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有色冶金原理_绪论1

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有色冶金基础知识

有色冶金基础知识

有色冶金基础知识目录1. 有色金属概述 (3)1.1 有色金属的定义及分类 (4)1.2 有色金属的应用领域 (4)2. 有色冶金的原理与流程 (6)2.1 原料准备 (7)2.2 矿石的粉碎与磨细 (8)3. 选矿工艺技术 (9)3.1 浮选原理及其应用 (11)3.2 重力选矿法 (12)3.3 磁选与电选 (14)3.4 浮选机的种类与选矿工艺流程 (15)4. 火法冶炼 (16)4.1 熔炼过程及其设备 (17)4.2 炉渣的处理与炉料的配制 (18)4.3 精炼与脱杂质的过程 (19)5. 湿法冶炼 (21)5.1 浸出过程与浸出系统的设计 (22)5.2 氧化还原反应与沉淀过程 (24)5.3 化学沉淀法的种类与应用 (25)6. 有色金属合金 (25)6.1 合金的类型与应用 (27)6.2 合金的制备原理与工艺 (28)6.3 合金的性能与测试 (29)7. 环境保护与可持续发展 (31)7.1 有色冶金的环境影响 (32)7.2 污染物控制与减排技术 (33)7.3 环保法规与可持续发展战略 (35)8. 安全生产与职业健康 (37)8.1 安全生产的基本原则与要求 (39)8.2 有害气体与粉尘的控制措施 (40)8.3 职业病的预防与处理 (41)9. 发展现状与未来趋势 (43)9.1 全球有色金属市场的现状 (44)9.2 新技术、新工艺的应用趋势 (45)9.3 有色冶金行业的挑战与机遇 (47)10. 案例分析 (48)10.1 某有色金属生产的成功案例分析 (49)10.2 有色冶金项目中出现的问题与教训 (50)10.3 行业内的创新实践与应用 (52)11. 法律法规与标准规范 (53)11.1 冶金行业的相关法律法规 (54)11.2 行业标准与产品质量规范 (55)11.3 安全卫生与环境保护的法规标准 (57)1. 有色金属概述有色金属是相对于钢铁等黑色金属而言的金属类别，它们在自然界中以多种形态存在，具有独特的物理和化学性质。

有色冶金原理课堂笔记

有色冶金原理课堂笔记

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。

有色冶金原理镁

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有色冶金原理镁
•2.3.1 硅热法炼镁的基本原理
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有色冶金原理镁
B、艾汉林图上标准生成自由能是指在标准状态下，即参与反应 的气态物质分压为0.1MPa，而固态或液态物质的活度均为1 时的生成自由能。
C、如果参与反应的物质不是处于标准状态，则反应的自由能变
化值G应为：G= G0 + RTlnp 式中，RTlnp — 反应自
皮江法
(Pidgeon Process),
巴尔札诺法 （Balzano Process),
玛格尼法 （Magnetherm Process)
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有色冶金原理镁
(1)Pidgeon Process（1940年）
•生产流程
•特点：还原设备结构简单，容易操作管理；可利用多种能源 进行还原生产 •不足：热利用率低，产能低，还原罐价格昂贵，成本远高于 电解法
有色冶金原理镁
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2020/11/17
有色冶金原理镁
2.3 Thermal Reduction Methods
根据还原剂的不同，热还原法炼镁可分为三种： • 碳热还原法 以木炭、煤、焦炭等碳质材料作为还原剂，反应式：
此反应是可逆反应。标准状态下，温度高于1850℃ 反应向右进行；低于1850℃时则向左。因此，为 了防止冷却时，镁被CO氧化为MgO，需用大量与 镁不反应的中性气体(如氢气)将混合气体产物带出 高温区急冷下来。故虽然此法的还原剂较便宜，但
半连续
特点：用铝土矿和白云石作原料，硅 铁为还原剂，在真空电炉进行还原反 应，反应温度1600~1700 ℃，真空 度0.226~13.332kPa; 所有炉料呈 液态，产品为液态镁，炉渣也为液态。
有色冶金原理

