第二篇火法冶金原理第5章粗金属的火法精炼16h课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第二篇火法冶金原理第5章粗金属的火法精炼16h课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第二 火法 冶金 原理 金属 精炼 16 课件
- 资源描述:
-
1、第二篇 火法冶金原理第第3章章 硫化矿的火法冶金硫化矿的火法冶金第第4章章 氧化物和硫化物的火法氯化氧化物和硫化物的火法氯化第第5章章 粗粗金属的火法精炼金属的火法精炼傅崇说,有色冶金原理(第傅崇说,有色冶金原理(第2 2版),冶金工业出版社,版),冶金工业出版社,19931993李洪桂,冶金原理,科学出版社,李洪桂,冶金原理,科学出版社,20052005安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.725.5.1 1 概述概述 5.5.2 2 氧化精炼氧化精炼5.5.3 3 硫化精炼硫化精炼5.5.4 4 熔析与凝析
2、精炼熔析与凝析精炼5.5.5 5 区域精炼区域精炼 5.5.6 6 蒸馏精炼蒸馏精炼5.5.7 7 萃取精炼萃取精炼安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.75.1 概述概述粗金属的概念粗金属的概念由矿石或精矿经火法冶炼得到的粗金属,常常含有由矿石或精矿经火法冶炼得到的粗金属,常常含有一定量的杂质(一般来自金属矿石及人为加入的熔剂、一定量的杂质(一般来自金属矿石及人为加入的熔剂、反应剂、燃料等),这样的金属称作反应剂、燃料等),这样的金属称作粗金属粗金属。例如例如:粗铜粗铜含有各种杂质和金银等贵金属,其总量可达含
3、有各种杂质和金银等贵金属,其总量可达0.52%;鼓风炉还原熔炼所得的;鼓风炉还原熔炼所得的粗铅粗铅含有含有14%的杂质和金的杂质和金银等贵金属。银等贵金属。粗金属中所含的杂质对金属的物理、化学和机械性粗金属中所含的杂质对金属的物理、化学和机械性能有不利影响必须除去,而且杂质中有较高的经济价值能有不利影响必须除去,而且杂质中有较高的经济价值的有价元素(如稀贵金属等)必须加以回收利用。因此,的有价元素(如稀贵金属等)必须加以回收利用。因此,大多数粗金属都要进行精炼。大多数粗金属都要进行精炼。一、火法精炼的目的一、火法精炼的目的3安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色
4、冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.75.1 概述概述除去有害杂质,生产出具有一定纯度的金属;除去有害杂质,生产出具有一定纯度的金属;生产生产出含有各种规定量的合金元素的金属,使其出含有各种规定量的合金元素的金属,使其具有一定的物理、化学和机械性能;具有一定的物理、化学和机械性能;如合金钢的生产如合金钢的生产回收其中具有很高经济价值的稀贵金属回收其中具有很高经济价值的稀贵金属“杂质杂质”。如:粗铅、粗铜中的金、银及其他稀贵金属。如:粗铅、粗铜中的金、银及其他稀贵金属。一、火法精炼的目的一、火法精炼的目的4安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金
5、原理目录5.15.25.35.45.55.65.7利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异,利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异,形成与主金属不同的新相,将杂质富集于其中;形成与主金属不同的新相,将杂质富集于其中;或者或者:将主金属全部转移至新相,而使杂质残留:将主金属全部转移至新相,而使杂质残留下来。下来。二、火法精炼的基本原理二、火法精炼的基本原理三、火法精炼的基本步骤三、火法精炼的基本步骤用多种(化学的或物理的)方法使均匀的粗金属用多种(化学的或物理的)方法使均匀的粗金属体系变为体系变为多相(一般为二相)体系多相(一般为二相)体系;用各种方法用各种方法将不同的相分开将不同的相分开,实现主
