过冷却和过滤等处理，将金属分离出来。最后，对废气进行处理，以减少对环境的影响。 拜耳法的优点是操作简便，适用于大规模工业生产。然而，由于该方法需要高温和大量能源，存在能源消耗大、环境污染等问题。 二、烧结法 烧结法是一种通过将矿石加热至高温，使其颗粒结合形成块状物的方法。它的原理是利用矿石中所含金属的熔点较低，通过加热使其熔融，并与其他颗粒结合成块。该方法广泛应用于铁、锰等金属的提炼过程中。
烧结法的具体步骤如下： 将矿石粉末与添加剂混合，并通过压制成形，形成块状物。然后，将块状物放入烧结炉中，加热至高温。在高温下，矿石中的金属熔融，并与其他颗粒结合成块。最后，通过冷却和处理，将金属分离出来。 烧结法的优点是操作简单，适用于大规模生产。然而，由于该方法需要高温和大量能源，存在能源消耗大、环境污染等问题。 三、联合法 联合法是一种将拜耳法和烧结法结合运用的提炼方法。它的原理是综合利用拜耳法和烧结法的优点，以提高提炼效率和降低能源消耗。联合法的具体步骤如下： 将含有金属氧化物的矿石与还原剂一起放入反应炉中，并加热至高温。在高温下，金属氧化物与还原剂发生反应，生成金属和废气。然后，将得到的金属氧化物与其他添加剂混合，并通过压制成形，形成块状物。最后，将块状物放入烧结炉中，加热至高温，使金属熔融并与其他颗粒结合成块。通过冷却和处理，将金属分离出来。 联合法的优点是综合了拜耳法和烧结法的优点，提高了提炼效率和降低了能源消耗。然而，由于该方法仍然需要高温和大量能源，仍存在能源消耗大、环境污染等问题。
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金属相分离形式 金属相分离是指将合金中的不同金属成分通过物理或化学方式分离出来，以获得纯净的金属材料的过程。这种方法被广泛应用于各类金属材料的提纯和回收利用中，具有重要的意义。 一种常见的金属相分离方法是通过熔融法进行。在这种方法中，将合金加热至其熔点以上，使其熔化成液态，然后通过冷却使其重新凝固。由于不同金属在熔点和凝固过程中的行为差异，可以通过控制温度和冷却速度，使不同金属的相分离发生。 在熔融法中，常用的分离手段是通过差别熔点进行分离。不同金属的熔点差别较大，因此可以通过控制熔化和凝固的温度，使其中一个金属先熔化或先凝固，从而实现分离。例如，对于铜和锌的合金，可以通过加热至铜的熔点，使铜先熔化，然后通过温度调控使锌保持在固态，从而将铜和锌分离开来。 另一种常见的金属相分离方法是化学分离法。这种方法是通过针对不同金属的特性和反应性，利用化学反应将其中一个金属转化成溶液或气体状态，然后通过物理或化学手段将其分离出来。例如，对于铜和铅的合金，可以通过加入硫酸来与铅发生反应，生成硫酸铅，然后通过滤网或沉淀法将硫酸铅分离出来，从而实现铜和铅的分离。金属相分离还可以通过电化学方法进行。这种方法利用不同金属在电场作用下的电极位移差异，通过电解或电沉积的方式将其中一个
金属沉积到电极上，从而实现分离。例如，在银和铜的合金中，可以通过将合金作为阳极，通过电解的方式将铜溶解掉，而将银保留在阴极上，从而实现银和铜的分离。 还有一些其他的金属相分离方法，如溶剂萃取、蒸馏、离子交换等。这些方法在具体应用中根据不同的合金成分和分离目标选择，以达到最佳的分离效果。 金属相分离是一种重要的金属提纯和回收利用方法。通过熔融法、化学分离法、电化学方法等手段，可以有效地将合金中的不同金属分离出来，获得纯净的金属材料，具有广泛的应用前景和经济价值。
铬酸铅工业制法 铬酸铅是一种重要的工业原料，广泛应用于电镀、陶瓷、玻璃等行业。本文将介绍铬酸铅的工业制法，主要包括以下七个方面：制备铬酸钠溶液、加入氢氧化钠、加入硝酸铅、加入硫酸钠结晶、离心分离、洗涤干燥和高温灼烧。 1.制备铬酸钠溶液 首先，将铬酸铵和氢氧化钠按照一定比例混合，通过搅拌溶解得到黄色的铬酸钠溶液。铬酸铵和氢氧化钠的具体比例可根据实际需要调整，同时，为了防止溶液出现沉淀，需要控制好搅拌速度和时间。 2.加入氢氧化钠 在含有铬酸钠溶液的容器中，加入适量的氢氧化钠，并搅拌均匀。加入氢氧化钠的目的是调节溶液的pH值，使得后续反应能够顺利进行。 3.加入硝酸铅 将硝酸铅缓慢倒入上述溶液中，反应生成黄色的铬酸铅沉淀。硝酸铅与铬酸钠反应产生沉淀的过程中，要控制好反应温度，防止出现不必要的副反应。 4.加入硫酸钠结晶 向反应生成物中加入硫酸钠结晶，并控制温度不超过100℃，搅拌均匀。加入硫酸钠结晶的目的是使铬酸铅沉淀更易于过滤和洗涤。 5.离心分离 采用离心分离法，将反应生成物中的沉淀物分离出来。离心分离
