稀有金属冶金第3章
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《冶金是怎样炼成的》每章主要内容冶金是怎样炼成的
第一章:冶金概述
本章主要介绍冶金的定义和基本原理。
冶金是一门研究金属的提取、加工和利用的科学。
它涉及了矿石的选矿、冶炼过程和金属制品的加工等内容。
第二章:矿石的选矿
本章主要讲述了矿石的选矿过程。
选矿是指通过物理或化学方法,将矿石中的有用矿物与无用矿物分离,以达到提取有用矿物的目的。
本章介绍了常用的选矿方法和设备,并简要介绍了选矿过程中的一些关键技术。
第三章:冶炼过程
本章主要介绍了冶炼过程。
冶炼是将选矿后的矿石通过加热、还原等方式,将其中的金属提取出来的过程。
本章详细描述了冶炼的几个主要步骤,包括矿石的熔炼、转炉炼钢和电解精炼等技术。
第四章:金属制品的加工
本章主要介绍了金属制品的加工过程。
金属制品的加工是指将冶炼后的金属通过锻造、轧制、焊接等方式,将其转化为各种需要的形状和尺寸的过程。
本章讲解了不同类型金属制品的加工方法和相关设备。
第五章:冶金应用与发展
本章主要探讨了冶金在现代社会中的应用和发展趋势。
在这个章节中,我们介绍了金属的广泛应用领域,如建筑、交通、航空航天等,并讨论了冶金技术的发展方向和未来可能的突破。
以上为《冶金是怎样炼成的》每章的主要内容概览,详细内容请参考原文。
《贵金属冶金》课程标准课程代码:00520113适用专业:冶金技术学时:30学分:2开课学期:第五学期第一部分前言1.课程性质与地位随着贵金属在工业上的应用越来越广泛,贵金属已经成为电子、化工、医药和国防等工业不可替代的重要材料。
对贵金属的需求前所未有,几乎到了一“金”难求地步。
但随着我国经济的快速发展,矿产资源短缺已成为制约我国经济发展的主要瓶颈之一,有色金属矿产资源的综合利用和循环利用已成为重要的发展方向。
为适应冶金发展趋势及满足地方企业需求,《贵金属冶金》注重培养学生从铜、铅冶金阳极泥中回收贵金属及硒、碲等有价金属的基本原理和主要操作,同时培养学生的动手能力和分析问题解决问题的能力。
因此《贵金属冶金》是冶金技术专业重要的一门主干专业课程,也是冶金技术专业的主要职业技能课,对贵金属生产的技能型、应用型人才的培养具有至关重要的作用。
学生在学完《冶金基础化学》、《冶金制图》、《金属学及热处理》、《铅冶金》等课程的基础上,并通过认识实习后学习本课程,为后续课程《有色冶金设计原理》的学习、顺利进行工学结合实习、顶岗实习及快速适应工作岗位奠定坚实的基础。
2.课程的设计思路本课程标准在设计上本着懂理论,重应用的总体思路,突出体现职业教育的技能型,应用性特色,注重培养学生的实践应用技能,力求达到理论够用,技能过硬的目的。
(1)针对岗位需求选取课程内容根据贵金属冶金发展方向,结合我国生产实践,根据企业实际需要选取教学内容。
对贵金属冶金我们选取从铜、铅阳极泥中提取金、银、铂、钯、硒、碲的生产工艺,让学生理解生产各个工序的原理、掌握工艺设备操作、技术条件控制和常见故障的分析处理;教学过程贯穿国内外贵金属冶金的工艺技术水平创新、资源综合利用现状与发展趋势,培养创新意识和社会责任感。
(2)遵循学习规律、针对真实任务,设计教学项目,制定课程标准。
按学生的学习规律,以企业典型生产的工艺流程为依据,以真实工作任务为载体,将从阳极泥提取贵金属的教学内容设计为八个教学项目,每个项目按原理、工艺、设备、操作设置学习任务,并把国家火法冶炼工职业资格标准与课程标准相对接。