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有色冶金炉渣的酸碱性
有色冶金的酸碱性，习惯上用硅酸度表示，有时也用碱度表示。
认识三元系图
简单三元系图 如左下图所示，A，B，C 代表三种不同组元， 分别代表三种不同组元的初晶 区，边上的点（1、2、3）为 克 二元结晶点
化合物稳定性的判断：组成点在其对应的初晶区内则为稳定化合物。
CS-C2S-C2AS三元系图分析
(1)生产能力低,反应速度慢; (2)对设备的腐蚀性大; (3)流程长,液固分离困难.
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
第一章：冶金炉渣
炉渣，熔化后称为熔渣，是各种氧化物的熔体。在冶炼过程的技术经济指标在很大程度上与炉渣有关。
冶金炉渣的作用
①使脉石集中与金属或锍分离。 ②作为一种介质，其中进生着许多极为重要的冶金反应。 ③金属液滴或锍液滴的沉降分离（对机械夹杂损失起着决定性的作用） ④决定最高的冶炼温度（大致为炉渣熔化后温度加上一定过热的温度（150～250℃）） ⑤对杂质的脱除和浓度加以控制。 ⑥作为一种中间产物，杂质中含金属量高。 ⑦可调节电极插入渣中的深度调节电炉的功率。（起热传递作用）
三元系图的点线面
三元系图的点线面判断
二次结晶线与三元不变点与基元三角形的判断
二次结晶线的判断：任一结晶线相邻的两给元和点的连线与该结晶线上任一点作出的切线相交则此结晶线为共晶线，反之则为包晶线。--切线相交原则。（也可与三元不变点联系：共晶点上相连的结晶线全为共晶线，包晶点相连的结晶线至少有一条是包晶线）
冶炼对炉渣的要求
①熔点低（能耗）②密度低（与主体金属分层）③适当组成（如酸碱度）④腐蚀性小（保护炉衬）
炉渣的组成，对于大多数炉渣和钢渣，这三种氧化物是FeO、CaO、SiO2，对高炉和某些有色冶金炉渣则为CaO、Al2O3、SiO2。 组成炉渣的各种氧化物可分为三类： (1)碱性氧化物：CaO、MnO、Feo、MgO等，这类氧化物能供给氧离子O2-，如：CaO=Ca2++O2- (2)酸性氧化物： SiO2 、P2O5等，这类氧化物能吸收氧离子而形成络合阴离子，如：SiO2+2O2-=SiO44- (3)两性氧化物：Al2O3、ZnO等，这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子面呈碱性，而碱性氧化物过剩时则对会吸收氧离子面呈酸性，如：Al2O3=2Al3++3O2- Al2O3+O2-=2AlO2-
有色冶金原理

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B、与冷水发生缓慢反应，与热水和酸类发生强烈反应生成氢气 和相应镁化物，与氢氟酸反应因生成氟化镁膜而中止。
C、镁与氢发生反应生成氢化镁，被用于储氢合金的开发(Mg2Ni) D、与TiCl4反应：金属钛生产的方法
E、腐蚀性：(1)化学腐蚀：耐碱（PH>10.2)、不耐酸（低浓度 和高温的氢氟酸除外）
(2)土壤腐蚀：耐粘土腐蚀，有氯化物时腐蚀厉害
特点：可作为原料的天然矿物资源种类多，分布广，易获得； 可利用电、油、天然气等多种能源进行生产； 工艺过程简单，投资少，建厂速度快； 生产过程不产生有毒废弃物，对环境污染小。
缺点：产能低，机械化程度差，所用还原剂价格贵。
在国外，电解法镁产量占镁的总产量约80%
在国内，则是热法占主导地位，占了97%。
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2.1.3 Raw Materials and Production Processes
1、Raw Materials
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2、Production Processes
It is possible to divide the magnesium production technologies into two main types：
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热还原法：1913年开始研究，1924年由安吉平等（俄国）完 成。1941年Pidgeom（皮江，加拿大）建立了硅铁还原白云 石的试验厂并获得成功，称为皮江法炼镁。随后，加拿大政府 在安大略白云石矿附近采用皮江法建厂，1942年投产。
1947年 法国开始研究连续生产的硅热法，1959年第一 台熔渣导电半连续还原炉投产，1964年开始工业生产。
金属镁无磁性，有较强的韧性、延展性，有良好的导电、 导热性、阻尼性、减振性、切削加工性 。其减振性能、磁 屏蔽性能远优于铝合金。
有色冶金原理