过程要控制好转速和时间，确保铬酸铅沉淀能够完全分离出来。 6.洗涤干燥 将离心分离得到的沉淀物进行洗涤和干燥，得到铬酸铅固体。洗涤干燥过程中，要控制好洗涤剂的选择和用量，以及干燥温度和时间，以保证铬酸铅的纯度和质量。 7.高温灼烧 最后，将铬酸铅固体进行高温灼烧，制得最终产品。灼烧温度和时间要根据实际需要调整，以使铬酸铅能够完全转化成稳定的铬酸铅相。同时，为了防止灼烧过程中出现异常情况，需要密切关注温度和时间的变化，以及铬酸铅颜色的变化。 总之，通过以上七个步骤，我们可以成功地制备出铬酸铅工业制品。每个步骤都有其关键控制点，需要严格把控，以保证产品的质量和产量。在实际生产过程中，操作者应熟悉各个步骤的工艺参数和技术要求，并密切关注生产过程中的变化，及时调整参数，确保生产过程的稳定和产品的质量。同时，为了提高铬酸铅产品的性能和降低生产成本，操作者还需要不断优化生产工艺，探索新的工艺路线和技术参数，推动铬酸铅工业技术的不断进步和发展。
铅生产工艺流程 Lead Production Process The lead production process typically involves several key stages. Initially, ore mining is carried out to extract lead-bearing minerals from the ground. Subsequently, the ore undergoes crushing and grinding to reduce its particle size, facilitating further processing. Next, concentration or beneficiation techniques, such as flotation, are employed to separate the lead-rich ore from the unwanted materials. After concentration, the lead ore is smelted in a furnace, a process that involves heating the ore to high temperatures to melt and separate the lead from other impurities. The molten lead is then poured into molds to form ingots or further processed into other forms, depending on the desired end product. During the smelting process, various emissions and waste products are generated, which require proper treatment and disposal to ensure environmental compliance. Additionally, quality control measures are implemented throughout the production process to ensure the purity and quality of the final lead product. 铅生产工艺流程 铅的生产工艺通常涉及几个关键阶段。首先，进行矿石开采，从地下提取含铅矿物。随后，矿石经过破碎和研磨，减小其粒度，便于进一步处理。接下来，采用浮选等富集或选矿技术，将富铅矿石与无用物料分离。 富集后，铅矿石在炉中进行熔炼，这一过程涉及将矿石加热至高温以熔化并分离铅与其他杂质。熔化后的铅随后被倒入模具中形成锭块，或根据所需的最终产品进一步加工成其他形式。 在熔炼过程中，会产生各种排放物和废弃物，需要进行适当的处理和处置，以确保符合环保要求。此外，整个生产过程中实施质量控制措施，以确保最终铅产品的纯度和质量。
