重金属冶金学

绪论
1有金属是指除 铁、铬、锰和钒以外的金属
2有金属又分 轻金属、重金属、贵金属和稀有金属四大类重金属是指  钴、镍、铜、锌、铅、锡、锑、汞、镉和铋等金属。与重金属共伴生的金属主要是 重金属和稀散金属。
铜冶金
1碱式碳酸铜:CuCO3▪Cu(OH)2 ,简称铜绿;  赤铜矿:Cu2O; 辉铜矿:探术Cu香港将承认内地婚姻家庭案件判决2S;          胆矾:CuSO4▪5H2O; 黄铜矿:CuFeS2黄铁矿:FeS2;  铁橄榄石:2FeO▪SiO2
2铜锌合金:黄铜;铜锡合金:青铜,用于制造轴承、活塞、开关、油管、换热器等;铜铝合金:铝青铜,抗震能力很强;铍铜合金:铍青铜,机械零部件、工具和无线电设备。
3铜锍(冰铜):是重金属硫化物的共熔体,主要成分是Cu2S和FeS都是金和银强有力的溶解剂,因此液态铜锍是金和银的良好捕集剂
4铜冶炼过程中现代两种冶炼工艺:闪速熔炼、熔池熔炼
5火法炼铜四个流程:
造锍熔炼---------------- 铜锍(Cu2S-FeS)
铜锍吹炼----------------- 粗铜(90)
火法精炼---------------- 精铜(99.5)
电解精炼---------------- 电铜(99.9)
6何为(铜熔炼的)现代造锍熔炼?
    现代造锍熔炼是在1150~1250℃的高温下,使硫化铜精矿和溶剂在熔炼炉内进行熔炼,炉料中的铜、硫与硫化铁形成液态铜锍。铜锍是以Cu2S-FeS为主,溶有金属Au、Ag、铂族等金属及少量其他金属硫化物的共熔体。炉料中SiO2、Al2O3、CaO等成分与FeO一起形成炉渣,炉渣是以2FeO▪SiO2为主的氧化物熔体。铜锍与炉渣互不相熔且密度各异,从而实现分离。
7写出铜精矿造硫熔炼过程的造锍反应造渣反应主要方程式及其实际意义。
造锍反应:FeS(l)+Cu2O(l)===FeO(l)+Cu2S(l)
实际意义表明反应体系中只要有FeS存在,Cu2O就将变成Cu2S,进而与FeS形成铜锍,而液态铜锍是金和银的良好捕集剂。失而复得的圣诞礼物
造渣反应:2FeO(l)+2SiO2(s)===(2FeO▪SiO2)(l)
当Fe3O4存在时,反应为:
    FeS(l) +3 Fe3O4(s) + 5SiO2(s)===5(2FeO▪SiO2)(l)+SO2(g)
实际意义是使所有的脉石成分富集于渣中,使有用金属富集在铜锍中,是一个富集过程。
8在铜精矿造熔炼过程中,Fe3O4的危害及减少其生成的措施有哪些?
在较高氧位和较低温度下,固态Fe3O4便会从炉渣中析出,生成难熔结垢物,使转炉口和闪速炉上升烟道结疤,炉渣黏度增大和熔点升高、渣中铜含量升高等。
减少Fe3O4生成的措施:
(1)降低炉渣中氧化铁成分含量;
(2)降低铜硫品位提高FeS含量;
(3)适当升高温度有利于Fe3O4的分解;
(4)降低炉气中PSO2的值。
9铜湿法冶金中浸出--萃取--电积法发展迅速的主要原因
第一是建厂投资和生产费用低,生产成本低于火法,具有较强的市场竞争力;
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是以难选矿、难处理的低品位含铜物料为原料,独具技术优越性;
第三是无废气、废水和废渣污染,符合清洁生产要求
第四是拥有可靠的特效萃取剂市场供应。
舞弊三角理论10细菌浸出过程包括的三个步骤
细菌是氧化亚铁硫杆菌
(1) 细离使铁和铜的硫化物氧化
      CuFeS2 +4O2 ===CuSO4+FeSO4
2FeS2 +7O2 +2H2O=== 2FeSO4 +2H2SO4
(2)细使Fe2+氧化成Fe3+,反应为:
2FeSO4 + 1/2O2 +H2SO4===Fe2(SO4)3+H2O
(3) Fe3+是硫化物和氧化物的氧化剂,反应为:
Fe2(SO4)3+Cu2S +2O2===2FeSO4 +2CuSO4
2Fe2(SO4)3 +CuFeS2 +3O2 +2H2O===5FeSO4 + CuSO4 +2H2SO4
Cu2O+Fe2(SO4)3 +H2SO4=== 2CuSO4 +2FeSO4 +H20
细菌浸出主要是处理低品位难选复合矿和废矿。浸出时可采用就地浸出和堆浸的方法。其浸出周期较长,需数月或数年。
细菌浸铜有两种方法,是细菌直接浸出;二是细菌在代谢过程中将矿石中的硫和铁转变成H2SO4和Fe2(SO4)3然后与铜矿物反应。
11火法炼铜和湿法炼铜
12结合所学的重金属冶金学知识论述图中曲线
从图看出,在吹炼温度下,反应Cu2S+2Cu2O=== 6Cu +SO2的SO2平衡压力为709 -810KPa超过了炉气中SO2分压Pso2十倍,反应激烈地向着生成金属的方向但是,反应FeS +2Fe0===3Fe +SO2的Pso2值极小,因此不可能得出金属Fe。
总结以上分析,得出在吹炼温度下Cu和Fe硫化物的氧化反应是:
FeS + 3/2O2 === FeO +SO2
FeO + SiO2 ===  FeO . SiO2
Cu2S+ 3/2O2 === Cu2O +SO2
2Cu棱镜常数2O +Cu2S=== 6Cu + SO2
因为有以上反应的存在,得以实现用吹炼的方法将锍中的Fe与Cu分离,完成粗铜制取的过程。
由图还可知,在转炉吹炼条件下,锍中Ni的硫化物不可能与其氧化物反应生成金属Ni;只有当吹炼温度高于1700时(在氧气顶吹转炉内),才有可能按式2MeO+MeS===3Me+SO2反应生成金属Ni。
在吹炼温度下,可按反应2MeO+MeS===3Me+SO2生成金属Pb和Zn,即:
2ZnO +ZnS===3Zn + SO2
2PbO+ PbS===3Pb + SO2
13粗铜电解精炼的目的:把火法精铜中有害杂质进一步除去,同时回收金、银、硒、鍗等有价金属
铅冶金
1方铅矿:PbS;  密陀僧:PbO;  铅矾:PbSO4白铅矿:PbCO3
2传统炼铅工艺中硫精矿烧结焙烧的目的
烧结培烧一方面是将硫化矿氧化脱硫,同时挥发除砷、锑,减少熔炼时铅冰铜和黄渣(砷冰
铜)的生成,以提高金属直收率;另一方面,是要获得符合鼓风炉熔炼的坚硬多孔的烧结块(也称烧结矿)。
3我国工厂不采用造铅冰铜的方法,而是用 高钙、高焦 提高熔炼温度的措施,使粗铅对铜有更大的溶解能力,既克服了铜在熔炼时的危害,又提高了铜的回收率

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