工程師視角下化學工藝流程的系統(tǒng)設計

從認知框架到原料預處理

視頻導入——鈷深究化工操作，掌握原料預處理的各種方法并能應用于具體情境。1學習目標2結合鋁土礦提取鋁學會簡單剖析化學工藝流程，構建思維模型；3初步設計從含鈷原料中提取鈷元素的工藝流程；教材中涉及的工藝流程原理——礦物資源（以鋁土礦為例）復習回顧鋁土礦主要成分：任務一構建化學工藝流程圖的思維模型有什么？要什么？除什么？怎么除？（原料→產品）產品線雜質線（除目標元素外的其他元素）試劑線+操作線含鈷原料原料預處理分離提純物質轉化含鈷產物化整為零分步討論

初步設計從含鈷原料中提取鈷元素的化學工藝流程任務二原料預處理的方式及作用任務三【思考】鋁土礦提鋁工藝流程中是如何進行預處理的？有什么作用？工藝流程第一步為什么要進行預處理？初步除去部分雜質，改變物質結構，便于后續(xù)處理。分析高考真題，總結酸浸操作的作用？原料預處理的方式及作用任務三2025安徽卷T15(2)(稀鹽酸)“浸出液”中主要的金屬離子有Sr2+、_________。酸浸：在酸性溶液中使可溶性金屬離子進入溶液，不溶物通過過濾除去的過程。①除硅元素

②使物料中的金屬氧化物轉化為相應的鹽③用酸抑制該鹽的水解。④用鹽酸、硝酸酸溶時要注意控溫，用硫酸酸溶時要關注Pb2+

、Ca2+

、Ag+會生成PbSO4、CaSO4、Ag2SO4在濾渣中出現(xiàn)等)。

⑤提高物質的氧化性分析高考真題，總結堿浸操作的作用？原料預處理的方式及作用任務三堿溶常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等，與堿接觸反應或溶解。①除去油污(酯)/堿煮；②溶解鋁及其化合物、二氧化硅等；要注意兩性物質如Al、Zn、Cr等元素反應后的存在形式。③氨水浸?。荷山j合物④調節(jié)pH、促進水解(沉淀)

全國III卷T26廢棄油脂加氫鎳催化劑(金屬Ni、Al、Fe及其氧化物)（1）“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是___________。除去油脂、溶解鋁及其氧化物山東卷T16（3）MnO2與BaS溶液反應轉化為MnO的化學方程式_________________________________________。原料預處理的方式及作用任務三拓展思維MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S鹽浸主要是①用鹽溶液氧化物料中的還原性金屬(如FeCl3

溶液氧化銅、鐵，用NaClO溶液氧化銀等)或者②用鹽把物料中的易溶鹽轉化為難溶鹽從而除去［如BaCl2將銅陽極泥的SO42-轉化成Ba2SO4］。原料預處理的方式及作用任務三如何提高處理效果？增大接觸面積；延長接觸時間；適當增大濃度；適當升溫、加壓；攪拌等資料卡片：以國外某低品位三水鋁石礦為研究對象，采用濃度不變的鹽酸為浸出介質對其進行酸浸性能研究原料預處理的方式及作用任務三2024新課標T8（1）工業(yè)廢渣“酸浸”前廢渣需粉碎處理，目的是___________。河北T15（2）黃鐵礦在“酸浸”前研細的目的是___________。2024北京T18（1）黃銅礦礦石在焙燒前需粉碎，其作用是____________。增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分山東T17（1）焙燒的目的是將FeCr2O4轉化為Na2CrO4并將Al、Si氧化物轉化為可溶性鈉鹽，焙燒時氣體與礦料逆流而行，目的是______________。遼寧卷T16“焙燒”步驟中MnO2分解為Mn2O3原料預處理的方式及作用任務三全國甲卷T17（1）菱鋅礦（ZnCO3）焙燒生成氧化鋅的化學方程式為___________________。結合教材實例，分析高考真題，總結灼燒、焙燒、煅燒操作的作用除去可燃性雜質(碳、有機物)；氫氧化物、碳酸鹽類、銨鹽類分解為氧化物；金屬單質、金屬硫化物轉變?yōu)榻饘傺趸?——指向物質轉化，為浸取轉化為離子做準備。教材必修二灼燒干海帶后得到海帶灰。2023

全國甲卷T17（2）“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是___________________。原料預處理的方式及作用任務三拓展思維做還原劑

還原硫酸鋇從原料中提取鈷元素鐵錳氧化礦：含F(xiàn)e2O3和MnO2及鈷、銅、鈣、硅等元素的氧化物鈷元素來源：煉鋅廢渣：含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價氧化物及鋅和銅的單質廢棄的鋰電池正極材料：LiCoO2、Al、Fe、石墨及其他不溶于酸堿的粘接劑任務四從原料中提取鈷元素廢棄的鋰電池正極材料中含有LiCoO2、Al、Fe、石墨及其他不溶于酸堿的粘接劑請以小組為單位討論，如何設計預處理操作？資料卡片：LiCoO?中鈷元素處于相對高價態(tài)（+3價），其化學性質較為穩(wěn)定，難以直接被酸溶解浸出。+2價的鈷更易溶于酸。任務四LiCoO2AlFe石墨？試劑：操作：從原料中提取鈷元素廢棄的鋰電池正極材料：LiCoO2粗品2023·湖北(2)燒渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物任務四鏈接高考從原料中提取鈷元素煉鋅廢渣：含有鋅、鉛、銅、鐵、鈷、錳的+2價氧化物及鋅和銅的單質。2024·全國甲卷(1)“酸浸”前，需將廢渣磨碎，其目的是

(2)“酸浸”步驟中，CoO發(fā)生反應的化學方程式是

。增大固體與酸反應的接觸面積，提高鈷元素的浸出效率任務四從原料中提取鈷元素鐵錳氧化礦：含F(xiàn)e2O3和MnO2及鈷、銅、鈣、硅等元素的氧化物2025·山東已知：該工藝條件下，

低溫分解生成NH4