6、体金属与杂,实现主体金属与杂质的分离。质的分离。5安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7 根据精炼中平衡共存的相态种类的不同根据精炼中平衡共存的相态种类的不同 精炼体系精炼体系精炼原理精炼原理举例举例金属金属金属金属物理变化物理变化熔析精炼、区域精炼熔析精炼、区域精炼金属金属气体气体物理变化物理变化蒸馏蒸馏精炼精炼金属金属炉渣炉渣化学变化化学变化氧化精炼、硫化精炼氧化精炼、硫化精炼四、火法精炼的基本体系四、火法精炼的基本体系6安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5
7、.15.25.35.45.55.65.7五、火法精炼方法五、火法精炼方法 化学法化学法 基于杂质与主金属化学性质的不同,加基于杂质与主金属化学性质的不同,加入某种反应剂使之形成某种难溶于金属入某种反应剂使之形成某种难溶于金属的化合物析出或造渣的化合物析出或造渣。氧化精炼、硫化精炼氧化精炼、硫化精炼 物理法物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相基于在两相平衡时杂质和主金属在两相间分配比的不同。间分配比的不同。利用粗金属凝固或熔化过程中,粗金属中的利用粗金属凝固或熔化过程中,粗金属中的杂质和主金属在液杂质和主金属在液固两相间分配比的不同固两相间分配比的不同熔析精炼、区域精炼(区域熔炼)熔析精炼
8、、区域精炼(区域熔炼)。利用杂质和主金属蒸气压的不同,因而粗金利用杂质和主金属蒸气压的不同,因而粗金属蒸发过程中,其易蒸发的组份将主要进入属蒸发过程中,其易蒸发的组份将主要进入气相,与难蒸发组分分离气相,与难蒸发组分分离蒸馏蒸馏精炼精炼。7安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7精炼方法精炼方法原理原理熔析精炼熔析精炼物理变化物理变化区域精炼区域精炼物理变化物理变化蒸馏精炼蒸馏精炼物理变化物理变化氧化、硫化、氯化精炼氧化、硫化、氯化精炼化学变化化学变化添加碱金属或碱土金属化合物的精炼添加碱金属或碱土金属化合物的
9、精炼化学变化化学变化利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反应的精炼应的精炼化学变化化学变化萃取精炼萃取精炼物理和化学变化物理和化学变化8安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7精炼方法精炼方法粗金属粗金属主要杂质主要杂质典型反应典型反应氧化精炼氧化精炼生铁生铁碳及有害杂质碳及有害杂质A+nO=(AOn)A+n(FeO)=(AOn)+nFe(l)C+O=CO(g)粗铜粗铜铁、硫、锡、砷、锑铁、硫、锡、砷、锑Fe+O=FeO(s)Fe+Cu2O=FeO(s)+2Cu(l)S+2O=
10、SO2(g)粗铅粗铅锡、砷、锑锡、砷、锑A+nO=(AOn)A+n(PbO)=(AOn)+nPb(l)粗铋粗铋砷、锑、碲砷、锑、碲A+nO=(AOn)3A+n(Bi2O3)=3(AOn)+2nBi(l)粗锑粗锑砷砷2As+2.5O2+3Na2CO3=2(Na3AsO4)+3CO2化学化学法火法精炼在冶金中主要应用(一)法火法精炼在冶金中主要应用(一)注:表中注:表中 表示溶于主金属中物质,如表示溶于主金属中物质,如 A 表示溶于金属中的杂质表示溶于金属中的杂质A;()表示熔渣形态,如表示熔渣形态,如(AOn)表示熔渣中的表示熔渣中的AOn。9安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学
11、院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7精炼方法精炼方法粗金属粗金属主要杂质主要杂质典型反应典型反应硫化精炼硫化精炼粗锑粗锑铜、铁铜、铁3A+Sb2S3=3AS(s)+2Sb(l)粗铅粗铅铜、铁铜、铁A+PbS=AS(s)+Pb(l)粗锡粗锡铜、铁铜、铁A+SnS=AS(s)+Sn(l)加锌除银加锌除银粗铅粗铅银银2Ag+3Zn=Ag2Zn3(s)加碱金属除铋加碱金属除铋粗锡粗锡铋铋2Bi+3Ca=Bi2Ca3(s)加铝除砷、锑加铝除砷、锑粗锡粗锡砷、锑砷、锑As+Al=AlAs(s)加加CaO、CaC脱硫脱硫生铁生铁硫硫CaO(s)+S=CaS(s)+O化学化
