铝热还原法+碳热还原法+氢还原法冶炼金属钒

工业上冶炼金属的一般方法工业上的还原过程即称为冶炼，把金属从化合物还原成单质。

由于金属的化学活泼性不同，要把金属还原成单质，需采取不同的冶炼方法，工业上提炼金属一般有下列几种方法：一、热分解法有一些金属仅用加热矿石的方法就可以得到。

他们的化合物负值小，不稳定，易分解。

在金属活动顺序中，在氢后面的金属其氧化物受热就容易分解，如:HgO和Ag2O加热发生下列分解反应：2HgO==2Hg＋O22Ag2O=4Ag＋O2将辰砂(硫化汞)加热也可以得到汞：HgS＋O2== Hg＋SO2二、热还原法大量的冶金过程属于这种方法。

焦炭、一氧化碳、氢和活泼金属等都是良好的还原剂。

1．用C 或CO作还原剂 (碳热还原法)SnO2＋2C===Sn＋2CO2Fe2O3＋3CO==2Fe＋3CO2反应若需要高温，常在高炉和电炉中进行。

所以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金，例如 MgO＋C==Mg＋CO如果矿石主要成分是碳酸盐，也可以用这种方法冶炼。

因为一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物，再用焦炭还原。

如矿石是硫化物，那么先在空气中锻烧，使它变成氧化物，再用焦炭还原，如从方铅矿提取铅： 2PbS＋3O2===2PbO＋2SO2PbO＋C===Pb＋CO碳热还原法的缺点：制得的金属中含有碳和碳化物，得不到较纯的金属。

2．氢热还原法工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。

生成热较小的氧化物。

例如，氧化铜、氧化铁等，容易被氢还原成金属。

而具有很大生成热的氧化物，例如，氧化铝、氧化镁等，基本上不能被氢还原成金属。

用高纯氢和纯的金属氧化物为原料，可以制得很纯的金属。

如MO，W的制备3．金属热还原法(金属置换法)用一种较活泼的金属把另一种金属从其化合物中还原出来。

选择哪一种金属做还原剂，除ΔG来判断外还要注意下几方面情况；(1)还原力强；(2)容易处理；(3)不和产品金属生成合金；(4)可以得到高纯度的金属；(5)其它产物容易和生成金属分离；(6)成本尽可能低，La还原性强于Mg、Al，但更多选Mg，Al 等等。

金属铝的知识点归纳总结金属铝（Aluminum）是一种常见的轻金属，具有良好的导热、导电性能，广泛应用于工业和日常生活中。

本文将对金属铝的制备方法、物理性质、化学性质、应用领域以及可持续性开发等方面进行归纳总结。

一、制备方法金属铝的制备主要有电解法和热还原法两种常见方法。

1. 电解法电解法是目前生产金属铝最常用的方法。

该方法通过在氧化铝熔体中通入直流电流，使氧化铝电解分解成金属铝和氧气。

这种方法具有高效、经济的优点，被广泛应用于铝的大规模工业生产过程中。

2. 热还原法热还原法是通过将含铝矿石与还原剂在高温条件下反应，使氧化铝还原为金属铝。

这种方法适用于小规模生产或临时铝锭的制备过程中。

二、物理性质金属铝具有以下主要的物理性质：1. 密度轻金属铝的密度相对较低，约为2.7g/cm³。

这使得铝成为一种重要的轻金属材料，在航空航天、交通运输等领域得到广泛应用。

2. 导电导热性能良好金属铝具有良好的导电导热性能，其导电性能仅次于银和铜。

这使得铝能够广泛应用于电力传输、散热器等领域。

3. 抗腐蚀性强金属铝能够与氧气迅速反应生成致密的氧化铝膜，该膜具有一定的抗腐蚀性能，能够保护铝材不受其他物质的侵蚀。

三、化学性质金属铝的化学性质主要表现在以下方面：1. 建立致密氧化铝膜金属铝在空气中与氧气迅速反应生成致密的氧化铝膜。

这一膜层能够阻止进一步的铝材氧化，具有一定的抗腐蚀性。

2. 与酸反应金属铝可以与酸反应，生成相应的盐和氢气。

然而，由于氧化铝膜的存在，金属铝对许多常见酸的腐蚀性较弱。

3. 不与碱反应金属铝与碱反应生成相应的盐和氢气。

与酸相比，铝在碱性溶液中更容易发生化学反应。

四、应用领域金属铝由于其独特的物理性质和化学性质，在众多领域广泛应用：1. 轻型结构材料金属铝的轻质、高强度特性使其成为制造轻型结构材料（如航空器、汽车等）的理想选择。