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表 4.1 各种气态硫在不同温度下及P总=101325 Pa时的分压（Pa）
图 4.1 各种硫化物的离解压对数与温度关系曲线
图 4.2 硫化物的吉布斯自由能图
表4.2 一般的Me-S-O系中的反应及平衡关系式
图4.3 Me-S-O系等温平衡图
表4.3 Cu-S-O系标准吉布斯自由能数据
硫化物比氧化物容易氯化
思考题
1、什么是氯化冶金，基本过程及主要方法有哪些？ 2、理解氯化物的∆Gᶱ～T关系图意义； 3、金属氧化物氯化时为何需要加入还原剂？写出氯化时加C 反应的原理； 4、金属硫化物的氯化过程为何较其氧化物容易？ 5、NaCl作为氯化剂时，对金属硫化物和金属氧化物的氯化程 度如何，工业上如何操作？ 6、能否用碳、氢作还原剂来还原其他金属氯化物？
图4.8 S-O系吉布斯自由能图
着火温度并非一定值，而与硫化物的颗粒大小有关。 硫化物氧化过程影响因素： 1、温度； 2、颗粒外表面的固体反应物膜层的厚度及致密程度； 3、物料的物料化学性质。粒度、孔隙度； 4、气流中O2、SO2、SO3的浓度等。
表4.8 某些硫化物的着火温度与其颗粒大小的关系
方法及分类
方法： 第一步，使均匀的熔融粗金属中产生多相体系(如金 属-渣，金属-金属，金属-气体）； 第二步，把上述产生的各两相体系用物理方法分离 。 分类： (l) 金属一法系; (2) 金属一金属系: (3) 全属一气体系。
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第五章 氧化物和硫化物的火法氯化
金属氯化物与相应金属的其它化合物比较，大都具有低熔 点、高挥发性和易溶于水等性质，因此将矿石中的金属氧化 物转变为氯化物，并利用上述性质将金属氯化物与一些其它 化合物和脉石分离。 氯化冶金 就是将矿石(或冶金半成品)与氯化剂混合，在一定条件下 发生化学反应，使金属变为氯化物再进一步将金属提取出来 的方法 氮化冶金主要包括氯化过程、氯化物的分离过程、从氯化 物中提取金属等三个基本过程。 • 在多数的冶金原料中，金属并非以氯化物形态存在，因此 从原料中制取金属氯化物的氯化过程，是氯化冶金最基本 和最重要的过程。
有色冶金原理_绪论1

有色冶金原理_绪论1

• 电冶金成为大规模工业生产的先决条件是 廉价电能的大量供应。
• 电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液 电解等。
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• 广义上讲电冶金是指应用电能从矿石或其 它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过 程。显然也包括电炉冶炼。但实际工程上 所提到的电冶金一般指电解（电化学）冶 金，包括水溶液电解和熔盐电解，而把电 炉冶炼归入火法冶金的范畴。
• 中国有色金属产量 • 2002年为1012万t， • 2003年达到1182万t， • 2004年达到1398万t， • 2005年达到1631.8万t， • 2006年1917万t， • 2007年达到2361万t。 • 2014年4417万吨
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冶金学发展历史
• 源远流长的冶金生产技术，直到18世纪末， 才从近代自然科学中汲取营养，逐渐发育成 一门近代科学──冶金学。
• 湿法冶金在机理上属物理化学的内容，其生产步 骤主要包括：浸取、分离、富集和提取。
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• （1）浸出 选择适当的溶剂（如酸、碱、氨、氰化物、 氯化物、有机溶剂等）把经处理过的矿石 中的常以化合物形式存在的金属选择性地 溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的 过程。浸取过程常涉及到置换和氧化还原 反应，为得到所需要的产物，对浸取剂的 酸碱度要加以控制。
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• （2）轻金属，密度在4.5 （或5） g·cm-3以 下的金属叫轻金属，周期系中第ⅠA、ⅡA 族均为轻金属，主要有7种：
• 铝Al、镁Mg、钾K、钠Na、钙Ca、锶Sr、 钡Ba；
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• （3）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。 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。主要有8种：
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有色冶金概论复习

有色冶金概论复习

复习重点（绪论和有色金属冶金部分）重点章节【第四章3、4、7】、【第五章2】、【第六章1、2、3、4、6、7】【第七章（1-5、1-6）小节、（2-2、2-3）、3、4】【第八章1-2、2-2】【第九章3、6】一、名词解释：1. 拜耳法答：拜耳法是直接利用含有大量游离苛性碱循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶掖，井用加氢氧化铝种子(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。

2. 冰铜答：冰铜为金属硫化物的熔体，主要成分是Cu2S和Fe S，此外还有Pb S、Ni3S2、Zn S等以及少量的金属氧化物Fe3O4。

3. 重金属答：一般指密度在5t/m3以上的金属。

4. 矿石答：含有用矿物的矿物集合体，如其中金属的含量在现代技术经济条件下能够回收加以利用时，这个矿物集合体就叫做矿石。

5.有色金属：狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。

6.铝硅比:指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量比，即A/S= Al2O3/ SiO2。

