1、1,冶金工程概論,總復(fù)習(xí),2,第一章 緒論,冶金與提取冶金 P3 金屬及其分類 P12 金屬在地殼中的賦存狀態(tài) P11 冶金方法 P4 冶金（單元）過(guò)程 P6 冶金工業(yè)面臨的問(wèn)題及發(fā)展方向 P4，P8 發(fā)展方向：強(qiáng)化過(guò)程 節(jié)能 低污染或無(wú)污染 產(chǎn)品多樣化、精細(xì)化,3,有色金屬的定義及分類,有色金屬 黑色金屬 非鐵金屬 Non-ferrous Metal 鐵以外的金屬 工業(yè)上將有色金屬大致分為： 重金屬 (Cu、 Ni、Co、Pb、Zn、Cd、Bi、Sn、Sb、Hg等) 及稀貴金屬 (伴生有稀散元素： Se、Te、In、Ge、Ga 、Re等) (多為伴生貴金屬：Au、Ag、Pt、Ru、Rh、Pd

2、 等) 輕金屬 (Al、Mg、Li等) 稀有金屬 (Ti、Zr、Hf、W、Mo、Ta、Nb，Th、U等稀士金屬),4,常用冶金方法,火法冶金：在高溫下礦石或精礦經(jīng)熔煉與精煉反應(yīng)及熔化作業(yè)，使其中金屬與脈石和雜質(zhì)分開(kāi)，獲得純金屬的過(guò)程。包括備料，熔煉，精練三個(gè)工序。無(wú)水相參與。 濕冶金法：在常溫（低于100）常壓或高溫(100300)高壓下，用溶劑處理礦石或精礦，使所要提取的金屬溶解于溶液中，而其它雜質(zhì)不溶解，然后再?gòu)娜芤褐袑⒔饘偬崛『头蛛x出來(lái)的過(guò)程。它包括浸出，分離，富集和提取等工序。有水相參與。 電冶金：利用電能提取和精練金屬的冶金方法，又分電熱冶金和電化學(xué)冶金（如水溶液電解和熔鹽電解等）。

3、,必要時(shí)多種方法并用！,5,氧化礦：氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、鎢酸鹽等 硫化礦：硫化物、砷化物、銻化物、碲化物 自然金屬礦,礦物分類,金屬在地殼中的賦存狀態(tài),6,第二章 礦石與選礦,礦石 P9 有用礦石與脈石 礦物 礦床 品位 選礦 P13 原礦 精礦 尾礦 中礦,7,選別前準(zhǔn)備 破碎、篩分、磨礦和分級(jí) 選別作業(yè) 浮選、重選、磁選、電選 選別后的脫水 濃縮、過(guò)濾、干燥,基本概念,精礦 尾礦 中礦,選礦的原則工藝流程圖,8,第三章 煉 鐵,煉鐵原料 P21-23 鐵礦石 熔劑 焦炭 鐵礦粉造塊 P24-25 方法 燒結(jié)法 團(tuán)礦法,9,第三章 煉 鐵,燒結(jié)設(shè)備 燒結(jié)礦分類 酸性燒結(jié)礦

4、 堿度1 自熔性燒結(jié)礦 堿度 1.0-1.5 熔劑性燒結(jié)礦 堿度 2.0-2.4 鐵冶煉過(guò)程原理 高爐冶煉過(guò)程 P26 原料與產(chǎn)物 物料走向 高爐爐內(nèi)分區(qū)及其特征 P26,10,第三章 煉 鐵,碳的燃燒反應(yīng) P26-27 布多爾反應(yīng)的特點(diǎn) 鐵氧化物的還原 P27-31 氧化物的分解壓 金屬氧化物穩(wěn)定性判據(jù) 氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成自由能 氧化物分解壓溫度關(guān)系 結(jié)論 P28 鐵氧化物的離解規(guī)律 鐵氧化物的直接還原與間接還原,11,第三章 煉 鐵,碳的燃燒反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng) （1）C焦+ O2 = CO2 + 400.928 kJ 不可逆反應(yīng) （2）2C焦+ O2 = 2CO +235.130 kJ 不可逆反應(yīng)