2. 食品包装材料金属铝具有良好的抗腐蚀性和热传导性能，常用于食品罐、饮料包装盒等的制作。

铝热还原法+碳热还原法+氢还原法冶炼金属钒（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新李俊翰教授等1 铝热还原法1.1 铝热还原法基本原理铝热还原法制取金属钒通常采用五氧化二钒或三氧化二钒两种原料。

铝还原五氧化二钒的还原反应如下：3V2O5+2Al=3V2O4+ Al2O33V2O4+2Al=3V2O3+ Al2O33V2O3+2Al=6VO+ Al2O33VO+2Al=3V+ Al2O3由以上四式可得如下总反应式：3V2O5+10Al=6V+5 Al2O3上述总反应式反应的焓变为每6molV为-3735kJ或每1gV与Al2O3渣为-4.579kJ，属于高放热反应。

另外，V、Al2O3的熔点分别为1910℃、2050℃，相对较低，有利于形成熔渣及金属钒锭。

但当铝过量时，会形成Al-V合金，使脱出铝的难度加大。

铝还原三氧化二钒的还原反应如下：V2O3+2Al=2V+ Al2O3该反应放热量较低，达不到渣熔化的温度，故只能制取粒状产品，而铝热法的渣不溶于水，故不适于用浸出法处理。

变通的方法为加入助熔剂，如KClO3，反应如下：KClO3+2Al=KCl+ Al2O3该反应放出较多热量，使渣熔化，冷却后便于与金属钒锭分离。

1.2 还原工艺1966年，Carlson采用二步法用铝还原V2O5制取钒。

第一步制取Al-V合金，第二步再精练制取高纯钒。

采用Al2O3钢罐内衬，抽真空充氩气，用燃气炉外源加热至750℃，点燃反应，反应迅速，冷却后分离渣与合金，合金再用HNO3溶液浸洗，然后粉碎成6mm 的块。

Peerfect对两步法又作出改进，改用铜坩埚，并用夹套水冷，取代有内衬的钢罐，避免了内衬耐火材料带来的污染，铜坩埚也用高纯材料制成。

抽真空充氩气，加入炉料V2O5 500g 、铝屑400g ，混匀压紧；上部添加启动料V2O5 90g、高纯铝粉50g 、I2 20g ，用一个金属钒丝盘条埋入启动料中，抽真空、排氮气、充氩气；钒丝充电启动点燃，升温至2050℃，反应迅速完成，冷却后通过重力分离渣和含金。

铝热还原法+碳热还原法+氢还原法冶炼金属钒（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新李俊翰教授等1 铝热还原法1.1 铝热还原法基本原理铝热还原法制取金属钒通常采用五氧化二钒或三氧化二钒两种原料。

铝还原五氧化二钒的还原反应如下：3V2O5+2Al=3V2O4+ Al2O33V2O4+2Al=3V2O3+ Al2O33V2O3+2Al=6VO+ Al2O33VO+2Al=3V+ Al2O3由以上四式可得如下总反应式：3V2O5+10Al=6V+5 Al2O3上述总反应式反应的焓变为每6molV为-3735kJ或每1gV与Al2O3渣为-4.579kJ，属于高放热反应。

另外，V、Al2O3的熔点分别为1910℃、2050℃，相对较低，有利于形成熔渣及金属钒锭。

但当铝过量时，会形成Al-V合金，使脱出铝的难度加大。

铝还原三氧化二钒的还原反应如下：V2O3+2Al=2V+ Al2O3该反应放热量较低，达不到渣熔化的温度，故只能制取粒状产品，而铝热法的渣不溶于水，故不适于用浸出法处理。