12、学法火法精炼在冶金中主要应用(二)法火法精炼在冶金中主要应用(二)注:表中注:表中 表示溶于主金属中物质,如表示溶于主金属中物质,如 A 表示溶于金属中的杂质表示溶于金属中的杂质A;()表示熔渣形态,如表示熔渣形态,如(AOn)表示熔渣中的表示熔渣中的AOn。10安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.75.2 氧化精炼氧化精炼5.2.1 金属熔体中杂质元素金属熔体中杂质元素A氧化氧化反应的机制反应的机制5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自由能变化准吉布斯自由能变化5.2.3
13、 氧化精炼过程的热力学分析氧化精炼过程的热力学分析 11安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.75.2.1 金属熔体中杂质元素金属熔体中杂质元素A氧化反应的机制氧化反应的机制 1、A与空气中的与空气中的O2直接反应直接反应A+0.5O2=AOAO为独立的固相或熔于熔渣中。为独立的固相或熔于熔渣中。这种反应机制的机率很小。这种反应机制的机率很小。2、主金属、主金属Me首先被氧化成首先被氧化成MeO,MeO(包括人工(包括人工加入的加入的MeO)进而与杂质)进而与杂质A反应(或进入熔渣反应(或进入熔渣后与杂质反应)
14、:后与杂质反应):A+(MeO)=(AO)+Me12安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.73、MeO扩散溶解于主金属中并建立平衡,后者再将扩散溶解于主金属中并建立平衡,后者再将A氧化:氧化:2Me+2O 2(MeO)A+O=(AO)总反应:总反应:A+(MeO)=(AO)+Me13安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.75.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自由能变化由能变化 在氧化
15、精炼条件下,杂质元素及氧都是作为溶质处于主金在氧化精炼条件下,杂质元素及氧都是作为溶质处于主金属的熔体(溶液)中;属的熔体(溶液)中;在研究熔体(溶液)中的化学反应时,其溶质的标准态不在研究熔体(溶液)中的化学反应时,其溶质的标准态不一定采用纯物质;一定采用纯物质;为研究熔体中化学反应的热力学,须计算在指定标准状态为研究熔体中化学反应的热力学,须计算在指定标准状态下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化 rG:A+O=AOA,O 金属熔体中的金属熔体中的A和氧和氧 rG与与主金属熔体(溶剂)的种类、以及所采用的标准态主金属熔体(溶剂)的种类、以及所采用的标准态有
16、关。有关。14安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7铁溶液中杂质的氧化铁溶液中杂质的氧化 当当A和氧均为处于铁液中的溶质时,其标准态采用符合和氧均为处于铁液中的溶质时,其标准态采用符合亨利定律、质量浓度为亨利定律、质量浓度为1%的溶液;的溶液;假定生成物假定生成物AOn为纯物质时;为纯物质时;氧化反应的氧化反应的 rGT关系;关系;铁液中铁液中 rG与氧势图中的与氧势图中的 fG*数值数值上有很大差异;上有很大差异;但二者存在着类似的规律性;但二者存在着类似的规律性;各元素的顺序亦大体相同。各元素的顺序亦大体
17、相同。15安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.716安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7 在给定的标准状态下,在给定的标准状态下,rGT 线位于主金属氧化物的线位于主金属氧化物的 rGT 线以下的元素,都能被主金属氧化物氧化。线以下的元素,都能被主金属氧化物氧化。如铁液中的杂质如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。等。在生成的氧化物均为纯物质(活度为在生成的氧化物均为纯物质(活度为1)的情况下,铁液)的情况下,铁液中中
18、rGT 线位置愈低的元素愈易被氧化除去;线位置愈低的元素愈易被氧化除去;当有多种杂质同时存在时,则位置低者将优先氧化;当有多种杂质同时存在时,则位置低者将优先氧化;例如,在铁液中硅将比铬优先氧化。例如,在铁液中硅将比铬优先氧化。某些某些 rGT 线发生交叉。线发生交叉。例如,当温度超过例如,当温度超过1514K,碳比铬优先氧化,碳比铬优先氧化去碳去碳保铬。保铬。17安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7 标准状态下,标准状态下,rGT 线位于主金属氧化物线位于主金属氧化物 rGT 线以上线以上的元素在氧化精炼