5、 （3）C焦+ CO2 = 2CO -165.797 kJ 可逆反應(yīng) 平衡氣相成分與溫度的關(guān)系 反應(yīng)（3）的特點(diǎn)及在高爐冶煉過(guò)程中的作用,12,第三章 煉 鐵 p28,氧化物分解壓溫度關(guān)系結(jié)論 (1)各種氧化物分解壓隨溫度升高而增大， 只有CO除外； (2)圖中位置越低的氧化物，分解壓愈小， 氧化物愈穩(wěn)定； (3)位置低的元素可還原位置高的氧化物； (4)在一定溫度條件下，幾乎所有的氧化物 都可被C還原。 (5) 位置低的酸性氧化物與堿性氧化物 CaO、MgO結(jié)合進(jìn)入爐渣相,13,氧化物的標(biāo)準(zhǔn)生成能變化G與溫度的關(guān)系,14,非鐵氧化物的在高爐煉鐵過(guò)程中的行為 p29-Mn的還原-,15,非鐵氧

6、化物的在高爐煉鐵過(guò)程中的行為-Si的還原-,16,非鐵氧化物的在高爐煉鐵過(guò)程中的行為-P的還原-, 磷酸鐵(FeO)3P2O58H2O又稱藍(lán)鐵礦，其結(jié)晶水分解后形成多微結(jié)構(gòu)較易還原。 1100-1300反應(yīng)進(jìn)行很完全： 2Fe3(PO4)2 + 16CO = 3Fe2P + P + 16CO2 2Fe3(PO4)2 + 16H2 = 3Fe2P + P + 16H2O 磷酸鈣（主要存在形式）首先進(jìn)入爐渣，在1200-1500時(shí)由碳作還愿劑被直接還原,其還原率能達(dá)60%；當(dāng)有SiO2存在時(shí)可以加速磷的還原： 2Ca3(PO4) + 3SiO2 + 16C = 4P + 10CO 在高爐冶煉條件下

7、，被還原的磷以Fe2P形態(tài)全部溶于生鐵。,17,非鐵氧化物的在高爐煉鐵過(guò)程中的行為V、Ti、Ni 和 Cr 的還原,18,非鐵氧化物的在高爐煉鐵過(guò)程中的行為-Pb、Zn 、As的還原-,19,第三章 煉 鐵-滲碳過(guò)程,滲碳反應(yīng) 2Fe +2CO = Fe3C + CO2 3Fe + C = Fe3C 滲碳作用,20,第三章 煉 鐵-造渣過(guò)程,爐渣作用 P3334 (1)具有適當(dāng)?shù)娜刍瘻囟?，以保證爐缸溫度適當(dāng) (2)具有良好的流動(dòng)性，以利渣鐵分離 (3)具有足夠的脫硫能力，以降低生鐵含硫量 (4)具有調(diào)整生鐵成分，保證生鐵質(zhì)量的作用 (5)性能穩(wěn)定，有利于保護(hù)爐襯 爐渣組成 爐渣是各種氧化物的熔

8、合體 CaO-SiO2-Al2O3-(MgO)系,21,第三章 煉 鐵-脫硫過(guò)程,脫硫過(guò)程 高爐內(nèi)生鐵脫硫主要通過(guò)爐渣去除 爐渣脫硫反應(yīng) FeS十(CaO)十C(CaS)十Fe十CO 141.055kJ 提高爐渣脫硫能力措施 (1)提高爐渣堿度 (2)提高溫度 (3)還原性爐渣,22,高爐煉鐵的產(chǎn)物,23,高爐煉鐵的產(chǎn)物高爐渣主要成分,24,第四章 煉 鋼,鋼鐵分類 P43 煉鋼過(guò)程原理 煉鋼的基本任務(wù) 煉鋼原料 金屬料 輔助材料 煉鋼爐渣 爐渣分類與渣系 P4647,25,第四章 煉 鋼,鋼鐵分類 工業(yè)純鐵 C2.11% (2%) 鋼 0.02%C2.11%(2%),26,煉鋼的基本任務(wù),煉