7.电解精炼；在直流电的作用下，阳极不断溶解，阴极不断析出，杂质被留在溶液中的电化学过程。

8.还原熔炼；在高温下，在还原气氛下所进行的熔炼。

9.造锍熔炼；在一台高温冶金设备中，含有硫的炉料及燃料和熔剂，在和氧的反应过程中，生成含二氧化硫的烟气、氧化物融合体的炉渣、以及金属硫化物的融合体的冰铜的过程。

10氧位、磷位、分解压、熔析精炼、萃取精炼、氧化精炼、硫化精炼、浸出、净化、沉积、简答题：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。

有色冶金第1章 绪论

有色冶金第1章 绪论


1.6 我国金属矿的分布
8.钼矿 9.钨矿 10.锡矿 11.汞、锑矿 12.金矿 13.银矿 14.稀土、稀有金属
主江（探主南陕有主；探主坑、珊探主湖探省东桐探主四要西富明要省西产要河明要、瑶瑚明要南明夹省沟明要川分省蕴汞有锡省地有南产有下岗；产有矿皮玲、产有省布（）产：矿旬：省地：桐仙甘地：香2区沟珑金地：砷2在赣等地贵山阳吉栾江岭；肃广花222黑、、渠15陕村59处26内南地州、汞1林川西、广省西岭23龙珲焦、6西；90。处处5处蒙、。万板锑3大等省岿东塔壮、江春家秦处省江处。。。古宜山溪矿黑钼西美省儿族红省；、岭。银西、自春、；。山矿华锯沟自旗乌辽新、硐省锑治）务广；。山板等治岭拉宁城上子贵产区、川西辽、福坑钨区、嘎省、宫；溪地（广、壮宁漂建、矿大野、五三；河；1白东丹族1省塘莲。厂鸡大龙家广南吉1云省寨自处杨、行花、尾安；岛东省林鄂（、治。家大洛山珊等河河、省破省博粤铜区杖吉坑；瑚锡、北尹河山山、北仁大子山；广、矿老省格台；门）8；厂、、湖西水。柞张庄；湖；0、1湖；兰盘南壮岩山家；湖北广）新南甘家古省族坝、口河南省东、疆省肃沟山柿自；呼、南省银省山维新省；、竹治云玛迁省湘洞庞东吾晃崖陕画园区南；西文西沟西省尔等湾西眉、大省吉；峪；、洞（自汞等省坳新明东林山、云白等微治矿锑金、田山川果银山区，矿堆浒岭、；园矿）湖；城；。、 南省墨江；四川省东北寨；青海省斑玛；新疆维吾尔自治
按净沉浸化积出包包的括括溶水置剂解换分沉沉为淀积：净、碱化电浸、解、置沉氨换积浸净、、化气酸、体浸气还、体原硫还沉脲原积浸（。出氧、化氰）化净物化浸等出。等。 按浸出的方式分为：常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出等。
1.铁矿 2.锰矿 3.铬铁矿 4.铜矿 5.铝土矿 6.铅锌矿 7.镍矿
1.6 我国金属矿的分布
有色冶金原理第一章-冶金炉渣

有色冶金原理第一章-冶金炉渣

SiO2—A3S2子二元系：简单低共熔型，低共熔温度 1595℃。
A3S2—Al2O3子二元系：简单低共熔型，低共熔温度 1840℃。 →莫来石质(A3S3)及刚玉质(Al2O3)耐火砖可作为性 能优良的耐火材料。
烧结时，熔化温度较低的炉渣将细粒炉料粘结起来，冷却后形 了具有一定强度的烧结块或烧结球团。
在金属和合金的精炼时，熔渣覆盖在金属熔体表面，可以防止
属熔体被氧化性气体氧化，减小有害气体(如H2、N2)在金属熔 中的溶解。
6、熔渣的副作用
✓ 熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷 →大大缩短了炉子的使用寿命
✓ 炉渣带走了大量热量 →大大地增加了燃料消耗
有色冶金原理第一章-冶 金炉渣
2020年5月31日星期日
第一章 冶金炉渣
1.1概述 1.2炉渣的组成 1.3炉渣系二、三元状态图 1.4熔融炉渣的结构 1.5熔融炉渣的物理化学性质
1.1概述
炉渣，熔化后称为熔渣，是火法冶金的一种产物 组成主要来自矿石，熔剂和燃料灰份中的造渣成份。
不同的熔渣所起的作用是不一样的，根据熔渣在 过程中的作用，可将其分成冶炼渣、精炼渣、富集渣和 成渣四类。
•被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料 如碱性炉渣炼钢时，MgO主要来自镁砂炉衬
4、炉渣氧化物
组成炉渣的氧化物可分为三类: ➢ 碱性氧化物：能提供氧离子O2-，如CaO、MnO、FeO、
MgO等。 ➢ 酸性氧化物：能吸收氧离子而形成络合阴离子，
如SiO2、PΒιβλιοθήκη O5 ➢ 两性氧化物：酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱
✓ 如电渣重熔用渣、铸钢用保护渣、钢液炉外精 炼用渣等。
✓ 这些炉渣所起的冶金作用差别很大。
例如，电渣重熔渣一方面作为发热体，为精炼 的热量；另一方面还能脱出金属液中的杂质、 夹杂物。
有色冶金原理

