有色金属冶金学重点内容

有色冶金课堂笔记第一章冶金炉渣第一节概述1、火法冶金产物：炉渣、金属、烟气2、炉渣的来源：来自脉石(SiO2)、溶剂、燃料灰分3、炉渣的成分：各种氧化物组成的共同体4、冶金炉渣的作用:a容纳废物，使金属或锍与脉分离b沉降分离c保护剂的作用d中间产物e炉渣的温度决定冶炼的最高温度5、对炉渣的要求：a有较低的熔化温度b有较小的密度。

与熔体金属互不相容，易分层c适当组成最大容纳杂质d对炉衬的腐蚀性要小e要求具有一定的导电导热能力第二节炉渣的组成1、炉渣的各种氧化物：a碱性氧化物可以供给氧离子O2-b酸性氧化物吸收氧离子SiO2P2O5c两性氧化物Al2O3、ZnO2、硅酸度的计算方法：硅酸度(K)=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的质量之和当SiO2>20%时，两性氧化物看作碱性氧化物当SiO2<20%时，两性氧化物看作酸性氧化物当K>1时为酸性渣当K<1时为碱性渣第三节炉渣的二、三元状态图！炉渣的温度：由组成决定（硅酸度）温度升高变软一4糊状一^流动2、二元状态图厂液相线曲线v「液相组成线物相组成线（垂线与曲线相交则为稳定化合物） 纯组元「稳定化合物 化合物" I 不稳定化合物 水平线j （分解型化学转变线J 共析 、化学转变线偏晶 <「包晶 化合型化学转变线V 1包析 I晶型转变线 「共晶 L —>S1+S2 S —^S1+S2L —^L1+L2L+S1—►S2S1+S2―►S32、三元系状态图a自由度：在一定范围内，可以任意改变不致发生相变化的变数的个数f=4—^b基元三角形的划分划分规则：将三元不变点三个初晶面的固相组成相连，组成的三角形c 三元不变点性质的划分(1)位于基元三角形的外面为包晶点；位于内部则为共晶点(2)根据箭头方向判断：都指向三元不变点为共晶点d化合物性质的区分主要特征：化合物组成点是否落在该初晶区内，若是则为稳定的化合物，不是则为不稳定化合物。

有色冶金基础知识有色冶金基础知识1. 有色金属是指除铁、钢之外的金属。

2. 铜是最重要的有色金属之一，它具有良好的导电性、热传导性、可锻性、延展性和耐腐蚀性。

3. 铝是第二重要的有色金属，它具有轻质、良好的导电性、热传导性、可加工性和抗腐蚀性。

4. 铅是一种柔软的有色金属，具有低熔点和高密度，广泛用于电池、铅笔、润滑油等制造。

5. 锌是一种重要的有色金属，用于制造大量的合金、电池和防腐剂。

6. 镍和钴是作为铁和钢的合金元素存在的有色金属。

镍用于制造不锈钢、合金钢和合金铜等合金材料。

钴用于制造合金钢、磁性材料和工具。

7. 稀有金属是指在地壳中含量极少的金属，如金、银、铂、铪、钛、锆等。

它们的价值较高，广泛用于珠宝、电子、航空航天、医药等领域。

8. 铜的提炼工艺主要有火法和冶金法两种方法。

冶金法是用电解的方式将铜从矿石中分离出来。

火法是将矿石加热，使金属氧化物还原成金属。

9. 铝的提炼工艺主要有电解和金属热还原法两种方法。

用电解的方法可以将氧化铝还原成铝，金属热还原法是用碳的还原能力将氧化铝还原成铝。

10. 铅的提炼工艺主要有火法和氧气底吹法两种方法。

火法是将铅矿石加热并加入化学试剂进行分离。

氧气底吹法是将含铅材料放在炉子底部，利用氧气将铅分离出来。

11. 锌的提炼工艺主要有电解和氧化冶炼法两种方法。

电解法是将锌盐溶液在电极上还原成锌。

氧化冶炼法是将锌矿石加热并与氧化剂反应，将锌分离出来。

12. 镍和钴的提炼工艺主要有火法和氧化冶炼法两种方法。

火法是将含镍或含钴的材料在高温下加热并分离出金属。

氧化冶炼法在高温下将镍或钴从矿石中还原出来。

13. 稀有金属的提炼工艺依赖于它们的特殊性质。

常用的方法包括化学分离、物理分离和各种冶金技术。

稀有金属的价格因其稀有性质而较高。

14. 有色金属母材的加工方式主要有铸造、锻造、挤压和轧制等。

不同的加工方式可获得具有不同性质的金属材料。

15. 有色金属的用途广泛，包括建筑、电子、汽车、航空航天和医药等领域。

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。

有色冶金基础知识1铸造铝合金（1）铝合金的性能及应用铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，而比强度则较高。

因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的重量，故在航空工业及动力机械和运输机械制造中，铝合金铸件得到广泛的应用。

铝合金有良好的表面光泽，在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性，故在民用器皿制造中，具有广泛的用途。

纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性，因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。