浅述湿法冶金与火法冶金工艺 湿法冶金原理是以相应溶剂，以化学反应原理，提取和分离矿石中的金属的过程，又叫水法冶金。火法冶金原理是以高温从矿石中冶炼出金属或其化合物的过程，火法冶金过程不包含水溶液参与，所以又叫干法冶金。与火法冶金相比，湿法冶金的原料获取简便，原料中各种有价值的金属利用率高，环境保护效果好，而且其冶金过程能够实现自动化并连续进行。文章将分别介绍两者冶金方法以及几种金属的常见比较先进的冶炼工艺，以供参考。 一、概述 湿法冶金的一般步骤有：①用化学溶剂将原料中部分转入在溶液中，称为浸取；②過滤残渣，洗涤回收夹带于残渣中的有用部分；③提取溶液，比较常用的是离子交换和溶剂萃取技术还可以用化学沉淀；④在净化液中获取金属及其化合物。在目前的工艺条件下，金、银、铜、锌、镍、钴等纯金属常采用点解提取法。以含氧酸形式在溶液中存在的铝、钨、钼、钒等常用氧化物提取，最后还原获得金属。除此之外很多金属或化合物都能够用湿法方法提取。就目前来看，世界上全部的氧化铝、氧化铀、大于74%的锌、大于12%的铜都是用湿法生产的。 火法冶金也叫高温冶金。主要是采用高温将矿石中金属或金属化合物提取出来的过程。火法冶金水溶液不参与反应。目前火
法冶金工艺在钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等方面比较常用。火法冶金的一般工艺为矿石准备、冶炼、精炼这几部扥，主要采用还原-氧化反应的化学反应形式进行。 二、目前常见金属的冶炼工艺介绍 1、湿法冶金工艺 黄铜矿的湿法冶金工艺。湿法冶铜在铜资源提炼中应用广泛。黄铜矿在冶炼过程中基本都辞去湿法冶金的工艺进行，该方法成分吸收了传统方法并创新性的应用精矿火法冶金技术对铜进行加工，但是这一过程往往会产生很多废弃，对环境造成污染，同时铜矿得回收率也较低，所以在不断的技术进步以及观念的更新下逐渐出现了湿法冶金技术，并且目前得到了最广泛的应用。黄铜的冶炼中最常用的是采用压力氧化浸出和氧介质浸出这两种方法，而在这之中黄铜浸出作为铜硫化矿冶炼的核心方法被广泛采用。黄铜矿压力氧化浸出方法采用的中间介质是硫酸，这一过程最重要的就是对温度的控制，这种温度控制方法包括高温、中温和低温三个工艺。目前在铜矿冶炼中利用的一般是高温（200一230℃）氧化酸浸技术。这种技术不仅能保护环境，而且有利于人员安全健康；氯化物溶液浸取黄铜矿最大的优点是避免了钝化，即使矿粉浸取粒径大，也可实现较高浸取率；高温菌和极端嗜热菌浸取黄铜矿是目前比较先进的生物冶炼技术，能够实现较高的铜浸出率。 CESL湿法冶金。CESL是由加拿大泰克（Teck）工艺集团公
铜阳极泥浮选尾矿铅、锑、铋定向分离试验 李英伟;田释龙;杨世莹;王鹏程;徐刚芳 【摘要】The effects of liquid-solid ratio, reaction temperature, reaction time, concentration of NaCl and concentration of sulfuric acid on the leaching rates of Pb,Sb and Bi were investigated by using Pb leached by NaCl, S b, and Bi by sulfuric acid while NaCl leached from copper anode slime flotation tailings. The experimental results show that the leaching rates of Pb, Sb and Bi are 72.2%, 7.83%and 10.77% ,respectively, when the liquid-solid ratio is 5∶1, the reaction temperature is 80℃, the reaction time is 2 h, and the concentration of NaCl is 6 mol/L. The leaching rates of Sb and Bi are 74.97 % and 84.27 %, respectively ,when the liquid-solid ratio is 5∶1, the reaction temperature is 60 ℃, the reaction time is 2 h, the concentration of sulfuric acid is 3 mol/L. The hydrolysis solution can be recycled after hydrolysis recovery of Sb and Bi.