矿物的形成和提炼.ppt

矿物的形成和提炼,矿物的形成,矿物是地质作用的产物。根据作用的性质和能量来源，地质作用分为内生作用和外生作用。内生作用的能量源自地球内部，如火山作用、岩浆作用和变质作用。外生作用为太阳能、水、大气和生物所产生的作用（包括风化、沉积作用）。,地质作用使矿物发生下列变化：,气态变为固态：火山喷出硫蒸汽或H2S气体，前者因温度骤降可直接升华成自然硫，H2S气体与大气中的O2发生化学反应，形成自然硫。我国台湾大屯火山群和龟山岛就有这样形成的自然硫。 液态变为固态：是矿物形成的主要方式，可分为两种形式：1）从溶液中蒸发结晶。青海柴达木盆地由于长期蒸发，盐湖水不断浓缩而达到饱和，从中结晶出石盐等盐类矿物。2）从溶液中降温结晶。成分极其复杂的高温硅酸盐熔融体岩浆熔体在上升过程中温度不断降低，当温度低于某种矿物的熔点时，就结晶出该种矿物。随着温度的下降，结晶形成一系列的矿物，一般熔点高的矿物先结晶成矿物。 固态变为固态：主要是由非晶质体变成晶质体。火山喷发出的熔岩流迅速冷却，来不及形成结晶态的矿物，却固结成非晶质的火山玻璃，经过一定时间后，非晶质体会逐渐转变成结晶态的矿物。,人类对金属的使用史,金属时代的到来为人类文明带来了新的曙光，人们发现了七种至今仍然广泛应用着的七种金属，它们是金银铜铁锡铅汞。下面讲讲这七种金属的发现过程及对人类发展的影响。 1. 黄金时代 ：公元前3000年 ，开罗有名的旅行家里希尔正拿着一块黄灿灿的东西，里希尔说这是神赐予人类的宝物，他把它称作黄金。就在里希尔发现金块后不久，他又发现了银子。里希尔发现这种新的金属与金子的特性十分类似，也是沉重而柔软，用手捏捏就能使它变形，他把这种金属命名为白银。人们沿用里希尔发现的这个方法：用篝火灼烧银矿石而得到银，这实际上是一个简单的化学还原反应，木炭把银矿石中的硫化银还原成银。,青铜时代：人类对铜的使用并非是从青铜而是从纯铜开始的。在西亚地区，铜矿石裸于地表，人们在铜矿石上燃烧炭火，便会还原出与绿色矿石颜色不同的红色铜来。由于纯铜硬度低，并不太适合于制作生产工具，后来，人们就有意识地在炼制铜矿石时掺入其他矿石，以制成铜的合金来提高工具的硬度。据考古推测，这时人们已经能够制得纯铅和纯锡了。从商代的墓葬中先后发现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。,3.铁器时代：人类对铁的最早知识来源于从太空降下来的陨铁，人们发现铁的硬度要比铜或青铜都大得多，尽管四处传说铁只有天上才有，但还是有一些不遵从祖训的年轻人企图在人间发现铁。大约在公元前2200 年，西亚的赫梯人已经会冶炼和使用铁器了早期的冶铁技术也大多是采用固体还原法，冶炼时，将铁矿石和木炭一层一层地堆放在炼铁炉中，点火燃烧，产生一氧化碳，从而使铁矿石中的氧化铁还原为单质铁。,生铁即铸铁。生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。生铁的冶炼虽原理相同，但由于方法不同、冶炼设备不同，所以工艺流程也不同。 高炉生产是连续进行的。生产时，从炉顶不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂，从高炉下部的风口吹进热风，喷入油、煤或天然气等燃料。 装入高炉中的铁矿石，主要是铁和氧的化合物。 在高温下，焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来，得到铁，这个过程叫做还原。 铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口和出渣口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。 高炉内的还原气体产生于风口前的燃料燃烧，这一过程产生了两大运动流：一个是上升的热煤气流，一个是下降的炉料流（铁矿石、焦炭、熔剂等）。 高炉内的反应均发生于煤气和炉料的相向运动和相互作用之中。它包括炉料的加热、蒸发、挥发和分解；铁及其它元素的还原；炉料中非铁氧化物的熔化、造渣和生铁的脱硫；铁的渗碳及生铁的形成；炉料和煤气之间的热交换等等，是一系列物理化学反应过程的总和。,炼铁的原理,用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）=Fe+煤气,4. 汞和炼金术 ：七种金属为人类文明带来了新的曙光，但也是这七种金属，使人类陷入了某种神秘的境地，古代的人们天真地认为世界上只有这七种金属。他们认为金属起源于水银（汞的俗名）和硫磺，实际上，水银是一种银白色的液体金属，颜色和外观与银类似，铜铁锡铅都能溶于水银形成与金银类似的合金汞齐；水银与硫磺化合后会生成黄色的硫化汞，与黄金类似。基于水银和金属的这些特性，同时人们也认识到水银的化合物并非金银，炼金家们认为应该有一种特别方法可以使便宜的金属铜铁锡等变成贵重金属金银，他们称转变的秘方是一种叫“哲人石”的东西，但千百年来，“哲人石”只是炼金家的一种幻