有色金属冶金学前言轻金属:铝、镁、铍、钛、钾、钠、锂、钙、锶、钡等十余种金属重金属:铜、镍、钴、锌、锡、锑、汞等二十余种金属稀有金属:钨、钼、锆、铪、铌、钽、稀土金属等数十种金属贵金属:金、银、铂族金属等几种第一篇轻金属冶金学第一章氧化铝生产1.摩尔比(苛性比):溶液中Na2O浓度为135g/l,Al2O3为130g/l,则该溶液的摩尔比为MR=(135/130)*(102/62)=1.708。
式中的102和62分别为Na2O和Al2O3的分子量2.拜耳法生产氧化铝的主要工序包括:铝土矿原料准备、熔出、赤泥分离洗涤、分解、氢氧化铝分离洗涤、煅烧、蒸发和苛化3.拜耳法:是直接利用含有大量游离苛性钠的循环母液处理铝土矿,溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液,并用加氢氧化铝种子(晶种)分解的方法,使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶。
种分母液经蒸发后返回用于溶出铝土矿。
4.铝土矿的溶出及影响因素:铝土矿的溶出通常是在高于溶液常压沸点的温度下用苛性碱溶液处理的化学反应过程,所以也叫“高压(高温)溶出”。
影响因素:铝土矿的矿物成分及其结构;溶出温度;循环母液碱浓度;配料摩尔比;搅拌强度5.单流法、双流法:在溶出流程上可分将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的“单流法”及仅将一部分循环母液送去磨制矿浆,大部分母液单独预热到溶出温度,再于溶出器内和浓稠矿浆混合进行溶出的“双流法”6.赤泥分离洗涤过程步骤:赤泥料浆稀释;沉降分离;赤泥反向洗涤;溢流控制过滤7.铝酸钠溶液加种子分解:实际上应包括铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶8.含铝矿物的分子式(刚玉、三水铝石、一水铝石、明矾石、霞石):高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、刚玉Al2O3、三水铝石Al(OH)3、一水铝石AlOOH 、明矾石(K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3、霞石(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2。
主要内容:第一章 冶金过程热力学基础,热力学基础,反应热力学分析 第二章 冶金过程动力学基础,动力学基础,反应动力学分析 第三章 铁的还原,铁氧化物还原的热力学,动力学分析第四章 碳的氧化反应,风口前碳的燃烧,生铁渗碳,炼钢脱碳 第五章 硅,锰,铬,钒等元素的氧化和还原 第六章 磷的去除,脱磷的热力学及动力学分析 第七章 硫的脱除,脱硫的热力学及动力学分析 第八章 脱氧,脱氧的热力学动力学分析第九章 钢中的非金属夹杂物,来源,对钢性能的影响,去除 参考书目:⑴钢铁冶金物理化学,北科大,陈襄武,冶金出版社(硕士教材) ⑵冶金热力学,北科大,李文超,冶金出版社⑶★钢铁冶金原理,重庆大学,黄希祜,冶金出版社(第三版)(本科教材)第一章 冶金过程热力学基础主要内容: §1.1 化学反应的热效应及自由能变化 §1.2 溶液的热力学性质(活度及活度系数) §1.3 冶金炉渣理论和性质 §1.4 氧化还原反应热力学⑴冶金过程热力学研究的主要任务: 利用化学热力学原理,分析计算冶金反应过程的热力学函数变化,判断反应的可能性、方向性及最大限度。
⑵冶金过程动力学研究的主要任务:利用化学动力学原理,分析计算冶金反应进行的途径、机理及速度。
§1.1 化学反应的热效应及自由能变化§1.1.1 热力学函数(体系的状态函数) 一,焓H :pV U H +=(U :内能)焓H 又称为热焓,它是体系的状态函数。
一个体系在等压下发生状态变化时,其焓变即为该过程的热效应。