变通的方法为加入助熔剂，如KClO3，反应如下：KClO3+2Al=KCl+ Al2O3该反应放出较多热量，使渣熔化，冷却后便于与金属钒锭分离。

1.2 还原工艺1966年，Carlson采用二步法用铝还原V2O5制取钒。

第一步制取Al-V合金，第二步再精练制取高纯钒。

采用Al2O3钢罐内衬，抽真空充氩气，用燃气炉外源加热至750℃，点燃反应，反应迅速，冷却后分离渣与合金，合金再用HNO3溶液浸洗，然后粉碎成6mm 的块。

Peerfect对两步法又作出改进，改用铜坩埚，并用夹套水冷，取代有内衬的钢罐，避免了内衬耐火材料带来的污染，铜坩埚也用高纯材料制成。

抽真空充氩气，加入炉料V2O5 500g 、铝屑400g ，混匀压紧；上部添加启动料V2O5 90g、高纯铝粉50g 、I2 20g ，用一个金属钒丝盘条埋入启动料中，抽真空、排氮气、充氩气；钒丝充电启动点燃，升温至2050℃，反应迅速完成，冷却后通过重力分离渣和含金。

工业上提炼金属常用的方法及金属冶炼精炼的方法作者：蒋玉美来源：《中学化学》2015年第03期从自然界索取金属单质的过程称为金属的提炼。

金属提炼方法有火法和湿法两大类。

金属提炼一般分为三个过程——矿石的富集、冶炼和精炼。

一、金属的冶炼根据金属的存在形式、金属还原过程的热力学及其他诸多因素，工业冶炼金属的方法主要有：热分解法、热还原法、电解法和氧化法。

1.热分解法Ag2O、HgO等少数不活泼金属的化合物，由于其生成自由能负值小，不稳定，易分解，因此这类金属可通过直接加热使其分解的方法制备：2HgO△2Hg+O2↑2Ag2O△4Ag+O2↑2.热还原法这是最常见的从矿石提取金属的方法。

由于所用的还原剂不同，又可分为碳热还原法、氢热还原法和金属热还原法。

（1）碳热还原法碳热还原法是指用C或CO作还原剂的金属冶炼方法。

由于焦炭资源丰富，价廉易得，所以只要可行，尽可能采用此种方法。

对一些氧化物如SnO2、Cu2O等，直接用碳作还原剂制取金属：SnO2+2CSn+2CO↑Cu2O+C2Cu+CO↑对于Fe2O3，常用CO作还原剂：如果矿石的主要成分是碳酸盐，则由于大多数碳酸盐在高温下易发生热分解生成氧化物，故也可用该法冶炼金属，只是反应分两步进行：ZnCO3△ZnO+CO2↑ZnO+C△Zn+CO↑如果矿石是硫化物，则先将矿石在空气中煅烧使之转化为氧化物，再用碳还原。

如：2PbS+3O2煅烧2PbO+2SO2↑PbO+C△Pb+CO↑（2）氢热还原法碳热还原法的缺点是制得的金属中往往含有碳和碳化物，得不到较纯的金属。

故有时为制备少量的纯金属，采用氢热还原法，用氢气作还原剂。

如：GeO2+2H2Ge+2H2OWO3+3H2W+3H2O（3）金属热还原法（金属置换法）这是指用一种金属作还原剂（往往是较活泼的金属）把另一种金属从其化合物中还原出来。

一般而言，那些还原能力强、成本低、处理方便、易于分离、不与产品金属形成合金的金属常被选定为还原剂。

钒铁冶炼（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新崔旭梅李俊翰教授等1 钒铁冶炼方法及特点(1)以还原剂来区分：通常分为硅热法、铝热法、碳热法三种。

(2)以还原设备区分：在电炉中冶炼的有电炉法（包括碳热法、电硅热法和电铝热法）。

不用电炉加热，只依靠自身反应放热的方法称为铝热法（即炉外法）。

(3)以含钒原料不同区分：用五氧化二钒、三氧化二钒、钒渣原料冶炼钒铁的方法。

(4)根据热源不同可分为：碳热法、电热法、电硅热法、金属热法。

不同方法，特点不同，一种是耗电能大，工序复杂，但产品质量稳定，还原剂价格低。

另一种是耗铝量大，回收率低，合金品位高，不用电能。

2 钒铁产品的牌号及成分钒铁牌号根据含钒量分为低钒铁：FeV35～50，一般用硅热法生产；中钒铁：FeV55～65；高钒铁：Fe70~80，一般用铝热法生产。

国内钒铁牌号及成分如表5.5.1，国际钒铁牌号及成分如表5.5.2。

80 FeV产品外观如图5.5.1。

（1）我国钒铁标准（GB 4139-2012）表5.5.1 我国钒铁牌号及成分标准表5.5.2 国际钒铁牌号及成分标准图5.5.1 80 FeV产品外观图5.5.2 冶炼钒铁的电弧炉3 金属热法冶炼钒铁的原理金属热法冶炼铁合金一般是用比较活泼的金属去还原比较不活泼的金属氧化物，并获得该金属与铁熔于一起，从而生成铁合金。

