火法冶金化学基础.pdf

第三章金属与无机非金属第三章金属与无机非金属 材料化学材料化学 材料化学材料化学 金属材料金属材料主要内容主要内容 1 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 2 2 冶金过程热力学冶金过程热力学 3 3 电化学基础电化学基础 4 4 湿法冶金湿法冶金 5 5 金属腐蚀金属腐蚀 3 1 3 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 115115元素中 元素中 70 70 有金属属性有金属属性 Li Batteries glasses aerospace components Na Dyes pigments lamps photoelectric cells K Nuclear reactors respiratory equipment Mg Auto parts coatings photoengraving Ca Lighter flints lights plastics stabilizer Ti Golf clubs surgical implants jet engines Nb Heat shields electromagnets spaceships Cr Corrosion resistant coatings tools W Filaments coatings missiles tools paints Mn Steels paints batteries Fe Autos tools structural materials Co Magnets batteries recording media Ni Batteries coatings currency Pt Jewelry coatings surgical implants lighters Cu Conductive wire pipes currency Ag Jewelry dental fillings photography Au Jewelry integ circuits heat shields coatings Zn Coatings pipes highway guard rails Al Auto parts ceramics coatings paints discovery of copper and bronze 冶金学冶金学 Metallurgy iron based alloys Al Mg Ti based alloys 3 1 3 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 3 1 3 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 采矿和冶炼采矿和冶炼 Mining and Processing of Metals 金属存在形式 氧化物或硅酸盐或铝酸盐等金属存在形式 氧化物或硅酸盐或铝酸盐等 oxide or silicate or aluminate based mineral 三三种主要矿石种主要矿石 Ore 火成岩火成岩 火山熔盐固化形成 花岗岩 石英石 碱性金属 铬 铂 水成岩水成岩 河床或海中细小颗粒凝聚形成 石灰石 砂岩 白云石 铜 铁 锌 铅 镍 钼 金 变质岩变质岩 外部环境引起成分和形貌变化 大理石 板岩 产生金属与火成岩类似 冶炼冶炼 extractive metallurgy 3 1 3 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 矿石矿石 浮选浮选 flotation 1 1 熔炼熔炼 smelting 或 Na Mg Ca Al or alloys 1000 1000 2 2 2 电解电解 Electrolytic reduction 还原提炼还原提炼 湿法冶金湿法冶金 hydrometallurgy 金属金属 黄酸盐 火法冶金 电解提炼反应器电解提炼反应器 electrolytic purification reactors 3 1 3 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 唐士唐士电解池电解池 纳纳 霍尔霍尔电解池电解池 铝铝 1866年 霍尔 埃鲁法发明电解铝的方法 碳棒作电极 把精制的氧化铝溶在熔融的冰晶石 里 再通以电流 看到小球状的铝聚集在阴极上 3 1 3 1 金属材料化学概述金属材料化学概述 铁的冶炼铁的冶炼 iron constitutes 90 of all applications that involve metals 1000 19th century 由于温度不够 生成铁和硅 酸盐的海绵体 经过热 锤打处理 硅酸 盐进入铁晶格中 称为熟铁 熟铁 现代技术 鼓风炉 炉渣 30 40 wt SiO2 5 10 wt Al2O3 35 45 wt CaO 和 5 15 wt MgO 氧化炉 含P S和C的熔融的铁 高纯钢高纯钢 含C约4 5 wt 为 生铁 由于太脆和太 硬 难以利用 金属粉末 金属粉末 1 mmZr Ti Al B Si C V Mn Cr 三 钢铁冶炼中的化学反应三 钢铁冶炼中的化学反应 脱氧方法及脱氧产物 1 沉淀脱氧 给钢液中加入与氧的结合力强的脱 氧元素 形成新的氧化物并能从钢液中排出 进 入熔渣 叫沉淀脱氧 添加的元素叫脱氧剂 2 扩散脱氧 钢液中的氧可通过向氧位较低的还 原渣内扩散而排出 称扩散脱氧 三 钢铁冶炼中的化学反应三 钢铁冶炼中的化学反应 课后思考题课后思考题 试利用火法冶金方法从铜矿石中提炼出粗铜 并写出各步骤的基本反应 四 参考文献四 参考文献 1 1 冶金物理化学教程冶金物理化学教程 郭汉杰编著郭汉杰编著 页数 页数 382382 出版日期 出版日期 20062006年年8 8月月 2 2 现代金属学讲座现代金属学讲座 冶炼篇冶炼篇IV