9、鋼的基本任務(wù)： 是從鐵水中脫碳、脫硫、脫磷、脫氧，去處有害氣體和非金屬夾雜物，提高溫度、調(diào)整鋼液成分。 歸納為： “四脫”（C、P、S、O） “二去”（去氣、去夾雜） “一升溫”（提高鋼液溫度，便于連鑄） “一合金化”（調(diào)整鋼液成分使其合金化） 采用的主要技術(shù)手段： 供氧、造渣、升溫，加脫氧劑和合金化操作。,27,第四章 煉 鋼,煉鋼原料 金屬料 鐵水(或生鐵塊) 是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原料，占金屬料的70100 廢鋼 是電弧爐煉鋼的基本原料，占鋼鐵料的7090，對(duì)氧氣轉(zhuǎn)爐來(lái)說(shuō)，則既是金屬料，又是冷卻劑,28,第四章 煉 鋼,鐵合金 作為脫氧和合金化元素，如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr

10、；以及復(fù)合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金硅錳鋁合金；還有鋁、錳、鎳、鈷等金屬 輔助材料 造渣材料 石灰(CaO) 螢石(CaF2) 白云石,29,第四章 煉 鋼,氧化劑 氧氣、鐵礦石、氧化鐵皮 冷卻劑 廢鋼、富鐵礦、團(tuán)礦、燒結(jié)礦、氧化鐵皮 還原劑和增碳劑 電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有石墨電極木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉高碳鋼時(shí)，一般用含灰分很少的石油焦作增碳劑,30,第四章 煉 鋼,煉鋼爐渣 爐渣來(lái)源 (1)廢鋼帶入的泥沙和鐵銹等 (2)加入的各種造渣材料 (3)煉鋼過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物 爐渣組成 煉鋼爐渣的基本體系是CaO-SiO2-FeO系,31,第四章 煉 鋼,爐渣作

11、用 爐渣是煉鋼過(guò)程中的必然產(chǎn)物，直接參與煉鋼過(guò)程的物理化學(xué)反應(yīng)和傳熱、傳質(zhì)過(guò)程 (1)控制金屬中各元素的氧化和還原過(guò)程 (2)向鋼中輸送氧以氧化各種雜質(zhì) (3)吸收鋼液中的非金屬夾雜物 (4)對(duì)鋼液有保護(hù)作用,32,第四章 煉 鋼,脫碳反應(yīng)及其作用 硅、錳的氧化反應(yīng) P50 脫磷反應(yīng) 脫硫反應(yīng) （脫硫指數(shù)） 影響爐渣脫硫的因素 P52 爐渣脫硫的條件 P52 脫氧 P53 脫氧方法 脫氧劑,氧化,33,第四章 煉 鋼,鋼中氣體的脫除 P54 降低非金屬夾雜物的途徑 P54 煉鋼工藝及其特點(diǎn) 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 P57 電弧爐煉鋼 平爐煉鋼,34,氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的基本化學(xué)反應(yīng)5）主要脫碳反應(yīng)及其主要

12、作用 p49-50,脫碳反應(yīng)的作用： 攪動(dòng)熔池 有利于鋼液中氣體及非金屬夾雜物脫除 有利于鋼液溫度和化學(xué)成分均勻 有利于冶金物化反應(yīng)的進(jìn)行,脫碳反應(yīng)：,35,第五章 銅冶金,煉銅原料與方法 硫化精礦的特點(diǎn) P69 冶煉方法 造锍熔煉與锍 概念及原理 P70 閃速熔煉與熔池熔煉 概念 火法煉銅 原則流程 四個(gè)冶金過(guò)程原料與產(chǎn)物、主要反應(yīng),36,第五章 銅冶金,硫化精礦特點(diǎn) 系浮選精礦，粒度很小，比表面積很大，具有很大的化學(xué)反應(yīng)能量，與氧發(fā)生氧化反應(yīng)迅速，同時(shí)可以放出大量的熱能。 閃速熔煉可以充分利用硫化銅精礦特點(diǎn)，使用富氧空氣，強(qiáng)化熔煉過(guò)程，生產(chǎn)高品位銅锍，能實(shí)現(xiàn)過(guò)程的自熱熔煉。,37,第五章

