有色金属冶金概论--第1章

第1章绪论1.1金属及其分类人类最早使用的金属——黄金。

铜是人类最早发现和使用的金属之一，距今8000年以前，人类已经使用铜。

铅也是人类史前金属，炼铅术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物偶然获得锡铜合金（锡青铜）－构成了人类古代文明的青铜器时代。

锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。

我国是最早掌握炼锌技术的国家，大概在北宋末年（12世纪初）已使用了金属锌。

镍是既古老又年轻的金属。

古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。

古代云南生产的白铜中含镍很高，在欧洲曾经称这种白铜为“中国银”。

而到了1751年，瑞典矿物学家克朗斯塔特（A.F.Cronstedt）才分离出金属镍，而且镍用于工业上是近一百多年的事。

西方分为：铁和非铁金属。

苏联、中国：黑色金属和有色金属。

黑色金属通常指铁，锰、铬及它们的合金（主要指钢铁）。

锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。

这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。

有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。

有色金属可分为四类：（1）重金属，如铜、锌、铅、镍等；（2）轻金属，如钠、钙、镁、铝等；（3）贵金属，如金、银、铂、铱等；（4）稀有金属，如锗、铍、镧、铀等。

轻金属密度在4.5 g·cm-3以下的金属叫轻金属。

例如钠、钾、镁、钙、铝等。

周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属。

重金属一般是指密度在4.5 g·cm-3以上的金属叫重金属。

例如铜、锌、钻、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、汞等，过渡元素大都属于重金属。

贵金属贵金属通常是指金、银和铂族元素。

这些金属在地壳中含量较少，不易开采，价格较贵，所以叫贵金属。

这些金属对氧和其他试剂较稳定，金、银常用来制造装饰品和硬币。

稀有金属稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。

冶金概论1第一篇：冶金概论1第一章绪论1.1.1 冶金学冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而形成专门的冶金学科—冶金学。

冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改进→对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。

冶金学按研究的领域分：提取冶金学（化学冶金学）和物理冶金学（材料的加工成型，通过控制其组成、结构使已提取的金属具有某种性能）。

提取冶金（extractive metallurgy）：从矿石中提取金属及金属化合物的过程，因其中进行很多化学反应，又称化学冶金（chemical metallurgy）。

提取冶金的分类按所冶炼金属类型分：有色冶金钢铁冶金（黑色冶金）按冶金工艺过程不同分：火法冶金湿法冶金电冶金1.1.2 火法冶金主要过程简介干燥：去水，温度为400~600℃。

焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。

煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。

烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。

熔炼：还原氧化物，提取粗金属。

精炼：氧化杂质，获得纯金属。

铸造：液态金属凝固成固态。

1.2.1 钢铁材料钢铁是使用最多的金属材料原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好；易改质处理预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史远古至13世纪末：半熔融状态的铁块—海绵铁；13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁→粗钢，形成两步法炼钢；19世纪中期至今：1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法；1864年法国人发明了平炉炼钢法；1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法；20世纪初发明了电弧炉炼钢；20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。

1.2.3 我国钢铁工业的发展1996年，突破1亿吨；1999年，产量世界第一；2003年，突破2亿吨，世界惟一年产钢超过2亿吨的国家；2004年，产量2.8亿吨；2005年，产量3.5亿吨；2006年，产量4.2亿吨；2008年，产量5.0亿吨；2009年，产量5.6亿吨。

第一章、概述1.1. 金属及其分类1.1.1.金属：通常把元素周期表中具有光亮的金属光泽，很高的导热、导电性及良好的延展加工性的化学元素称为金属有色轻金属黑色金属稀有轻金属1.1.2.分类有色重金属稀有高熔点金属有色金属稀有金属稀有分散性金属贵金属稀土金属稀有放射性金属1.2. 冶金和冶金方法1.2.1. 冶金1、定义：冶金是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制备成具有一定性能的金属材料科学2、广义的冶金：包括矿石的开采、选矿、冶炼、金属加工3、狭义的冶金：指矿石或精矿的冶炼，即提取冶金4、冶金：提取冶金、物理冶金（1）提取冶金：从矿石或精矿提取金属（包括金属化合物）的生产过程称为提取冶金，也称为化学冶金；（2）物理冶金：加工制备具有一定性能的金属或合金材料5、冶金学（过程冶金学）：它研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等过程的原理、流程、工艺及设备1.2.2. 二、冶金方法1、火法冶金（1）定义：它是指在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中金属与脉石和杂质分开，获得较纯金属的过程。

（2）过程：原料准备、熔炼、精炼2、湿法冶金（1）定义：它是在常温（或低于100℃）常压或高温（100℃~300℃）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，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。