有色冶金原理

有色冶金原理
有色冶金是指除了铁、钢和黑色金属外的其他金属及其合金的冶金学科。

它涉及到的金属包括铜、铝、锌、镁、铅、镍、钴、锡、锑、铱、铑、钼、钯、铑、铅、钨、钴、镍、锡、银、金等。

有色冶金原理是指研究有色金属冶炼过程中的物理、化学及冶金学原理。

它主要涉及到有色金属的提取、炼制、精炼和加工等过程，以及金属的物理、化学性质变化以及其与其他元素的配合形成合金等方面。

在有色冶金原理中，一个重要的原理是金属的提取。

不同金属的提取方法各异，但都基于物理和化学原理。

例如，铜可以通过火法炼铜、湿法炼铜等方法进行提取。

火法炼铜是指将铜矿石加热到高温，使其融化，再通过各种化学反应将铜从矿石中分离出来。

湿法炼铜是通过浸出、萃取等方法将铜离子从矿石中溶解出来。

此外，有色冶金原理还包括金属合金的制备和加工技术。

金属合金是在金属中加入其他元素，以改善其性能和热处理特性。

不同金属合金的制备方法也有所不同，常见的方法包括熔炼、溶液热处理和机械合金化等。

在有色冶金原理中，了解金属的晶体结构和相变规律也非常重要。

金属的晶体结构决定了其物理和力学性能，而相变规律则反映了金属在不同温度和压力下的相变行为。

总之，有色冶金原理是研究有色金属冶炼过程中的物理、化学及冶金学原理的学科。

通过了解和应用这些原理，可以更好地进行有色金属的提取、炼制和加工，提高金属的品质和性能。

有色冶金原理

有色冶金原理有色冶金是指以有色金属（即不含铁的金属）为原料进行冶炼和加工的一种冶金工艺。

有色金属具有良好的导电、导热、耐腐蚀等特性，因此在电子、航空航天、军工等领域有着广泛的应用。

有色冶金原理是指对有色金属冶炼和加工过程中的物理、化学现象进行研究和探索，以及相关工艺技术的原理和规律。

首先，有色冶金原理涉及到有色金属的提取和精炼过程。

有色金属的提取主要包括矿石选矿、破碎、浮选、冶炼等步骤。

在这一过程中，需要考虑矿石的成分和性质，选择合适的提取方法，控制冶炼过程中的温度、氧化还原条件等参数，以确保提取出高纯度的有色金属。

其次，有色冶金原理还涉及到有色金属的合金化和加工过程。

合金是由两种或两种以上金属或非金属元素按一定的比例混合而成的固溶体或非固溶体。

在合金化过程中，需要考虑不同金属元素的相容性、晶体结构、热处理工艺等因素，以调整合金的力学性能、耐腐蚀性能等特性。

另外，有色冶金原理还包括了有色金属的成型加工和表面处理。

成型加工包括锻造、轧制、挤压、拉拔等工艺，通过这些工艺可以改善金属的组织结构，提高其力学性能。

表面处理则包括镀层、喷涂、阳极氧化等工艺，可以提高金属的耐腐蚀性能、美观性和使用寿命。

总的来说，有色冶金原理是一门综合性的学科，涉及到物理、化学、材料学等多个学科的知识。

在实际应用中，需要综合考虑原材料的性质、工艺的条件、设备的特点等因素，以确保有色金属冶炼和加工的质量和效率。

有色冶金原理的研究不仅可以为工程技术提供理论依据，还可以推动有色金属工业的发展，促进相关领域的技术进步和创新。

综上所述，有色冶金原理是有色金属冶炼和加工过程中的基础理论和技术原理，对于提高有色金属的品质和开发新型有色金属材料具有重要意义。

通过对有色冶金原理的深入研究和应用，可以促进有色金属工业的发展，推动相关领域的科技进步，为社会经济的发展做出贡献。

有色冶金原理硫化矿的火法冶金剖析PPT学习教案

和力都很小，而硫和氧的亲和力较大，形成稳定的化 合物SO2。
MeS O2 Me SO2
6.1 硫化汞（辰砂）的挥发焙烧
HgS (S ) O2 Hg (l) SO2 G0 238488 36.0T