主要反应原理为：Me x O y+Al─→Al2O3+Me ϑH(Al)=Q kJ/mol∆298Me x O y+Si─→SiO2+Me ϑH(Si)=Q kJ/mol∆298Me x O y+Mg─→MgO+Me ϑH(Mg)=Q kJ/mol∆298Me x O y+Ca─→CaO+Me ϑH(Ca)=Q kJ/mol∆298上述Q值等于-301.39kJ时，该反应式能自发进行，反应放热能达到使炉料熔化、反应、渣铁分离的程度。

当然，要使Me的收率达到高的指标，这个值不一定是最佳的。

化学中的单质制备
化学中，单质是指由同种元素组成的一种物质，它是原子形式
的存在。

单质制备是指将某种元素制备出来，以获得纯净的单质。

在化学实验和工业生产中都需要制备单质，那么制备单质的方法
有哪些呢？
一、金属单质的制备
1. 热还原法：这种方法适用于难以从它的化合物中通过常规化
学反应制取单质的金属。

热还原法可以将金属离子还原成金属，
其实质就是化学反应释放热量，使金属离子发生化学反应，被还
原成金属。

2. 电解法：这种方法是利用金属离子的电性质，通过电解金属
离子溶液，使得离子得到电荷的转移，从而制备出金属单质。

二、非金属单质的制备
1. 热分解法：在高温下，非金属含氧化物、硫化物和氮化物等
化合物可以分解成产物，并且通常需要供给能量。

据此，高温下
分解含氧化合物、硫化物和氮化物等非金属化合物的方法被称为
热分解法。

2. 化合物还原法：化合物还原法也是制备非金属单质的常用方法，它是通过化学反应，将非金属化合物的氧化态降低，从而获
得非金属单质。

总之，单质制备方法因化合物性质的不同而不同，需要在实验
前进行认真的分析和选择。

化学家们不断探索新的单质制备方法，为生产和实验提供更加不断完善的技术支持。

金属常见冶炼方法一、电解法金属活动顺序表中金属的冶炼如：（熔融）（熔融）［生成的O2与阳极炭棒反应生成CO、CO2，所以应不断补充阳极炭棒，冰晶石（）为助熔剂。

］二、热还原法金属活动顺序表中金属的冶炼。

（1）用作还原剂（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作还原剂。

如：（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（4）用等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。

（熔融）（熔融）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%是用钛铌合金制造的。

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：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。

郝郎指冶炼工人。

四、物理提取在自然界中存在，其密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得。

刘禹锡的浪淘沙：日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈。

美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来。

（隈：水转弯的地方）五、湿法冶金即利用溶液中发生的化学反应（如置换、氧化还原、中和、水解等），对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。