也称为水法冶金。

（2）过程：浸出、分离、富集、提取等3、电冶金（1）定义：它是利用电能提取和精炼金属的方法（2）分类：①电热冶金：利用电能转化为热能，在高温下提炼金属，本质与火法冶金相同②电化学冶金：用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出（3）过程：水溶液电解、熔盐电解等1.3. 冶金工艺流程和冶金过程1.3.1. 工艺流程图1、设备连接图：表示冶炼厂主要设备之间的联系2、原则流程图：表示各个阶段作业间联系3、数质量流程图：表示各阶段作业获得产物的数量和质量情况1.3.2. 冶金过程1、焙烧：是指将矿石或精矿置于适当气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的过程。

冶金概论考试复习大纲第一章绪论1、两个流程2、长流程第二章高炉炼铁1、铁矿石有哪几种2、有害元素有什么危害有益元素：Mn，Cr，Ni，V，Ti，Nb及稀有元素等改善钢铁质量。

有害元素：S，P，As，Cu等易还原进入生铁，对钢形成危害。

K，Na，Zn，Pb，F等虽不进入生铁，但①易破坏炉衬等；②炉内易挥发，循环积累造成结瘤事故；③污染环境。

3、粒度要求书P10一般入炉矿石的粒度为8~35mm。

小于5mm称为粉末，不能直接入炉。

4、燃料成分以及作用（焦炭及溶剂）焦炭成分作用：起发热剂、还原剂及料柱骨架作用。

溶剂成分：1、碱性—石灰石，白云石等2、酸性—硅石等作用：为去除矿石中的脉石与焦炭中的灰分（它们的主要成分为酸性氧化物，且熔点较高，在高炉冶炼条件下很难熔化）加入一定数量的助熔剂（简称熔剂）。

5、高炉结构（填）6、高炉炉内炉料状况及反应（记住）7、填空用CO和H2还原铁氧化物，生成CO2和H2O还原反应叫间接还原。

用CO作还原剂的还原反应主要在高炉内小于800℃的区域进行。

用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内800～1100℃的区域进行。

8、炉渣作用（1）分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。

（2）具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。

（3）具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。

（4）保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成“渣皮”，保护炉衬，维持生产。

9、熔料运动怎样下降（空间因素力学因素）炉料在炉内下降的基本条件：高炉内不断形成促使炉料下降的自由空间。

形成炉料下降的自由空间的因素焦炭在风口前燃烧生成煤气。

炉料中的碳素参加直接还原。

炉料在下降过程中重新排列、压紧并熔化成液相，体积缩小。

定时放出渣铁。

空间因素（原因）燃料燃烧和消耗、炉料的熔化和渣、铁的周期性排出是炉料下降的主要因素。

除此以外，直接还原和渗碳引起的碳素溶解损失、炉料下降过程中小块充填于大块之间引起的体积收缩。

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。

有色冶金概论一．目录1.绪论2 .铜冶金3 .铅冶金4 .锌冶金1.绪论1.1金属及其分类金属是可塑性、导电性及导热性良好，具有金属光泽的化学元素。

金属：黑色金属和有色金属黑色金属：铁、铬、锰有色金属：除黑色金属以外的所有金属。

分为：重金属、轻金属:贵金属、稀有金属、半金属。

重金属：铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋轻金属：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡贵金属：金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、铑）稀有金属：锂、钛、锆、钒、钨、钼、镓、铟等。

半金属：硼、硅、砷、砹。

1.2冶金的概念及冶金方法分类冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提起金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的科学。

1.3冶金方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金。

1.4主要冶金过程：干燥、焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、吹炼、蒸馏、浸出、净化、水溶液电解、熔盐电解。

干燥：除去原料中的水分。

焙烧：将矿石原料或精矿置于适当的气氛下，加热至低于他们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。

煅烧：将碳酸盐或氢氧化合物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分的过程。

烧结和球团：将不同粉矿均匀或造球后加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料。

熔炼:将处理好的矿石或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣过程。

精炼：进一步处理熔炼所得含有少量的粗金属，以提高其纯度。

吹炼：实质是氧化熔炼。

蒸馏：将冶炼的物料在加热的条件下，利用物料的挥发度不同，使物料中某些组分分离。

浸出：将固体物料加到液体溶剂中，使固体物料中的一种或几种有价金属溶解于溶液中。

净化：净化是用于处理浸出溶液或其他含有杂质超标的溶液，以除去溶液中杂质至达标的过程。

水溶液电解：在水溶液电解质中，插入两极，通入直流电，使水溶液电解质发生氧化-还原反应。

电解精炼和电解沉积。

熔盐电解：用熔融盐做为电解质的电解过程。

2.铜冶金铜的冶炼方法：火法炼铜和湿法炼铜火法炼铜是生产铜的主要方法。