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文檔簡介

1、銅冶金1 .銅的生產方法:火法煉銅(主要煉銅方法),濕法煉銅火法煉銅生產步驟主要包括:造锍熔煉,銅锍吹煉,火法精煉,電解精煉2 .造锍熔煉的基本原理:利用高溫下,銅對硫的親合力大于鐵,而鐵對氧的親合力大于銅的特性,在高溫及控制氧化氣氛條件下,使鐵等雜質金屬逐步氧化后進入爐渣或煙塵而被除去,而金屬銅則富集在各種中間產物中,并逐步得到提純。3 .造銃熔煉的目的:把爐料中全部的銅富集在銅銃相,把脈石、氧化物及雜質匯集于熔渣相銅锍相與熔渣相完全分離。4 .工藝原則:爐料有相當數量的硫來形成銅銃爐渣含二氧化硅接近飽和,銅銃和爐渣不致混溶5 .硫過量機理:當爐料中有足夠的硫時,在高溫下由于銅對硫的親和力大

2、于鐵,而鐵對氧的親和力大于銅,故FeS能使銅硫化,FeS+Cu2O=FeO+Gu2S6.SiO2機理:當熔煉體系中沒有SiO2時,銅銃和爐渣結合成共價鍵的Gu-Fe-S-O相,銅銃與爐渣高度混熔。當有SiO2時,它與FeO反應形成離子型的爐渣相,2FeO+3SiO2=2Fe2+Si3O84-銅銃不與SiO2作用而保留為共價鍵Cu-Fe-S相。這樣就使銅銃與爐渣明顯分層。7. 銅锍品位的選擇:銅锍中銅的質量分數稱為銅锍品位。銅锍的品位并不是越高越好。太低會使后續吹煉時間拉長、費用增加;太高則使爐渣中的含銅量增加,產生浪費。(噴吹定律w(Gu)%/wGu%=KGu同在熔渣和銅銃兩相之間的平衡濃度比

3、是一個常數。)銅銃品味越高,銅在渣中損失越大。8. 銅銃成分:由Gu2序口FeM成的合金,其中還含有Ni,Co,Pb和脈石成分以及2%-4%虱9. 在銅銃中還有一部分FeSFe3O4取代,這也是實際銅銃含量比理論要低的原因,氧是銅锍中的有害成分,銅锍品位越低氧含量越高。10. 爐渣中化合物的性質:組成爐渣的氧化物可以分為酸性和堿性。酸性氧化物有SiO2,堿性氧化物有FeO,CaO,MgO,ZnO,MnO,BaOH生氧化物Al2O3,它在酸性渣中呈堿性,堿性渣中呈酸性。11. 硅酸度:爐渣的酸堿性可以用硅酸度來表示。硅酸度是指爐渣中結合成SiO2的氧原子物質的量,n0(SiO2)與結合成堿性氧化

4、物的氧原子物質的量n0(匯MeO之比。酸性渣的硅酸度一般大于1,堿性渣一般小于1。12. 爐渣含銅損失:化學損失、物理損失、機械損失(占的比重大)13. 造銃熔煉:傳統方法:在鼓風爐、反射爐和電爐等傳統冶金爐內進行。懸浮熔煉,如奧托昆普閃速熔煉,熔池熔煉,如白銀法14. 銅精礦的閃速爐熔煉:閃速熔煉是一種將具有巨大表面積的硫化銅精礦顆粒熔劑與氧氣,富氧空氣或預熱空氣一起噴入赤熱的爐膛內,使爐料在漂浮狀態下迅速氧化和熔化的熔煉方法。15. 爐渣貧化:電爐貧化法:電路貧化利用電能加熱熔融爐渣,并在還原劑的作用下將渣中Fe3O4®原成FeO,降低了熔融爐渣的黏度,以利于銅渣分離,與此同時,

5、在硫化劑的洗滌下,使渣中的銅硫化成銅銃,并加以回收。浮選貧化法閃速爐直接棄渣法16. 銅銃的吹煉:吹煉的實質是在一定壓力下,將空氣中送到液體銅銃中,使銅銃中FeSS化成FeM與加入白石英或CaO§劑造渣,Gu2SW與氧化生成的Gu2Ot生相互反應而變成粗銅。第一周期(造渣期):除去熔锍中全部的鐵以及與鐵化合的锍。第二周期(造銅期):進一步氧化,脫除殘存的锍,生產金屬銅的過程。17. 銅锍吹煉的溫度熱制度:吹煉低品位銅锍時,溫度通常容易過高,而吹煉高品位銅锍時,則出現熱量不足,因此銅锍品位控制以不超過50%-60%為限。錘煉過程是自熱過程,不需要外加燃料,完全依靠反應熱就能進行。第一周