HgS (S) O2 Hg (g) SO2 G0 176146129.7T
第26页/共33页
火法冶金过程中实际参加反应的是金属的低价硫化物。 硫的沸点：444.5℃
第4页/共33页
5
气态硫中的含有多原子的S8、S6、S2和单原子的S， 其含量变化取决于温度，计算方法：
3S8 4S6 S6 3S2 S2 2S
lg
PS46 PS38
6337 1.75lg T T
8.9
lg PS32 13985 3.5lg T 15.3
着 火 温 度，K
0.1mm
0.1~0.2mm
563
－
598
678
611
－
703
798
703
－
827
－
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6 硫化物氧化生成金属
●少数几种金属能从其硫化物中直接氧化得到金属。 ●具备这种性能的金属硫化矿有汞、银、铂族金属等。 ●热力学特性：在火法冶金过程中，金属对硫和氧的亲
●冶金工厂处理的硫化物精矿，不仅粒度细、具有 很大的表明活性，而且一般含硫量在15－30％， 具有很大的发热量。
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●硫化物高温下的化学反应归纳为五种类型 ：
2MeS 3O2 2MeO 2SO2 （1）
是各种有色金属硫化矿氧化焙烧的基础。

有色金属冶金概论(完整资料).doc

此文档下载后即可编辑课程教学大纲课程名称：有色金属冶金概论课程名称：Introduction to Metallurgy of Non-Ferrous Metals课程号：061899课程类型：专业课学时：36学时适用对象：冶金工程专业本科生先修课程：《冶金化工过程与设备》、《冶金热力学及动力学》、《冶金传输原理》。

一、课程的性质、目的与任务本课程是冶金工程专业本科生的专业课，为限选课；目的是使钢铁冶金专业方向的学生扩大专业面，以适应市场经济的需要。

本课程的讲授完成如下任务：了解常用有色金属的性质和用途；掌握常用有色金属冶金的主要原理、主要生产工艺。

二、课程的内容及学时分配：第一部分：绪论（建议学时数：2学时）本部分的学习目的和要求：本部分首先从课程的性质引入，讲解有色金属的分类及各种金属的所属类别，介绍有色金属提取过程的特点，对有色金属的提取方法进行归纳性总结。

通过本部分的学习，应了解各种有色金属所属的类型，熟悉有色金属的分类依据，掌握有色金属提取过程的特点。

本部分的教学内容：有色金属提取过程的特点；有色金属的提取方法。

本部分的重点和难点：有色金属提取过程的特点。

第二部分：铜冶金（建议学时数：10学时，其中包括讨论课2学时）本部分的学习目的和要求：通过对本部分的学习，学生应了解湿法炼铜的工艺；熟悉连续炼铜的工艺、基本原理；对比钢铁冶金流程，掌握火法炼铜的工艺流程及各主要单元过程的基本原理。

本部分的教学内容：本部分从铜及其主要化合物的性质、用途入手，讲授炼铜的原料，火法炼铜、湿法炼铜工艺流程、基本原理。

在火法炼铜部分，主要讲授硫化铜精矿的硫酸化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理；讲授造锍熔炼的基本原理；讲授冰铜吹炼、粗铜的火法精炼、电解精炼的工艺、基本原理；讲授连续炼铜的工艺、基本原理。

简单介绍湿法炼铜部分。

本部分的重点和难点：硫化铜精矿的硫酸化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理；造锍熔炼的基本原理；冰铜吹炼、粗铜的火法精炼、电解精炼的工艺、基本原理。