13、銅冶金,煉銅爐渣特點(diǎn)及渣貧化方法 P76 造锍熔煉過(guò)程與工藝 P72 冰銅吹煉的兩個(gè)周期及主要反應(yīng) P88 粗銅火法精煉的目的、氧化還原反應(yīng) P91-92 銅電解精煉電極反應(yīng)、雜質(zhì)行為 P93-96 直流電路系統(tǒng) P96-97 銅電解液凈化的目的 P98 電流密度 槽電壓、電流效率、電能消耗及影響因素,38,火法煉銅的原則工藝流程,銅 锍,39,當(dāng)代主要造锍熔煉工藝, 落后工藝已淘汰！,40,銅熔煉過(guò)程的基本物理化學(xué)反應(yīng) 1.高價(jià)硫化物的熱分解,熔煉未經(jīng)焙燒或燒結(jié)處理的生精礦或干精礦時(shí)，爐料中含有較多的高價(jià)硫化物，在熔煉爐內(nèi)被加熱后，離解成低價(jià)化合物，主要反應(yīng)有： （吸熱反應(yīng)） FeS2 =

14、FeS + 1/2 S2 FenSn+1 = nFeS + 1/2 S2) 2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 1/2 S2) 2CuS = Cu2S + 1/2 S2 2Cu3FeS3 = 3Cu2S + 2FeS + 1/2 S2 生成的Cu2S 和FeS在熔煉工藝條件生成互熔體，稱為銅锍（習(xí)慣上稱為冰銅），是銅锍的基本組分。,41,熔煉過(guò)程的基本物理化學(xué)反應(yīng)FeS與 Cu2S氧化反應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的比較,均為放熱反應(yīng)，F(xiàn)eS 比Cu2S優(yōu)先氧化!,42,銅熔煉過(guò)程的基本物理化學(xué)反應(yīng) 2. 氧化反應(yīng)和造渣反應(yīng), 在熔煉工藝條件下，發(fā)生如下氧化反應(yīng)和造渣反應(yīng) (p72-73) S2(

15、g) + 2O2 (g) = 2SO2(g) + 熱量 2FeS(l)+3O2(g) = 2FeO(g)+2SO2(g) +熱量 2FeO+SiO2 = 2FeO SiO2 + 熱量 3FeO(l) + 1/2O2 (g) = Fe3O4(l,s) + 熱量 3Fe3O4+FeS+5SiO2 = 5(2FeOSiO2) +SO2 （吸熱反應(yīng)，需要高于1500k以上） Fe3O4提高爐渣的密度、熔點(diǎn)和黏度，不利于爐渣與銅锍分層。應(yīng)控制最佳熔煉工藝條件，以防止過(guò)多的磁性氧化鐵生成。 熔煉條件下由于局部過(guò)氧化等原因回產(chǎn)生Cu2O。但由于Cu對(duì)S的親和力大于Fe對(duì)S的親和力，因此還發(fā)生如下所示的硫化反

16、應(yīng)： Cu2O + FeS = Cu2S + FeO + 熱量,43,銅锍的性質(zhì) Cu2S-FeS System 相圖,實(shí)際冰銅組成點(diǎn)位于Cu2S與FeS1.08連線及“舌形區(qū)”之間；實(shí)際冰銅成分復(fù)雜，還含有Fe3O4 , ZnS, PbS, Ni3S2, CoS及少量Au, Ag，As，Sb，Bi，爐渣等。,44,熔煉爐渣貧化方法,1、爐渣熱態(tài)貧化 需要進(jìn)一步研究爐渣熱態(tài)貧化工藝，達(dá)到棄渣含Cu0.3% 2、緩冷細(xì)磨浮游選礦 浪費(fèi)爐渣顯熱 磨礦、浮選成本問(wèn)題 有價(jià)元素回收周期長(zhǎng) 渣精礦潛熱少，會(huì)降低熔煉強(qiáng)度,浮選法包括了緩冷與磨礦工序。爐渣中的銅之所以能夠通過(guò)浮選富集到精礦中，是因?yàn)樵谌墼?/p>

