《化学一冶金》PPT课件.ppt

湖南恒泰矿业有限公司,冶金概述 廖基强,湖南恒泰矿业有限公司,冶金概述 廖基强 2012年3月,提纲 一：金属分类 二：冶金概述 三：湿法冶金基本框架,金属分类,黑色金属,有色金属,钒、铁、铬、锰,轻金属,稀有金属,贵金属,重金属,一、金属分类,轻金属：Mg、Al、K 、 Ti 、Ca 、Ba,重金属：Zn、Cu、Pb 、 Sn 、Bi 、Kg、Ni、Co、Ge等,密度以4.5g/cm3为界限,贵金属：Au、Ag、Pt以及铂族元素,稀有金属：,稀有轻金属：锂、铍、铷 高熔点金属：钨、钼、钽、铌、锆、钒 稀散金属：锗、镓、铟、铊、铼、钪 稀土金属：镧、铈、镨、钕等17个 放射性金属：铀、钍、钚、镭,1700,比重较少,化学性质活泼,分散,性质相似,共生,二、冶金概述,冶金是基于资源的开发利用和材料的生产加工过程的一门工程科学和技术，它涉及有效合理地把自然界赋予的矿产资源进行开发利用、采用各种方法提取金属及其化合物并加工成具有一定性能的金属或合金材料的基础工业部门之一。,冶 金,有色冶金,钢铁冶金,冶金分类：火法冶金（电冶金）、湿法冶金,火法冶金：,指在高温下对矿石进行还原、氧化 熔炼等反应及熔化作业制取金属和合金的过程。它是提取冶金的主要方法，目前工艺上大规模的钢铁冶炼、主要有色金属冶炼和某些稀有金属的提取。,电冶金,用电能从矿石或其他原料中提取和 精炼金属的过程。例如：熔盐电解铝、电弧炉炼合金钢、电渣重熔等。,火法冶金主要工序,干燥,焙烧,精炼,熔炼,湿法冶金,湿法冶金,浸出,制备金属（化合物）,净化,温度较低，300,在液相中进行,置换、沉淀、还原、电积,湿法冶金与火法冶金优缺点,湿 法 冶 金,优 点,缺 点,原料的适应性强、操作环境好、可分离相似金属、选择性强、直接生产化合物、规模可大可小、成本较低、综合回收有价金属、产品纯度高、污染易控制,流程一般较长、设备以及厂房占地面积大、反应慢、设备腐蚀性、大量废水等,但随着冶金技术的发展，这些不足之处逐渐改进,火法冶金优缺点,优点：,缺点：,历史悠久，操作有经验生产能力大,温度高，劳动条件差 对矿石的品位要求高，能耗高，操作复杂，空气污染大,湿法冶金的发展趋势。,原料的贫化和复杂化； 社会对环境的要求越来越高； 科学技术的发展使过去因为腐蚀、成本问题而无法使用湿法冶金的情况得到改观； 生物冶金技术和海洋冶金的兴起为湿法冶金开辟了新的天地。,湿法冶金与火法冶金关系,湿法冶金和火法冶金各有优缺点及其适用的场 合，与其把湿法冶金说成是火法冶金的竞争者， 倒不如把它们看成是互为补充、相辅相成的两个 方面更为恰当。因此，今后的冶金方式，已经不 是选择湿法和火法中的哪一种的问题，而是需要 把两者很好地配合，以建立能量消耗低，而又无 环境污染的冶金方式。,三、湿法冶金基本框架,原料（精矿、矿石、二次资源等）,浸出,液固分离,渣,浸出液,净化分离,净化液,金属制备,金属成品,原料的预处理,主要是改变原料的物理化学性质，为后续的浸出过程创造良好的热力学和动力学条件，或预先除去某些有害杂质。,目的,基本框架原料预处理,原料的预处理,基本框架预处理,过程,粉碎：粒度变细，增大比表面积，提高浸出反应的速度。 预活化：利用机械活化、热活化、超声乳化、微波等手段，提高待浸物料的活性。 矿物的预分解：通过某些化学反应破坏原料的稳定结构，而变成易浸出的形态。 预处理除有害杂质：该过程往往与矿物的分解、高温预活化等过程结合在一起。,选择适当的溶剂使矿物中的有用组分或有害杂质选择性的进入溶液中，从而实现有用组分与有害杂质或与脉石组分的分离。,基本框架浸出,浸出：,浸出剂,水 酸：硫酸、盐酸、硝酸、王水等 碱：NaOH、氨水 盐：Fe2（SO4）3、FeCl3、NaCN、NaCl以 及铵盐等,基本框架浸出, 能选择性的迅速溶解原料中的有价成分； 价格低廉并能大量获得； 不与原料中的杂质或脉石发生作用； 没有危险，便于使用； 能够再生使用。