备注:U :体系内质点所具有的总能量。
1221H H dT C H q T T p p -==∆=⎰二,熵S :熵也是体系的状态函数,体系中质点排列的状态数越多,越混乱,S 值越大,自发过程总是向着熵增大的方向进行。
备注:S :体系中排列混乱的度量。
对于可逆过程,Tq dS 可δ=Tq S S S 可=-=∆12T q dS 可δ≥不可逆 可逆 (状态变化时)绝热过程:0≥dS 不可逆可逆(自发)三,吉布斯自由能G :TS H G -=,TS H G -∆=∆ 对于等温等压过程,0≤∆G 自发平衡态§1.1.2 热力学函数之间的关系根据U 、H 、S 、G 等热力学状态函数的定义及其性质可得出共同的关系式:另:0,≥V U dS 。
稀有金属冶金学B一、课程说明课程编号:050135Z10课程名称:稀有金属冶金学B/ Metallurgy of Rare Metals (B)课程类别:选修课学时/学分:32/2先修课程:工科大学化学、冶金工程概论、冶金原理、冶金设备适用专业:冶金工程教材、教学参考书:1、李洪桂主编,稀有金属冶金学,冶金工业出版社,19912、张启修和赵秦生,钨钼冶金,冶金工业出版社,20053、李洪桂和羊建高等编著. 钨冶金学. 中南大学出版社,20104、莫畏和邓国珠等,钛冶金,冶金工业出版社,1998二、课程设置的目的意义本课程系冶金工程专业选修的专业主干课程。
本课程通过对钨、钛两种典型稀有金属冶金方法的学习,使学生掌握稀有金属冶金过程的基本原理和常用的工艺及设备,熟悉浸出、沉淀与结晶、金属热还原等常规冶金方法和氯化冶金、溶剂萃取、离子交换、氢还原、真空冶金和粉末冶金等特种冶金方法。
通过本课程的学习,使学生对稀有金属冶金过程有较为全面的认识,拓宽和加深学生的专业知识面,提高学生灵活运用专业知识、解决冶金工程实际问题的能力,为今后从事冶金及相关行业的生产、设计或科研工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识:掌握稀有金属冶金重要概念,了解其含义及适用范围;掌握稀有金属冶金过程遵循的共性原理,掌握典型稀有金属钨、钛冶金的基本原理、方法及其技术特点,熟悉钨、钛冶金的工艺流程、关键工序的影响因数、技术指标,掌握主要生产设备及其选择依据,了解稀有金属冶金工业面临的问题及其发展趋势。
能力:通过本课程的学习,使学生能够综合利用化学、冶金原理、冶金设备等相关理论知识分析复杂的冶金工程问题,具有收集和判断相关文献、信息的能力,并能够根据原料特点和产品要求拟定合理的冶金工艺流程并选择合理的冶金设备,能够面对复杂的冶金工程问题开展实验研究,具有实验设计并能够识别、表达和合理分析与解释实验数据、获得有效结论的能力。
素质:通过课程中的分析、讨论与辩论来培养分析沟通交流素质,培养基础理论知识的应用技能;通过课外导学的模式,提升自主学习和终身学习的意识,形成不断学习和适应发展素质。
稀有金属冶金学1.0稀有金属的概念:被称为“稀有金属”是由于历史原因造成的,主要因为它们在地壳中比较分散,或没有特别引人注目的特征,因而发现比较迟,研究较少;或者制取困难,因其生产和应用都较迟。
稀有金属分类(依据其物理化学性质或其在矿物中的共生情况)1.稀有轻金属2.稀有高熔点金属3.稀土金属4.稀有分散性金属5.稀有放射性金属稀有金属冶金过程的特点1.冶金原料往往是多金属复合矿,一般品味较低,成分非常复杂2.冶金流程一般较复杂,流程很长3.三废防治问题占有十分重要的地位钨钼冶金物理性质:钨钼的共同特点是熔点高和沸点高(钨max),钨钼导电性都较好,电子逸出功较小。
化学性质:钨钼相似致密W常温下在空气中十分稳定,在400℃时轻微氧化,高于500~600℃迅速氧化生成WO3和MoO3。