如金、银的工业冶炼：六、金属冶炼方法记忆（按金属活动性顺序）。

钒原矿的选矿试验和选冶技术研究概述：钒原矿是一种高含钒矿石，具有较高的经济价值。

为了提高钒原矿的品位和回收率，需要进行选矿试验和选冶技术研究。

本文将重点介绍钒原矿的选矿试验和选冶技术研究的内容和方法。

一、钒原矿的选矿试验：1. 试验目的：选矿试验旨在确定最佳的选矿流程，以提高钒原矿的品位和回收率。

2. 试验内容：(1) 矿石性质分析：对钒原矿的矿石进行化学成分分析、矿物组成鉴定以及物理性质测试，以了解矿石的性质与特点。

(2) 研磨试验：选择适当的研磨条件，探索最佳的研磨细度，以提高钒原矿的浮选效果。

(3) 浮选试验：采用不同药剂、药剂用量和浮选工艺，确定最佳浮选条件，使钒矿可以被有效地分离出来。

(4) 尾矿处理试验：研究尾矿的处理方法，降低环境污染，提高资源利用率。

3. 试验方法：(1) 实验室试验：通过小规模的实验室试验，模拟工业生产中的选矿过程，寻找最佳工艺条件。

(2) 中试试验：在实际生产中进行的试验，以验证实验室试验的可行性，并确定工业化应用的可行性。

(3) 工业试验：根据中试试验的结果，进行大规模的工业试验，检验新的选矿流程的稳定性和经济性。

二、钒原矿的选冶技术研究：1. 选冶目标：选冶技术研究的主要目标是实现钒矿的高效冶炼，提高钒金属的回收率和品质，同时降低能源消耗和环境污染。

2. 选冶方法：(1) 热法冶炼：利用高温进行熔炼，将含钒矿石中的金属钒提炼出来。

常用的热法冶炼方法包括电弧炉炼钒、氧化渣灼烧法和氧化铝还原法等。

(2) 湿法冶炼：利用化学反应将含钒矿石中的钒提取出来。

比较常用的湿法冶炼方法包括浸出法、盐酸浸出法和氧化铁浸法等。

3. 选冶工艺：(1) 制备矿石：将钒原矿通过破碎、研磨等工艺处理成适合冶炼的颗粒度。

(2) 预处理：采取酸洗、煅烧等方法去除矿石中的杂质，减少对后续冶炼的干扰。

(3) 冶炼：根据不同的冶炼方法，进行高温熔炼或湿法反应，将含钒矿石中的金属钒提取出来。

(4) 钒金属的精炼：通过去除杂质、升华、电解等方法，提高钒金属的纯度和质量。

冶炼⾦属钒的⽅法分类（钒渣-五氧化⼆钒-三氧化⼆钒-⾦属钒-钒铁-钒铝合⾦-碳氮化钒-钒电池）冶炼⾦属钒的⽅法分类（钒渣-五氧化⼆钒-三氧化⼆钒-⾦属钒-钒铁-钒铝合⾦-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新李俊翰教授等0 ⾦属钒⾦属钒可以通过以含钒氧化物和氯化物为原料，采⽤以钙、镁、铝等为代表的⾦属热还原法，或以碳、硅、氢等为代表的⾮⾦属热还原⽅法进⾏制备。

但是，这些⽅法得到的钒含有间隙元素量较⾼，如碳、氢、氧、氮，需要进⼀步提纯精炼后才能得到纯度较⾼、具有可塑性的⾦属钒。

1 冶炼⾦属钒的⽅法分类（1）以还原剂来区分：主要有⾦属热还原法，如钙热还原法、铝热还原法、镁热还原法；⾮⾦属热还原法，如碳热还原法，氢还原法、硅热还原法等。

（2）以含钒原料不同区分：主要有含钒氧化物和含钒氯化物两类原料。

2 钙热还原法2.1 基本原理钙热还原法所⽤原料主要为含钒氧化物，现将钙还原五氧化⼆钒的反应式表⽰如下：V2O5+Ca=V2O4+CaOV2O4+Ca=V2O3+CaOV2O3+Ca=2VO+CaOVO+Ca=V+CaO由以上四式可得如下总反应式：V2O5+Ca=2V+5CaO如果⾦属钙的量充⾜，则上述总反应式能进⾏完全，⽣成⾦属钒。

据有关数据表明，⾦属钒的熔点为1910℃，反应后产出的渣熔点为2615℃。

该反应虽为强放热反应， =-1621kJ，但仍不⾜以使V和CaO熔化，故产物冷却后是粉末悬浮物。

2 钙热还原法冶炼⾦属钒⼯艺(1) 还原⼯艺①早在1927 年，Marden、Rich以V2O5为原料、CaCl2为助剂，采⽤钙热法还原制得⾦属钒，反应按下式进⾏：V2O5 +5Ca +5CaCl2 = 2V +5CaO·CaCl2按化学计量加⼊V2O5175g，Ca 300g，CaCl2300g，装⼊钢罐、密封，加热⾄900 -950℃，保温1 h后冷却，将粒状产物溶于蒸馏⽔，钙盐溶解，固体⾦属钒分离后，⽤盐酸洗涤，再⽤⼄醇、⼄醚冲洗，然后真空⼲燥，得到⾦属钒，纯度可达99.3% -99.8% 。