6、期總反應為:2FeS+3O2+SiO2=2FeOSiO2+2SO2第二周期總反應為:Gu2S+O2=2Gu+2SO218. 閃速吹煉和閃速熔煉在工藝上十分相似,但閃速吹煉處理的是粉狀銅锍,脈石成分含量很少,而且閃速吹煉的氧化程度比閃速熔煉要大,工藝反應主要集中在反應塔及其下方的沉淀池。19. 其它煉銅方法:諾蘭達煉銅法是將空氣或富氧空氣鼓入銅锍層,使加到熔池表面的含銅物料迅速熔煉成高品位銅锍的煉銅方法。鋅冶金1 .原料:硫化鋅、氧化鋅(雖然硫化鋅的冶煉工藝比氧化鋅難但是硫化鋅品位高)2 .冶煉方法:以濕法為主3 .硫化鋅精礦焙燒的目的(都要焙燒)鋅的冶煉無論采用火法還是濕法流程,硫化鋅精礦都要

7、先進行焙燒。硫化鋅精礦的焙燒過程是在高溫下借助空氣中的氧進行氧化脫硫的過程。將鋅精礦中的硫化鋅轉化為氧化鋅,產出的焙燒礦或用于火法煉鋅,或用于濕法浸出。用于火法煉鋅的焙砂,要求在焙燒過程中將硫化鋅精礦所含的硫完全除去,得到的焙砂主要由金屬氧化物組成。用于傳統濕法煉鋅廠的焙砂并不要求全部脫硫,為了使焙砂中形成少量硫酸鹽以補償電解與浸出循環系統中硫酸的損失,焙砂中需要保留3%-4%硫酸鹽形成的硫。所以,濕法煉鋅廠所進行的是氧化焙燒和部分硫酸化焙燒。4 .常用的火法煉鋅法:鉛鋅精礦與熔劑配料后在燒結機上進行燒結焙燒,燒結塊和經過預熱的焦炭一同加入鼓風爐。燒結塊在爐內被直接加熱到ZnO開始還原的溫度后

8、,ZnO被還原而得到鋅蒸氣,鋅蒸氣與風口區燃燒產生的CO2與CO氣體一同從爐頂進入鉛雨冷凝器,鋅蒸氣被鉛雨吸收形成Pb-Zn合金,從冷凝器放出,再經冷卻后析出液體鋅;形成的粗鉛、锍和爐渣從爐缸放入前床分離,粗鉛進一步精煉,爐渣經煙化或水淬后堆存。5 .粗鋅的精煉:火法精餾精煉,在一種專門的精餾塔內完成的。一般由兩座鋁塔和一座鎘塔組成。粗鋅精煉的基本原理:利用鋅與各雜質的蒸氣壓和沸點的差別在高溫下使它們與鋅分離。6 .濕法煉鋅:主要煉法方法(三段法,兩段法)7 .鋅焙砂浸出工藝:兩段法:中性浸出,酸性浸出三段法:中性浸出,酸性浸出8 .硫化鋅精礦的直接浸出:硫化鋅精礦的直接酸浸是硫化鋅不經焙燒,

9、在有氧條件下用廢電解液浸出鋅精礦,使硫化物直接轉化為硫酸鹽和元素硫的過程主要反應如下:ZnS+H2SO4+1/2O2=ZnSO4+S+H2O鈦合金1 .鈦合金使用的原理:金紅石(TiO2)和鈦鐵石(FeTiO3)2 .鈦渣生產原理:在鈦鐵礦精礦高溫還原熔煉過程中,控制還原劑碳量,可使鐵的氧化物優先還原成鐵,鈦的氧化物不易還原進入爐渣。利用生鐵與鈦渣的密度差別,使鐵與鈦氧化物分離,分別生產出鐵和含TiO2的鈦渣。3 .鈦渣氯化方法:流態化氯化法熔鹽氯化法(處理高鈣,高鎂)4 .四氯化鈦的凈化:凈化除釩精餾凈化5 .海綿鈦的生產方法:鎂熱還原法又稱克勞爾法還原:TiCl4液體以一定速度注入底部盛有