在H2中一直到钨钼熔点都不反应。
Mo能在1000℃左右吸收少量氢形成固溶体。
常温下W在任意浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和王水中都是稳定的。
常温下W与碱溶液不发生反应,但在氧化剂(如KNO3)存在下高温熔融,则W与碱剧烈反应生成钨酸盐。
常温下Mo在盐酸、硫酸、氢氟酸中稳定,在硝酸和王水中能缓慢溶解。
HF+HNO3混合酸中迅速溶解。
在HNO3:H2SO4:H2O= 5 : 3 : 1(体积比)的混合酸中可作为Mo的溶解剂,而W则不溶。
在热碱溶液中Mo缓慢被腐蚀。
WO3(黄色粉末)和MoO3(略带浅绿色的白色粉末)均为酸性氧化物,能溶于碱或氨水生成相应的钨酸盐或钼酸盐800~900℃都能被氢还原为W或Mo高于800℃左右都能显著升华*WO3不溶于HF以外的所有无机酸*MoO3除溶于HF,在HCl和H2SO4中亦能少量溶解钨酸H2WO4和钼酸H2MoO4*钨酸在水中和HCl中的溶解度大大小于钼酸(→可以从钨酸中除去部分钼)S(H2WO4)<<s(h2moo4)< p="">仲钨酸盐APT 分子式5(NH4)2O·12WO3·nH2O 在水中S小温度低于50℃,则n=11 针状结晶温度高于50℃,则n=5,片状结晶将(NH4)WO4溶液蒸发、或用酸中和或冷冻均可得到仲钨酸铵结晶化合物用途W 高比重合金(W 90~95%)主要用于制造陀螺仪转子、飞机操纵舵的配重、火箭发动机喷管、防辐射物质的安全屏、装放射性物质的容器Mo 二硫化钼可用作固体润滑剂,二硒化钼亦可固体润滑剂冶炼原料W 黑钨矿:(Fe,Mn)WO4 白钨矿:CaWO4Mo 辉钼矿:MoS2W矿物原料分解方法1.苏打高压浸出法(白钨矿、黑钨矿)√2.苛性钠浸出法(黑钨精矿、黑白钨混合精矿、白钨精矿)√3.苏打高温烧结—水浸法4.酸分解法(主要对白钨精矿)√苏打高压浸出白钨矿:CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4 + CaCO3黑钨矿:(Fe、Mn)WO4 + Na2CO3 =Na2WO4 +(Fe、Mn)CO3作业条件下FeCO3水解:FeCO3 + H2O = FeO + H2CO3有氧化剂存在条件下:FeO + 1/2 O2 = Fe2O33MnCO3 + 1/2O2 = Mn3O4 + 3CO2苛性钠浸出黑钨矿:(Fe、Mn)WO4 + 2NaOH = Na2WO4 + Fe(OH)2(或Mn(OH)2)+ H2O Fe(OH)2进一步水解:Fe(OH)2=FeO + H2O白钨矿:CaWO4 + 2NaOH = Ca(OH)2 + Na2WO4酸分解法白钨矿:CaWO4 + 2HCl = H2WO4 + CaCl2黑钨矿:(Fe、Mn)WO4 + 2HCl = H2WO4 + FeCl2 (或MnCl2)钨的二次金属回收①直接粉碎回收(1.冷气流2.热脆法3.锌溶法)②溶掉粘结相----钴,再粉碎回收WC(1.酸浸研磨法2.电溶解法)③化学法回收(废合金氧化→氧化物→冶炼回收)纯钨化合物制取工业上净化粗钨酸钠以生产村三氧化钨或APT的主要方法①化学净化法②萃取法③离子交换法化学净化法*(净化除P、As、Si、F)1.除Si Na2SiO3 + HCl (或H2SO4) = H2SiO3(偏硅酸) + 2NaCl (或Na2SO4)(需加少量絮凝剂,防止形成硅态胶)2.除P、As、F 水溶液中发生电离反应H3PO4 = H+ + H2PO-4 (As也有类似形态)在一定条件下加入Mg2+ 使P、As、F成镁盐沉淀,或者在铵根离子存在下,P、As成铵镁盐沉淀。