19、时将不能除去。的元素在氧化精炼时将不能除去。如钢液中如钢液中Cu、Ni、W、Mo等合金元素不会氧化。等合金元素不会氧化。实践中可采取措施改变反应物或生成物的活度。实践中可采取措施改变反应物或生成物的活度。例如,标准状态下,单纯利用(例如,标准状态下,单纯利用(FeO)的氧化作用,)的氧化作用,不可能去杂质磷。不可能去杂质磷。若造碱性渣,使生成的若造碱性渣,使生成的P2O5发生反应:发生反应:P2O5+CaO=CaOP2O5降低降低P2O5的活度,则可在炼钢过程中脱除部分磷。的活度,则可在炼钢过程中脱除部分磷。18安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录
20、5.15.25.35.45.55.65.7 粗铜的氧化精炼粗铜的氧化精炼 能除去能除去Al、Si、Zn、Fe、In、Sn、Co、As、Sb、Co、Pb等;等;造碱性渣可除去部分造碱性渣可除去部分As、Sb等杂质。等杂质。粗铅的氧化精炼粗铅的氧化精炼 能除去能除去Sn、As、Sb等杂质;等杂质;加入加入NaOH造碱性渣,可大幅度提高除杂效果。造碱性渣,可大幅度提高除杂效果。19安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.75.2.3 氧化精炼过程的热力学分析氧化精炼过程的热力学分析 一、生成熔渣或固体产物的氧化精炼过程
21、一、生成熔渣或固体产物的氧化精炼过程 20(1)熔渣中各组分以纯物质为标准态,金属中杂质以符合亨利)熔渣中各组分以纯物质为标准态,金属中杂质以符合亨利定律质量浓度为定律质量浓度为1%的溶液为标准态(钢铁冶金常用)的溶液为标准态(钢铁冶金常用)(a)以渣中氧化物为氧化剂)以渣中氧化物为氧化剂(b b)杂质由金属中溶解的氧进行氧化杂质由金属中溶解的氧进行氧化具体见具体见冶金物理化学冶金物理化学相关内容相关内容安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.7(2)反应物及生成物均以纯物质为标准态(常用于)反应物及生成物均以纯
22、物质为标准态(常用于有色有色冶金)冶金)粗铜的氧化精炼除铁(粗铜的氧化精炼除铁(1200左右,鼓左右,鼓O2)粗铜氧化精炼除铁的反应为:粗铜氧化精炼除铁的反应为:Cu2O+Fe=FeO(s)+2Cu(l)(反应反应5-5)平衡常数:平衡常数:以纯物质为标准态时,以纯物质为标准态时,aCu=1;Cu2O在铜液中饱和,在铜液中饱和,FeO一般为单独相存在,故一般为单独相存在,故 Cu2O 和和FeO的活度均可视为的活度均可视为1。FeOCu(FeO)2Cu)510(2aaaaK21安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.6
23、5.722安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.723安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.724安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.725安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.35.45.55.65.726安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理
24、目录5.15.25.35.45.55.65.7二、生成气体产物的氧化精炼过程二、生成气体产物的氧化精炼过程 1、氧化精炼脱碳(或加碳脱氧)、氧化精炼脱碳(或加碳脱氧)典型的脱碳过程铁液中的脱碳反应:2C+O2=2COC+(FeO)=CO+FeC+O=CO(反应5-6)利用反应5-6,可从高氧含量金属中脱氧加碳脱氧。在钽、铌等金属的高温真空精炼时,利用反应5-6:加入钽(铌)的氧化物,除去金属中过剩的碳;当金属中氧过量时,适当加入碳化物除氧。27具体见具体见冶金物理化学冶金物理化学相关内容相关内容安徽工业大学安徽工业大学 冶金冶金与资源学院与资源学院有色冶金原理有色冶金原理目录5.15.25.3
展开阅读全文