17、卻過(guò)程中，形成了能夠機(jī)械分離的硫化亞銅結(jié)晶以及金屬銅的顆粒。借助于它們?cè)诒砻嫖锢砘瘜W(xué)性質(zhì)上與其它造渣物的差異，而實(shí)現(xiàn)分離。,45,吹煉的目的 銅锍（Matte ） 粗銅（Blister copper） 常規(guī)方法，分為造渣期，造銅期 冰銅（Matte ） 白冰銅（White matte） 粗銅（Blister copper） 連續(xù)吹煉（煉銅）:一步吹煉得到粗銅。,銅锍吹煉的目的,46,銅锍吹煉造渣期的主要化學(xué)反應(yīng),FeS的氧化反應(yīng)： FeS + 3/2 O2 = FeO + SO2 FeO + 1/2 O2 = Fe3O4 FeO的造渣反應(yīng)： 2FeO + SiO2= 2FeO.SiO2（加入S

18、iO2熔劑） 吹煉渣的主要組成變?yōu)椋?FeOFe3O4-SiO2 隨著吹煉造渣過(guò)程的不斷進(jìn)行,氧勢(shì)和銅锍品位不斷提高直至變?yōu)榘妆~。,47,造銅期吹煉交互反應(yīng),48,銅電解體系構(gòu)成,體系： 陽(yáng)極：陽(yáng)極銅； 陰極：始極片（生產(chǎn)槽）、不銹鋼或鈦板（種板槽）； 永久陰極（不銹）； 電解液：Cu2+ 4060 g/L、H2SO4 180200 g/L 陽(yáng)極反應(yīng)：Cu 2e = Cu2+（陽(yáng)極溶解） =+0.34V 陰極反應(yīng)： Cu2+ + 2e = Cu （陰極析出） =+ 0.34V 電解中Cu2+升高的原因： Cu2+ + Cu = 2Cu+ 電解中陽(yáng)極雜質(zhì)的行為： 雜質(zhì)總量:0.3%0.8%，

19、主要為O, S, Au, Ag, Pt, Se, Te, As, Sb, Bi, Ni, Fe, Zn, Pb, Co，分為4類,49,第六章 鋅冶金,煉鋅原料與方法 硫化鋅精礦的焙燒 焙燒概念、目的、反應(yīng) P106 濕法煉鋅的浸出過(guò)程 浸出方法 P110 中性浸出目的、主要反應(yīng)、除雜原理 P111-112 從高鐵溶液中除鐵的方法及主要反應(yīng) P113-115,50,第六章 鋅冶金,焙燒概念 溫度低于礦石或精礦的熔化溫度（773-1273K）下硫化物的氧化過(guò)程，屬氣-固多相反應(yīng) 焙燒目的 (1)脫硫 火法：氧化焙燒（死燒） S的危害 濕法：選擇性硫酸化焙燒 部分硫酸化焙燒 (2) 脫除As、Sb

20、、Cd、Pb等揮發(fā)性雜質(zhì),51,第六章 鋅冶金,硫酸鋅溶液凈化 P118 凈化目的、方法、基本原理 鋅的電解沉積 電極過(guò)程 P121 電流密度 槽電壓、電流效率、電能消耗 P123-124 電流效率的影響因素及提高電流效率的措施,52,鋅焙砂的中性浸出,53,高溫高酸浸出液沉鐵工藝的選擇,黃鉀鐵礬法沉鐵工藝： pH 1.5、溫度為90以上 3Fe2(SO4)3+2(A)OH+10H2O= 2(A)Fe3(SO4)2(OH)6+5H2SO4 式中A為K+、Na+、NH4+、Ag+、Rb+、H3O+和1/2Pb2+。 針鐵礦法沉鐵工藝： 1) 溶液中Fe3+濃度要 2g/l；2) 溶液pH控制在3

