不同金属的冶炼方法共27页
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金属的冶炼方法金属冶炼是指将矿石中的金属元素提取出来,经过一系列的物理和化学过程,得到纯净金属的工艺过程。
金属冶炼方法的选择对于金属的提纯程度、能源消耗以及环境影响都有着重要的影响。
下面将介绍几种常见的金属冶炼方法。
一、火法冶炼。
火法冶炼是一种通过高温将金属矿石中的金属元素提取出来的方法。
常见的火法冶炼方法包括熔炼法、焙烧法和还原法。
熔炼法是将金属矿石与熔剂一起加热至高温,使金属熔化并与熔剂分离的方法。
焙烧法是通过加热将金属矿石中的非金属部分氧化或挥发,使金属得以提取的方法。
还原法则是通过加入还原剂,使金属矿石中的氧化物还原成金属的方法。
二、湿法冶炼。
湿法冶炼是一种利用溶剂将金属元素从矿石中提取出来的方法。
常见的湿法冶炼方法包括浸出法、电解法和水热法。
浸出法是通过将金属矿石浸泡在溶剂中,使金属溶解并从中提取出来的方法。
电解法是将金属矿石溶解在电解质溶液中,利用电流使金属离子还原成金属的方法。
水热法则是利用高温高压的水溶液来溶解金属矿石中的金属元素,并通过调节温度和压力来实现金属的提取。
三、气相冶炼。
气相冶炼是一种利用气体将金属元素从矿石中提取出来的方法。
常见的气相冶炼方法包括气相还原法和气相沉积法。
气相还原法是通过将金属矿石加热至高温,使金属与还原气体发生化学反应,从而提取金属的方法。
气相沉积法则是将金属矿石加热至高温,使金属蒸发并在冷凝器中凝结成为纯净金属的方法。
四、电熔冶炼。
电熔冶炼是一种利用电能将金属矿石加热至高温,使金属熔化并从中提取出来的方法。
这种方法通常用于提炼高纯度金属,如硅、铝等。
电熔冶炼具有能耗低、环境友好等优点,因此在一些高纯度金属的生产中得到了广泛应用。
在金属冶炼过程中,不同的金属和矿石性质会影响冶炼方法的选择。
同时,冶炼过程中需要考虑能源消耗、环境影响以及金属提纯程度等因素。
因此,选择合适的冶炼方法对于金属生产具有重要意义。
随着科学技术的不断发展,金属冶炼方法也在不断创新和改进,以满足人们对于高效、低能耗、环保的需求。
金属常见冶炼方法、电解法金属活动顺序表中Id*金属的冶炼如: 级口(熔融)豐2恥+初电解_2/心q (熔融)阳叫占逬AAi+ sq T[生成的Q与阳极炭棒反应生成CO CQ所以应不断补充阳极炭棒,冰晶石(恥工占%)为助熔剂。
]二、热还原法金属活动顺序表中' 丫金属的冶炼。
(1)用',作还原剂阻G + 4居A 4虽0+讥—亠(制很纯的还原性铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火球”。
)(2)用C (焦炭、木炭)、CO乍还原剂。
如:2^0+ 0 高iSN + C7OT—(我国是世界上冶炼锌最早的国家,明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载)(3)「作还原剂(铝热剂)冶炼难熔的金属月旳Q + 2如点.燃2届+如2 Q 卡耳Q +10曲嬰石卩+5如山了(4)用阴、忧等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。
高温AC心I(熔融)高温4恥+群耳(熔融)赣石+ 4恥口钛是银白色金属,质轻和机械性能良好,耐腐蚀性强,广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中,被称为“空中金属”、“海洋金属”“陆地金属”。
医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近,用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨,很容易和人体肌肉长在一起。
所以又被称为“亲生物金属”。
钛的合金(如钛镍合金)具有“记忆”能力,可记住某个特定温度下的形状,只要复回这个温度,就会恢复到这个温度下的形状,又被称为“记忆金属” 此外,钛还可制取超导材料,美国生产的超导材料中的90艰用钛铌合金制造的由于钛在未来科技发展中的前景广阔,又有“未来金属”之称。
三、加热法聪/旨等不活泼金属的冶炼,可用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法。
如:2/fgO A① T呢sr+q A 也+gT2Ag2O A 4也啟+ q,T唐代李白的秋浦歌:炉火照天地,红星乱紫烟。
郝郎明月夜,歌曲动川寒。
秋浦:在今安徽省池洲市西,当时产银、铜。
一、常见的冶炼方法①电解法适用于非常活泼的金属。
例如:K、Ca、Na、Mg、Al(1)电解法制金属钠:2NaCl=(通电)=2Na+Cl2↑(2)电解法制金属铝:2Al2O3=(通电、冰晶石)=4Al+3O2↑②热还原法用氢气、一氧化碳、碳在高温下去还原金属氧化物。
例如:Zn、Fe、Cu等。
(1)一氧化碳还原氧化铁:Fe2O3+2CO=(高温)=2Fe+3CO2(2)氢气还原氧化铜:CuO+H2=(高温)=Cu+H2O③热分解法Hg和Ag的氧化物受热分解直接生成单质。
(1)氧化汞受热分解:2HgO=(加热)=2Hg+O2↑(2)氧化银受热分解:2Ag2O=(加热)=4Ag+O2↑④钠还原法(1)工业用金属钠制取金属钾:Na+3KCl=(加热)=K↑+NaCl(2)金属钠还原四氯化钛:4Na+TiCl4=(加热)=4NaCl+Ti⑤铝热法(利用铝的熔点高)(1)金属铝与MnO2反应:4Al+3MnO2=(高温)=3Mn+2Al2O3(2)金属铝与V2O5反应:10Al+3V2O5=(高温)=6V+5Al2O3二、炼钢炼铁①炼铁(高炉炼铁)(1)原料:赤铁矿Fe2O3、焦炭C、空气O2、石灰石CaCO3。
(2)基本反应:C+O2=(高温)=CO2;C+CO2=(高温)=2CO;Fe2O3+3CO=(高温)=2Fe+3CO2;CaCO3=(高温)=CaO+CO2↑;CaO+SiO2=(高温)=CaSiO3(炉渣)。
(3)焦炉气成分:CO、CO2、N2、灰尘。
②炼钢(1)原料:生铁、纯氧、CaO、脱氧剂。
(2)主要目的:降低含碳量;除去硫和磷;调节硅、锰、铝等。
③钢铁的腐蚀(1)吸氧腐蚀负极(Fe):Fe-2e==Fe2+正极(O2):O2+4e+2H2O==4OH-总反应:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3↓(2)析氢腐蚀负极(Fe):Fe-2e==Fe2+正极(H+):2H++2e==H2↑总反应:Fe+2H2O==Fe(OH)2↓+H2↑、4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3↓(3)金属的防腐:阴极保护法;牺牲阳极(负极)法;外涂保护层;改变内部结构。