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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。
人类使用金属的历史
• 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。
• ③溶剂萃取：让水溶液与不溶于水的有机溶液互 相接触，把水溶液中的溶质择优地转入有机相的 过程。已用于铀、稀土、铜、镍和钴等的富集。
• （4）提取 从富集后的净化液中获得纯金属的过程。 一般采用下面要讲到的电解法。
3）电冶金
• 利用电能从矿石或其他原料中提取、回收 和精炼金属的冶金过程。
• 电冶金成为大规模工业生产的先决条件是 廉价电能的大量供应。
有色冶金原理
马良
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第一章 绪论
课前知识准备： 知识准备：
➢U、 H、 S、G、ΔS、ΔH、ΔG、ΔHө、ΔGө、 ΔSө、ΔHmө、ΔGmө、ΔSmө含义 及用途
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第一章 绪论 第一节 概述
1 一、几个概念 2 二、冶金原理研究内容 3 三、冶金原理分类 4 四、冶金熔体
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一、几个概念
1、冶金过程 • 2、金属分类
金属及其分类 有色金属的分类 我国有色金属的产量 冶金和冶金方法 有色金属提取的特点
人类使用金属的历史
• 人类最早使用的金属—黄金。 • 铜也是最早使用的金属之一，距今8000年以前，人
类已经使用铜。 • 铅也是人类史前使用的金属，炼铅和炼铜术大致始
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
• 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。
有色金属的分类
• 有色金属可分为四类： • （1）重金属，一般是指密度在4.5 （或5）
g·cm-3以上的金属，过渡元素大都属于重金 属。主要有11种： • 铜Cu、铅Pb、锌Zn、镍Ni、锡Sn、钴Co、 砷As、铋Bi、锑Sb、镉Cd、汞Hg；
• （2）轻金属，密度在4.5 （或5） g·cm-3以 下的金属叫轻金属，周期系中第ⅠA、ⅡA 族均为轻金属，主要有7种：
• a） 高熔点稀有金属（共8种）： 钨W、钼Mo、钒V、钛Ti、锆Zr、 铪Hf、钽Ta、铌Nb；
• b） 稀散金属（共7种）： 镓Ga、铟In、铊Tl、锗Ge、碲Te、硒Se、 铼 Re；
• c）稀土金属（共15种）： 钪Sc、铱Y、镧La系元素；
• d）稀有轻金属（共4种）： 锂Li、铍Be、铷Rb、铯Cs；
• 提取冶金学（Extractive metallurgy） • 物理冶金学（Physical metallurgy）。
冶金学科分类
• 1）提取冶金学：从矿石中提取金属（包括金属化 合物）的生产过程称为提取冶金学。由于这些生 产过程伴有化学反应，故又称为化学冶金学。它 研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等各种过 程及方法的原理、流程、工艺及设备，故又称为 过程冶金学，中国习惯简称冶金学。即狭义的冶 金学指的是提取冶金学。
按具体的冶金对象划分： 钢铁冶金原理，有色冶金原理
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四、冶金熔体
1、冶金熔体含义 2、冶金熔体分类
反应介质和反应产物 (或中间产品)
(1) 金属熔体 例：钢、生铁、铜液
(2) 熔渣
P6： （1）冶炼渣；（2）精炼渣；（3） 富集渣；（4）合成渣。成分见表1-1
(3) 熔盐
(4) 熔锍：
多种金属硫化物的共熔体 8
金属或化合物的过程
（2）湿法冶金 在常温或稍高温度条件下从矿石或其它原料中
提取有用金属或化合物的过程。
（3）电冶金 利用电能从矿石中提取有用金属或化合物的过程
5、冶金原理:
5
二、冶金原理研究内容
1
★ 1、内容
冶金过程热力学、冶金过程动力学、冶金溶液。
2、冶金过程热力学 主要研究内容：
冶金反应进行的可能性，反应进行的限度， 各种参数（或影响因素）对冶金反应的影响。
1）按含Fe量划分 铁金属和非铁金属 2）按颜色划分 分为黑色（Fe金属）
和有色金属（如Cu，Al金属）
3、生铁和钢 含C≥2.0%的铁基合金—生铁
钢性能:
钢机械性能，焊接性能好，能锻造成
型且成本较低，易获得，因此，钢材
成为了一个国家基础材料。
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一、几个概念
1
★ 4、提取冶金 定义 P1 分类:
（1）火法冶金 高温条件下从原料中（主要为矿石）提取有用
化学沉淀、离子交换、溶剂萃取等方法：
• ①化学沉淀又可分为置换沉淀（如用铁置换硫酸 铜中的铜）、水解沉淀（如铍的盐类化合物水解 成氢氧化物）、分布结晶（如铷和钾的草酸盐） 等种类。
• ②离子交换过程 是以固相的树脂作为离子交换剂， 与液相中的离子发生可逆的离子交换过程，已用 于铀、镧系和锕系金属等的富集。