21、4；3) 溶液溫度高于90。 Fe2(SO4)3+ZnS+1/2O2+3H2O= ZnSO4+2FeOOH+2H2SO4+S0 PSO2 = 2.5 Kg/cm2， T= 110 ： ZnOFe2O3+2H2SO4+SO2=ZnSO4+2FeSO4+2H2O 赤鐵礦法沉鐵工藝： PSO2 = 2.5 Kg/cm2， T= 110 ZnOFe2O3+2H2SO4+SO2=ZnSO4+2FeSO4+2H2O Fe2(SO4)3 + 3H2O = Fe2O3+ 3H2SO4,54,凈化得到的凈液，通過(guò)不溶陽(yáng)極電解的方法從中提取鋅。所用的陽(yáng)極板為鉛銀合金板，陰極板為鋁板。其總反應(yīng)為： 可見(jiàn)，隨著電解的

22、進(jìn)行，電解液中Zn2+含量不斷減少，硫酸濃度不斷增大。因此必須連續(xù)地抽出一部分電解液送到浸出工序，同時(shí)要不斷地補(bǔ)充已凈化的中性浸出液。陰極上析出的鋅每隔一個(gè)周期(一般為24小時(shí))取出，將鋅片剝下來(lái)送溶鑄車間鑄成錠。陰極鋁板清洗后返回電解槽繼續(xù)電解。,硫酸鋅溶液的電沉積,55,陽(yáng)極過(guò)程： 正常電解時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為： 2H2O 4e = O2 + 4H+ E=1.229V 而 Pb 2e = Pb2+ E=-0.126V電位更負(fù)，更易溶解。 溶解的Pb2+與SO42-反應(yīng)，在陽(yáng)極表面形成致密的保護(hù)膜，阻止鉛板繼續(xù)溶解,而且會(huì)升高陽(yáng)極電位。當(dāng)陽(yáng)極電位接近0.65V時(shí)，會(huì)有下列反應(yīng)發(fā)生： Pb + 2H2

23、O 4e = PbO2 + 4H+ E=0.655V 這樣為被覆蓋的鉛會(huì)直接生成PbO2，形成更致密的保護(hù)層。 當(dāng)電位超過(guò)1.45V時(shí)，溶液中的Pb2+和PbSO4也會(huì)氧化成PbO2。 Pb2 + + 2H2O 2e = PbO2 + 4H+ E=1.45V PbSO4 + 2H2O 2e = PbO2 + H2SO4 + 2H+ E=1.68V,鋅電沉積基本原理- 陽(yáng)極過(guò)程-1,不溶陽(yáng)極電解！,56,陰極過(guò)程： (1) 鋅和氫在陰極上的析出 電解液中雜質(zhì)元素的含量很低時(shí)，陰極放電的離子只能是Zn2+和H+。當(dāng)電解液含Zn50g/l，H2SO4115g/l，40條件下(正常電解時(shí)電解液成分范圍

24、內(nèi))， 從理論上看，氫離子優(yōu)先于鋅離子放電。但實(shí)際上由于氫離子在金屬電極上有很高的超電位，而鋅離子的產(chǎn)電位很小，所以鋅電解的陰極過(guò)程主要是Zn2+的放電。 H+的超電位在不同金屬陰極上是不同的，它服從塔菲爾定律： a為常數(shù)，主要取決于陰極材料及表面狀態(tài)； b為隨溫度變化的參數(shù)，通常0.110.12范圍內(nèi)。,鋅電沉積基本原理- 陰極過(guò)程-2,57,鉛鋅密閉古風(fēng)爐冶煉法- ISP,燒結(jié)焙燒,58,ISP過(guò)程中鉛鋅合金熔體的冷卻與分離,59,第七章 鋁冶金,氧化鋁生產(chǎn)的礦物原料和方法 P134-136 鋁土礦及其類型 鋁硅比 氧化鋁生產(chǎn)方法 工業(yè)氧化鋁的分類及鋁電解對(duì)Al2O3的質(zhì)量要求 鋁酸鈉溶液