%采用工业食盐浸出铜阳极泥 浮选尾矿中的铅，硫酸和工业食盐浸出尾矿中的锑、铋，考察液固比、温度、时间、NaCl浓度、H2SO4浓度对浸出过程中铅、锑、铋浸出率的影响.研究结果表明： 液固比（质量比，下同）为5∶1，浸出温度为80℃，浸出时间为2 h，NaCl浓 度为6 mol/L时，铅、锑、铋的浸出率分别为72.2%、7.83%和10.77%.液固比 为5∶1，浸出温度为60℃，浸出时间为2 h，H2SO4浓度为3 mol/L时，锑、 铋的浸出率分别为74.97%和84.27%.锑、铋水解回收后，水解液可循环利用. 【期刊名称】《有色金属科学与工程》 【年(卷),期】2015(000)003
第十章高温分离提纯过程 10.0 概述 一、火法精炼的目的 •除去有害杂质，生产出具有一定纯度的金属； →当金属中的杂质含量超过一定限度时，其物理、化学和机械性能会发生变化。 •生产出含有各种规定量的合金元素的金属，使其具有一定的物理、化学和机械性能； 如合金钢的生产 •回收其中具有很高经济价值的稀贵金属“杂质”。 如：粗铅、粗铜中的金、银及其他稀贵金属。 二、火法精炼的基本原理 利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异 •形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中； •或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留下来。 三、火法精炼的基本步骤 •用多种（化学的或物理的）方法使均匀的粗金属体系变为多相（一般为二相）体系； •用各种方法将不同的相分开，实现主体金属与杂质的分离。 四、火法精炼的基本体系 利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异 • 五、火法精炼方法 •化学法基于杂质与主金属化学性质的不同，加入某种反应剂使之形成某种难溶于金属的化合物析出或造渣。 •物理法基于在两相平衡时杂质和主金属在两相间分配比的不同。
→利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精炼（区域熔炼）。 →利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金属蒸发过程中，其易蒸发的组份将主要进入气相，与难蒸发组分分离——蒸馏精炼、升华精炼。 •
10.1 氧化精炼 10.1.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化反应的机制 •1、[A]与空气中的O2直接反应 [A] + 0.5O2 = AO（反应10-1） AO为独立的固相或熔于熔渣中。 这种反应机制的机率很小。 •2、主金属Me首先被氧化成MeO，MeO（包括人工加入的MeO）进而与杂质[A]反应（或进入熔渣后与杂质反应）： [A] + (MeO) = (AO) + Me（反应10-2） •3、MeO扩散溶解于主金属中并建立平衡，后者再将[A]氧化： 2[Me] + 2[O] ←→2(MeO)（反应10-3） [A] + [O] = (AO)（反应10-4） 总反应：[A] + (MeO) = (AO) + [Me] 10.1.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自由能变化 •在氧化精炼条件下，杂质元素及氧都是作为溶质处于主金属的熔体（溶液）中； •在研究熔体（溶液）中的化学反应时，其溶质的标准态不一定采用纯物质； •为研究熔体中化学反应的热力学，须计算在指定标准状态下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化?rG□： [A] + [O] = AO [A]，[O] ——金属熔体中的A和氧