10、液體金屬鎂的反應罐中,氣化成TiCl4蒸氣,與反應罐內的氣態和液態金屬鎂發生反應。TiCl4(g)+2Mg(gl)=Ti(s)+2MgCl2(l)該反應為放熱反應,反應一經開始就不需要外加熱。真空蒸儲:還原過程結束后,反應產物是Ti,Mg和MgCl2的混合物,故需要對其進行分離。一般采用真空蒸餾法將海綿鈦中的Mg和MgCl2揮發除去。6 .致密鈦的生產:真空電弧熔煉法(生產大件)粉末冶金法(小件)鋁冶金1 .鋁的生產方法:冰晶石-氧化鋁冗鹽電解法,其中包括氧化鋁生產和氧化鋁電解;2 .礦石的類型:三水鋁石型,一水軟鋁石型,一水硬鋁石型,混合型;3 .氧化鋁生產方法:堿法,酸法,酸堿聯合法,熱法

11、。堿法分為:拜耳法,燒結法,聯合法。4 .鋁硅比:衡量鋁土礦質量的標準,鋁硅比,礦石中全部AlO3與SiO2的含量之比。用A/S表示,其中硅是鋁土礦中最常見的雜質,在堿法生產氧化鋁中硅是最有害雜質之一。5 .拜耳法:是指用苛性堿溶液加壓溶出鋁土礦的氧化鋁生產方法,拜耳法適用于處理高品位鋁土礦,具有工藝簡單,產品純度高的特點。拜耳法的生產工藝主要由溶出,分解和焙燒三個主要階段組成。全流程的主要加工工序為鋁土礦的破碎及濕磨,鋁土礦的溶出,赤泥分離與洗滌,鋁酸鈉溶液的晶種分解,氫氧化鋁的煅燒及返回母液的蒸發與苛性化。6 .赤泥:溶出鋁土礦得到的泥渣,由于其中含有大量氧化鐵呈紅色,習慣上叫赤泥。7 .

12、赤泥的分離與洗滌:赤泥分離與洗滌是從鋁土礦溶出后的漿液中分離,并從赤泥中回收附著的鋁酸鈉的作業,其包括赤泥漿液稀釋,赤泥沉降,分離,赤泥洗滌等步驟。8 .鋁酸鈉溶液的晶種分解:晶種分解是在赤泥分離后得到的,精制鋁酸鈉溶液中加入氫氧化鋁晶體,經過降低溫度和長時間攪拌,使使鋁酸鈉溶液分解析出固體氫氧化鋁和產生苛性堿的過程。9 .氫氧化鋁的煅燒:煅燒的目的是:一是除掉氫氧化鋁中附著水及結晶水,二是使氧化鋁的晶型轉化成電解需要的晶型Al2O33H2O=?-Al2O3H2O+2H2O(498K)?-Al2O3H2O=-?Al2O3+H2O(773K)2A1203=-維A12O3(11731473K)10

13、 .溶液的硅量指數:Al2O3與SiO2質量比(溶液中)11 .拜耳燒結聯合法生產氧化鋁:并聯法,串聯法,混聯法。12 .冰晶石的摩爾比:電解鋁工藝中,通常用冰晶石摩爾比,用MR表示電解質中NaF和A1F3的相對含量。純冰晶石的摩爾比MR=n(NaF)/n(A1F3)=3富含NaF的冰晶石熔體(MR>3)稱為堿性電解質富含A1F3的冰晶石熔體(MR<3)稱為酸性電解質現今的鋁電解槽普遍采用酸性電解質13 .冰晶石-氧化爐熔體中的離子質點,有Na+,A1F63,A1F4,F,還有A1-0-F型配離子,其中Na+是單體離子,鋁離子結合在配離子里。14 .鋁的電流效率:實際產量/理論產量公式:Y二科實/科理*100%15 .極距:指陽極低掌到陰極鋁液面之間的垂直距離。16 .電解煉鋁的原理及鋁電解反應:原理:電解過程是在電解槽內進行,直流電經過電解質使氧化鋁分解依靠電流的焦維持電解溫度在950970攝氏度,電解產物在陰極上是液體鋁,陽極上是氧,它使碳陽極氧化而析出CO2反應式:2A12O3+3C-4A1+3CO2。陽極:2O2一+C-4e一二CO2T陰極:Al3+

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