25、 鋁酸鈉溶液的特性參數(shù) P136-137 苛性比值 硅量指數(shù) 氧化鋁在NaOH中的溶解度與拜爾循環(huán) P137,60,第七章 鋁冶金,鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性 P137 概念 影響穩(wěn)定性的因素 拜耳法生產(chǎn)氧化鋁 P137-138 基本原理 工藝流程 拜耳法在Na2O-Al2O3-H2O系中的理論循環(huán) 循環(huán)效率,61,第七章 鋁冶金,鋁土礦的高溫溶出 硅的行為及其危害 P140 Al2O3的理論溶出率 P140 堿損失 P140 鋁土礦溶出工藝 P141 溶出礦漿的稀釋和赤泥分離洗滌 稀釋作業(yè)的作用 P142-143,62,第七章 鋁冶金,鋁酸鈉溶液的晶種分解 P143-144 分解反應(yīng) 種分分解率 產(chǎn)

26、出率 分解槽單位產(chǎn)能 氫氧化鋁煅燒 P146 目的及煅燒過(guò)程,63,第七章 鋁冶金,分解母液蒸發(fā)與蘇打苛化 P146-147 蒸發(fā)作用及苛化方法 堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁 基本原理及工藝流程 P147-148 燒結(jié)及熟料溶出過(guò)程主要反應(yīng) P149-150 鋁酸鈉溶液脫硅 P151 鋁酸鈉溶液碳酸化分解原理及反應(yīng) P151-152 聯(lián)合法生產(chǎn)氧化鋁 方法,64,第七章 鋁冶金,鋁電解生產(chǎn) 鋁電解原料及添加劑的作用 P155，P158 電極反應(yīng)及總反應(yīng) P159 陽(yáng)極效應(yīng)及陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù) P160 鋁電解槽類型及其優(yōu)缺點(diǎn) P156-157 鋁電解煙氣凈化工藝 P160 鋁電解電流效率低的原因 P161

27、,65,鋁冶金原料,鋁土礦（Bauxite)是含鋁礦物和赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、銳鐵礦、金紅石、鈦鐵礦等礦物的混合礦。 鋁土礦實(shí)際上是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統(tǒng)稱，是現(xiàn)代電解法煉鋁的原料。,66,拜耳法生產(chǎn)氧化鋁流程,67,拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理,拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理是： （l）用NaOH溶液溶出鋁土礦，所得到的鋁酸鈉溶液在添加晶種、不斷攪拌的條件下，溶液中的氧化鋁呈氫氧化鋁析出，即種分過(guò)程。 （2）分解得到的母液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮后在高溫下可用來(lái)溶出新的鋁土礦，即溶出過(guò)程。 交替使用這兩個(gè)過(guò)程，就能夠每處理一批礦石便得到一批氫氧化鋁，構(gòu)

28、成所謂的拜耳法循環(huán)。 用反應(yīng)方程式表示如下： Al2O3（1或3）H2O2NaOHaq2NaAl(OH)4aq,68,鋁酸鈉溶液,69,溶出料漿稀釋和赤泥分離洗滌,70,NaAl(OH)4 + xAl(OH)3 + aq = (x+1)Al(OH)3+ NaOH + aq,鋁酸鈉溶液晶種分解,71,1)平衡系統(tǒng)水份 2)排除Na2SO4, Na2CO3 和有機(jī)物 3)獲得能滿足鋁土礦溶出所需堿濃度的循環(huán)母液,各種雜質(zhì)在母液蒸發(fā)過(guò)程中的行為 Na2CO3： 溫度升高， 苛性堿濃度升高， Na2CO3平衡溶解度下降。析出Na2CO3H2O并吸附有機(jī)物 Na2SO4： 溫度升高，苛性堿濃度升高， N