铝的冶炼方法冶炼铝可以用热还原法，但是成本太高。

工业上冶炼铝应用电解法，主要原理是霍尔-埃鲁铝电解法：以纯净的氧化铝为原料采用电解制铝，因纯净的氧化铝熔点高（约2045℃），很难熔化，所以工业上都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石中，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后在电解槽中，用碳块作阴阳两极，进行电解。

全面介绍如下：《铝的生产加工》铝在生产过程中有四个环节构成一个完整的产业链：铝矿石开采－氧化铝制取－电解铝冶炼－铝加工生产。

一般而言，两吨铝矿石生产一吨氧化铝；两吨氧化铝生产一吨电解铝。

（一）氧化铝的生产方法迄今为止，已经提出了很多从铝矿石或其它含铝原料中提取氧化铝的方法。

由于技术和经济方面的原因，有些方法已被淘汰，有些还处于试验研究阶段。

已提出的氧化铝生产方法可归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。

目前用于大规模工业生产的只有碱法。

铝土矿是世界上最重要的铝矿资源，其次是明矾石、霞石、粘土等。

目前世界氧化铝工业，除俄罗斯利用霞石生产部分氧化铝外，几乎世界上所有的氧化铝都是用铝土矿为原料生产的。

铝土矿是一种主要由三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石组成的矿石。

到目前为止，我国可用于氧化铝生产的铝土矿资源全部为一水硬铝石型铝土矿。

铝土矿中氧化铝的含量变化很大，低的仅约30％，高的可达70％以上。

铝土矿中所含的化学成分除氧化铝外，主要杂质是氧化硅、氧化铁和氧化钛。

此外，还含有少量或微量的钙和镁的碳酸盐、钾、钠、钒、铬、锌、磷、镓、钪、硫等元素的化合物及有机物等。

其中镓在铝土矿中含量虽少，但在氧化铝生产过程中会逐渐在循环母液中积累，从而可以有效地回收，成为生产镓的主要来源。

衡量铝土矿优劣的主要指标之一是铝土矿中氧化铝含量和氧化硅含量的比值，俗称铝硅比。

用碱法生产氧化铝时，是用碱（NaOH或Na2CO3）处理铝矿石，使矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。

矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。

铝热还原法+碳热还原法+氢还原法冶炼金属钒（钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池）原创邹建新李俊翰教授等1 铝热还原法1.1 铝热还原法基本原理铝热还原法制取金属钒通常采用五氧化二钒或三氧化二钒两种原料。

铝还原五氧化二钒的还原反应如下：3V2O5+2Al=3V2O4+ Al2O33V2O4+2Al=3V2O3+ Al2O33V2O3+2Al=6VO+ Al2O33VO+2Al=3V+ Al2O3由以上四式可得如下总反应式：3V2O5+10Al=6V+5 Al2O3上述总反应式反应的焓变为每6molV为-3735kJ或每1gV与Al2O3渣为-4.579kJ，属于高放热反应。

另外，V、Al2O3的熔点分别为1910℃、2050℃，相对较低，有利于形成熔渣及金属钒锭。

但当铝过量时，会形成Al-V合金，使脱出铝的难度加大。

铝还原三氧化二钒的还原反应如下：V2O3+2Al=2V+ Al2O3该反应放热量较低，达不到渣熔化的温度，故只能制取粒状产品，而铝热法的渣不溶于水，故不适于用浸出法处理。

变通的方法为加入助熔剂，如KClO3，反应如下：KClO3+2Al=KCl+ Al2O3该反应放出较多热量，使渣熔化，冷却后便于与金属钒锭分离。

1.2 还原工艺1966年，Carlson采用二步法用铝还原V2O5制取钒。

第一步制取Al-V合金，第二步再精练制取高纯钒。

采用Al2O3钢罐内衬，抽真空充氩气，用燃气炉外源加热至750℃，点燃反应，反应迅速，冷却后分离渣与合金，合金再用HNO3溶液浸洗，然后粉碎成6mm 的块。

Peerfect对两步法又作出改进，改用铜坩埚，并用夹套水冷，取代有内衬的钢罐，避免了内衬耐火材料带来的污染，铜坩埚也用高纯材料制成。

抽真空充氩气，加入炉料V2O5 500g 、铝屑400g ，混匀压紧；上部添加启动料V2O5 90g、高纯铝粉50g 、I2 20g ，用一个金属钒丝盘条埋入启动料中，抽真空、排氮气、充氩气；钒丝充电启动点燃，升温至2050℃，反应迅速完成，冷却后通过重力分离渣和含金。