纯铝及铝合金有良好的导热性能，放在化工生产中使用的热交换装置，以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件，如内燃机的汽缸盖和活塞等，也适于用铝合金来制造。

铝合金具有良好的铸造性能。

由于熔点较低（纯铝熔点为660.230C，铝合金的浇注温度一般约在730～750oC左右），故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法，以提高铸件的内在质量，尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。

铝合金由于凝固潜热大，在重量相同条件下，铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多，放流动性良好，有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。

（2）铸法铝合会的分类、牌号铝合金按照加工方法的不同分为两大类，即压力加工铝合金和铸造铝合金（分别以YL和ZL表示）。

在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列，即铸造铝硅合金、造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铅锌合金（分别以ZL1xx，ZL2xx，ZL3xx和ZL4xx表示），在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。

表3中列出了铸造铝合金国家标准所包括的几种铝合金的牌号。

表3铸造铝合金的牌号见表2铸造铜合金铸造铜合金是工业上广泛应用的一种铸造合金材料。

铜基合金因具有良好的对淡水、海水及某些化学溶液的耐蚀性能而大量用于造船及化学工业。

铜基合金又由于具有良好的导热性及耐磨性，故也常用于制造各种机器上承受重负荷及高速运转轴的滑动轴瓦轴套等。

铸造铜合金分为两大类，即黄铜与青铜。

黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。

有色金属冶金学有色金属冶金学是指对非铁金属（包括铜、铝、铅、锌、镍、钴、锑、锡、银等）的冶炼、加工和应用等研究。

有色金属的冶炼通常涉及化学反应和热力学过程，需要结合化学、材料和机械等学科知识进行研究。

有色金属冶金学的发展历史可以追溯到古代文明时期，比如铜的冶炼可以追溯到大约7000年前，而锡的冶炼始于公元前3000年的中东地区。

但真正的有色金属冶金学始于19世纪的欧洲，随着工业化的发展，有色金属的需求迅速增长，各种冶炼技术和加工工艺也得到了快速发展。

有色金属的冶炼通常分为“熔炼法”和“湿法”两种方式。

熔炼法包括火法和电法两种，其中火法又可分为闪速炉、电炉、转炉和氧化炉等几种类型。

火法通常用于冶炼高品质的有色金属，但操作复杂、工艺繁琐。

电法冶炼可以更好地控制工艺参数和金属纯度，但设备投资大、经营成本高。

湿法则是通过溶解、加热、沉淀等方式提取有色金属，通常用于冶炼较低品质、含杂质较多的有色金属矿。

不同的有色金属具有不同的特性和用途。

铜是重要的导电、导热和装饰性材料，广泛用于电线、管道、锣等。

铝是轻但强度高的材料，广泛用于航空航天、运动器材、汽车和建筑等领域。

铅和锌是重要的防腐材料，常用于压型钢板、防水材料、化学反应的催化剂等。

镍、钴和钛是耐高温材料，广泛用于航空航天、核工业等高技术领域。

除此之外，银、金等贵金属也有重要的用途，包括电子元件、珠宝、投资等领域。

有色金属冶金学的研究与应用正在不断发展，尤其是对于绿色环保和可持续发展等方面的要求，正在推动有色金属行业实现更加高效、环保和低成本的生产。

未来有色金属冶金学的发展趋势有：优化工艺流程和降低能耗，发展新型节能材料和新型技术设备；增加回收利用率和资源循环利用；应用人工智能、大数据等技术以实现智能化管理和自动化生产；发展新型合金材料，以应用于更广泛的工业领域。

复习重点（绪论和有色金属冶金部分）考试题型：名词解释、填空、选择、问答、综合分析。

约占总分值的50%。

1.什么是冶金，其目的是什么?冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。

冶金的目的就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来并加以提纯。

2.简述冶金（学科）的分类。

冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学提取冶金学：研究提取金属，存在化学反应。

从矿石或精矿中提取金属（包括金属化合物）的生产过程（又称化学冶金、过程冶金学）。

物理冶金学：研究金属材料成型过程。

通过成型加工制备具有一定性能的金属或合金材料，包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等（又称金属学）3. 金属冶炼方法大致有哪几类？各有什么特点？根据各种冶金方法的特点，大体上可将其归纳为三类：火法冶金、湿法冶金和电冶金。

火法冶金：是在高温条件下进行的冶金过程。

矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其他杂质分离的目的。

湿法冶金：是在溶液中进行的冶金过程。

湿法冶金温度不高，一般低于100℃。

现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过473K左右，极个别情况温度可达573K。

电冶金：是利用电能提取金属的方法。

根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。

4. 火法冶金、湿法冶金和电冶金的特点比较。

（1）火法冶金一般具有处理精矿能力大,能够利用硫化矿中硫的燃烧热,可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点；但往往难以达到良好的环境保护。

（2）湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿。

（3）电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。

5. 有色金属分为哪几类？(1)重金属：密度在5t/m3以上的金属，包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋。

(2)轻金属：密度在5t/m3以下的金属，包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。