29、a2SO4平衡溶解度下降。主要析出2 Na2SO4 Na2CO3 蘇打苛化： Na2CO3+Ca(OH)2+aq=2NaOH+CaCO3+aq,分解母液蒸發(fā),72,電解質(zhì)體系,電解質(zhì)體系 溶質(zhì)： 氧化鋁 Al2O3，是電解原料。 溶劑： 冰晶石 Na3AlF6可寫(xiě)作3NaFAlF3。冰晶石是由NaF和AlF3合成的，NaF-AlF3二元系、Na3AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是鋁電解質(zhì)的基本體系。 添加劑： 氟化鹽 AlF3、CaF2 、MgF2 、LiF 工業(yè)鋁電解質(zhì)組成（）： Na3AlF6 AlF3 MgF2 LiF Al2O3 80-89 5-7

30、 3-5 3-5 3-7,73,1 陰極過(guò)程機(jī)理,陰極過(guò)程總表達(dá)式：Al3+(配離子) - 3e Al Na3AlF6-Al2O3熔體主要由Na+、AlF63-、AlF4-、F-、AlxOyF(2+2y-3x)-等構(gòu)成，其中Na+傳輸?shù)碾娏髡?9%以上，但電解條件下，Na+的析出電位比Al3+的負(fù)0.25V,一般認(rèn)為含鋁配離子陰極放電，Al是一次陰極產(chǎn)物； 分子比增大、溫度升高、Al2O3濃度減小及陰極電流密度提高，Na+和Al3+放電電位差值縮小，加上陰極區(qū)的Na+積累，Na+也可能陰極放電，目前存在兩種陰極放電理論：“鈉置換鋁”和“鋁離子直接放電”理論,鋁電解機(jī)理,74,鋁電解機(jī)理,75,

31、陽(yáng)極效應(yīng),76,碳陽(yáng)極的消耗,陽(yáng)極反應(yīng)比較復(fù)雜，因碳陽(yáng)極是一活潑材料，參與陽(yáng)極電化學(xué)反應(yīng)。陽(yáng)極主反應(yīng)是鋁-氧-氟離子中的O2-在炭陽(yáng)極上放電，生成CO2的反應(yīng)： 3O2- + 1.5C 6e = 1.5CO2(g) 這是碳陽(yáng)極的一次反應(yīng)消耗。 此外，碳陽(yáng)極的C還與一次反應(yīng)生成的CO2發(fā)生布多爾反應(yīng)生成 CO氣體： C + CO2(g) = 2CO(g) 這是碳陽(yáng)極的二次反應(yīng)消耗。 炭陽(yáng)極的理論消耗量是： 1.512/54100% =333 kg(C)/t(Al),77,第八章 鎢冶金,鎢氧化物的種類及重要的同多酸鹽 P166-167 鎢冶金工藝過(guò)程的四個(gè)階段 鎢精礦的分解 分解方法 蘇打高壓浸

32、出法 P169172 適合礦物 化學(xué)反應(yīng) 蘇打回收,78,第八章 鎢冶金,苛性鈉溶液浸出法 P172 適合礦物 主要反應(yīng) 工藝方法 P173 白鎢精礦鹽酸分解法 主要反應(yīng) P174,79,豐度為1.110-4 % ， 已發(fā)現(xiàn)鎢礦物約有20多種，其中工業(yè)價(jià)值最大、儲(chǔ)量最多的是黑鎢礦和白鎢礦 黑鎢礦 (Fe,Mn)WO4 FeWO4與MnWO4類質(zhì)同相體 白鎢礦 CaWO4 我國(guó)鎢資源情況 我國(guó)鎢礦石儲(chǔ)量大，白鎢為主，多金屬共生黑鎢礦 35%； 白鎢礦 50%； 混合礦 15%,鎢冶金資源,80,鎢生產(chǎn)的主要階段 精礦分解 利用化學(xué)試劑將鎢化合物分解，使鎢與伴生元素初步分離 純化合物制取 有害雜質(zhì)的去除，有價(jià)金屬的回收 金屬生產(chǎn) 用還原法制得金屬鎢粉 高純致密金屬的生產(chǎn) 從粉末制得致密金屬鎢條,主要鎢冶金過(guò)程,81,鎢冶金原則工藝流程,82,適用礦物 白鎢礦、低品位白