金属的冶炼四种方法1.热还原法。

制取活泼性一般的金属，如金属锌，铁，铜等，工业上一般采用还原剂把金属从它的氧化物还原出来。

常用的还原剂有氢气，一氧化碳，焦炭和活泼金属等。

2.电解法。

电解是一种强有力的氧化还原手段，基本上所有的金属都能通过电解法制取，但电解法耗能最多，不经济，因此这个方法一般用在极活泼金属的冶炼。

3.热分解法。

制取某些不活泼金属可以使用加热分解的方法，一般加热金属氧化物使其分解成金属单质和氧气。

4.物理方法。

黄金等不活泼金属以单质存在于自然界，可用某些物理方法使其与杂质分离提取。

比如沙里淘金可以用在纯度较大的金矿石。

如果矿石含金量较少，工业上还会使用一些化学方法，如利用氰化钠溶解含量较少金矿石，在用其它金属把黄金从溶液中置换出来。

金属的冶炼（铁的冶炼）金属冶炼：金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程矿石①工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。

②常见的矿石赤铁矿(Fe2O3)、黄铁矿(FeS2)、褐铁矿(Fe2O3·xH2O)、水铝石(Al2O3·H2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO3)、磁铁矿(Fe3O4)、方铅矿(PbS)、孔雀石 [Cu2(OH)2CO3]、赤铜矿(Cu2O)、铝土矿(主要成分是Al2O3)、黄铜矿(主要成分是CuFeS2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。

铁的冶炼①原理：把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，其主要的反应原理是：在高温下，利用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来，其反应的化学方程式是： Fe2O3+3CO2Fe+3CO2②炼铁的原料及作用：铁矿石：提供原料焦炭：提供能量，产生还原剂石灰石：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。

③设备：高炉④高炉内有关反应：a.产生CO提供能量：C+O2CO2；CO2+C2COb.在高温下用CO将Fe从Fe2O3中还原出来：3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2c.用石灰石将矿石中的SiO2转变为炉渣除去。

一种碳热还原生产金属钒的方法及装置
我这人啊，对这生产金属钒的事儿一直挺好奇。

有一次我到了一个生产金属钒的厂子里。

那厂子里面，到处都是些奇奇怪怪的大罐子、大炉子，热气腾腾的，一股子热浪扑面而来。

我看到一个老师傅，头发花白稀疏，就像冬天里的枯草，脸上带着一道道黑印子，像是被岁月和这厂子的烟火气给刻上去的。

他正站在一个巨大的碳热还原装置旁边，眼睛紧紧盯着那些管道和仪表，神情专注得很。

我就凑上去问他：“老师傅，您这碳热还原生产金属钒是咋弄的呀？”老师傅转过头来，看了我一眼，缓缓地说：“这可不容易嘞。

首先得把原料准备好，那钒矿石得挑得精细，就像选媳妇一样，不能有半点马虎。

”我被他这比方逗笑了，又接着问：“然后呢？”他指了指那大炉子说：“然后就把原料放进这炉子里，和碳一起加热，这温度啊，得控制得恰到好处，高了不行，低了也不行，就像做饭时掌握火候，火大了菜糊了，火小了菜不熟。

”
我在旁边看着那些忙碌的工人，有个年轻小伙子，脸蛋红扑扑的，像是被炉子里的火给映红的。

他一边干活一边跟我说：“这装置里的压力也得控制好，不然这金属钒就出不来合格的。

这就像吹气球，气太多了气球爆了，气太少了气球又飞不起来。

”
我听着他们的话，心里就琢磨，这生产金属钒就像一场精心编排的舞蹈，每个环节都得配合好。

这又让我想起村里打铁的铁匠，也是在火里来火里去，不过那和这比起来，可就小巫见大巫了。

这碳热还原生产金属钒的方法和装置，就是把那些不起眼的矿石变成珍贵金属钒的魔法棒，要是哪个环节出了岔子，这魔法可就失灵了，那损失可就大了去了。