金属的分类
• 西方：铁（Ferrous Metal）；
•
非铁金属（Non-Ferrous Metal）。
• 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Fe3O4，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 经济中占有极其重要的地位出发的。
• 湿法冶金在机理上属物理化学的内容，其生产步 骤主要包括：浸取、分离、富集和提取。
• （1）浸出
选择适当的溶剂（如酸、碱、氨、氰化物、 氯化物、有机溶剂等）把经处理过的矿石 中的常以化合物形式存在的金属选择性地 溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的 过程。浸取过程常涉及到置换和氧化还原 反应，为得到所需要的产物，对浸取剂的 酸碱度要加以控制。
火法冶金
• 硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是： 除去硫和易挥发的杂质，并使之转变成 金属氧化物，以便进行还原冶炼；使硫 化物成为硫酸盐，随后用湿法浸取；局 部除硫，使其在造锍熔炼中成为由几种 硫化物组成的熔锍。
• ②冶炼。此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融 合而成的炉渣和熔锍（有色重金属硫化物与铁的 硫化物的共熔体）或含有少量杂质的金属液。有 还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式：
冶金学发展历史
• 源远流长的冶金生产技术，直到18世纪末， 才从近代自然科学中汲取营养，逐渐发育成 一门近代科学──冶金学。
冶金学的成就
• 冶金学不断地吸收自然科学，特别是物理学、化 学、力学等方面的新成就，指导着冶金生产技术 向广度和深度发展。另一方面，冶金生产又以丰 富的实践经验，充实冶金学的内容，发展成为两 大领域：即
还原冶炼：是在还原气氛下的鼓风炉内进行。加 入的炉料，除富矿、烧结块或球团外，还加入熔 剂（石灰石、石英石等），以便造渣，加入焦炭 作为发热剂产生高温和作为还原剂。可还原铁矿 为生铁，还原氧化铜矿为粗铜，还原硫化铅精矿 的烧结块为粗铅。
氧化吹炼：在氧化气氛下进行，如对生铁采用转 炉，吹入氧气，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳 和磷，炼成合格的钢水，铸成钢锭。
3、冶金过程动力学 ➢主要研究内容：
冶金反应进行的机理，反应速率限制 环节，各种参数对反应速率的影响
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三、冶金原理分类
1Hale Waihona Puke 4、冶金溶液 分类： 冶金熔体和水溶液
主要研究内容： 冶金溶液的结构、物理 化学性质，相平衡条件
三、冶金原理分类 按研究的具体冶金过程的工作条件划分：
• 火法冶金原理，湿法冶金 原理，电化学冶金原理
• 提取冶金学的任务是研究各种冶炼及提取 方法，提高生产效率，节约能源，改进产 品质量，降低成本，扩大品种并增加产量。 包括：
• 钢铁冶炼； • 有色金属冶炼 • 冶金过程的物理化学研究。
• 2）物理冶金学：物理冶金学是通过成型加 工的研究，制备有一定性能的金属或合金 材料的学科，又称金属学。
金属（包括合金）的性能（物理性能及力学 性能）不仅与其化学成分有关，而且被成 型加工或金属热处理过程产生的组织结构 所决定。
火法冶金
• 利用高温从矿石中提取金属或其化合物 的冶金过程。此过程没有水溶液参加， 故又称为干法冶金。
• 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、 冶炼、精炼3个步骤。
火法冶金
• ①矿石准备。选矿得到的细粒精矿不易 直接加入鼓风炉（或炼铁高炉），须先 加入冶金熔剂（能与矿石中所含的脉石 氧化物、有害杂质氧化物作用的物质）， 加热至低于炉料的熔点烧结成块；或添 加粘合剂压制成型；或滚成小球再烧结 成球团；或加水混捏；然后装入鼓风炉 内冶炼。
• 成型加工包括金属铸造、粉末冶金（制粉、 压制成型及烧结）及金属塑性加工（压、 拔、轧、锻）。
• 研究金属的塑性变形理论、塑性加工对金 属力学性能的影响以及金属在使用过程中 的力学行为，则称之为力学冶金学，也属 于物理冶金学的一个组成部分。
提取冶金方法
• 1）火法冶金：Pyrometallurgy； • 2）湿法冶金：Hydrometallurgy ； • 3）电冶金：Electrometallurgy ； • 4）粉末冶金：Powder metallurgy。
• 此外，凡影响化学反应的因素都对 浸取过程产生影响，一般加温和加 压可都加速浸取过程。还可以利用 细菌把一些不溶性的矿物变成可溶 性盐，称为微生物冶金或细菌采矿。
• （2）分离： 将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。同时 还要考虑将残渣中的溶剂和金属离子洗涤回收。
• （3）富集： 把分离得到的浸取液净化和富集的过程，包括：
• e） 稀有放射性金属（共4种）： 镭Ra、钫Fr、锕Ac、铀U。