,浸出剂的选择,基本框架浸出,浸出方式：,槽浸 堆浸 管道式浸出 原地浸出,浸出条件：,加压浸出 常压浸出,基本框架浸出,浸出运行方式：,逆流与顺流 周期式与连续式 单级与多级,卧式 立式 多种搅拌形式,设备：,1、简单溶解 2、化学溶解 3、电化学溶解,基本框架浸出,浸出类型,H2O+NaClNaCl（溶液）,ZnO+H2SO4ZnSO4+H2O,Cu-2e Cu2+,1、矿物的粒度 2、浸出的温度 3、搅拌速度 4、浸出剂的浓度 5、溶液的pH,基本框架浸出,影响浸出的因素,矿山,矿石皮带运输,破碎,矿粉仓,华源槽浸,堆浸,生物堆浸,管道式浸出,原地浸出,立 式 浸 出 槽,卧式浸出槽,液固分离,(1)概述 在冶金、化工、轻工、食品、制药、环境治理、生物制品等过程工业中无不包括液固分离。对于湿法冶金来说，液固分离的重要性就更为突出了。从某种意义上来说，一个湿法冶金过程的成功与失败，液固分离往往起决定性的作用。,液固分离,沉降,离心沉降,重力沉降,水力旋流器,沉降式离心机,浓缩槽,澄清槽,脱泥槽,分级箱,液固分离可分为两类：沉降和过滤,以获取清液为主,以脱除固体中的细泥为主,将固体分离成粗、细两种组分,以获取浓矿浆为主,浓、稀分流，粗、细分级,液体上清，固体下沉,浓密机,液固分离,过滤,重力过滤 砂滤（以净化水为主） 格筛（粗矿石的过筛） 真空过滤 间歇式（板式、管式） 连续回转式（鼓式、折带式、水平带式） 压滤机 板框式、管式、叶式、带式、螺旋式压榨机 离心式过滤 篮式、筐式（间歇、三足式） 锥形、桶形（沉降式，间歇、连续） 深层过滤（以获取清液为主）,圆盘真空过滤机,带式真空过滤机,压滤机,净化,湿法冶金在浸出过程中，往往矿石中的杂质元素如铁、硅、铝等大部分进入溶液。而这些杂质的存在对后续工序操作不利，甚至影响产品的纯度，故必须进行净化。 净化的目的：一方面除去有害杂质，提高产品质量；另一方面有利于有价金属的综合回收。,净化方法： 沉淀法（硫化物、氢氧化物、碳酸盐、草酸 盐等特殊沉淀剂） 置换法 离子交换法 有机溶剂萃取法 液膜分离技术法,净化,净化,沉淀法：,加入沉淀试剂使杂质以氢氧化物、硫化物、碳酸盐草酸盐等形态沉淀出。,M2+OH-=M(OH)2 M2+ S2-=MS M2+ CO32-=MCO3 M2+（C2O4）2-=MC2O4,净化,置换法,在溶液中加入一种金属与另一种金属离子发生反应并析出另一种金属的过程。,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,而从热力学上，只能从电性较负的金属置换电性较正的金属离子。,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,净化,离子交换法：,固体离子交换剂与液体界面发生离子交换的过程。离子交换法主要有吸附、淋洗和解析三个过程。,2(R-SO3H)+M2+=2(R-SO3)M+2H+ 2(R-SO3)M+2H+ =2(R-SO3H)+M2+,吸附,解析,贫溶液中的金属富集或提取； 分离性质相近的元素； 污水处理及高纯水的制备。,离子交换法其它作用：,净化,溶剂萃取法：,有机溶剂从与其不相溶的液相中把某种物质提取出来方法。在湿法冶金中，溶剂萃取是一种分离、富集或纯化金属的方法，其实质是把一种物质从一个液相转移到另一个液相的过程。有机溶剂萃取法分为萃取与反萃。,nRH（O）+Mn+(A)=(nR)M（O）+nH+(A) (nR)M（O）+nH+(A)= nRH（O）+Mn+(A),萃取,反萃,反萃后有机相可循环再利用,选择萃取剂的要求,1、有选择性，即被分离的元素有较高的分离系数。 2、有高的萃取容量，即一定体积的萃取剂能容纳较多的金属离子。 3、在萃合液反萃后易于再生。 4、易于