有色冶金基础知识总结

1、铜冶金1 .铜的生产方法：火法炼铜（主要炼铜方法），湿法炼铜火法炼铜生产步骤主要包括：造锍熔炼，铜锍吹炼，火法精炼，电解精炼2 .造锍熔炼的基本原理：利用高温下，铜对硫的亲合力大于铁，而铁对氧的亲合力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去,而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。3 .造铳熔炼的目的：把炉料中全部的铜富集在铜铳相，把脉石、氧化物及杂质汇集于熔渣相铜锍相与熔渣相完全分离。4 .工艺原则：炉料有相当数量的硫来形成铜铳炉渣含二氧化硅接近饱和，铜铳和炉渣不致混溶5 .硫过量机理：当炉料中有足够的硫时，在高温下由于铜对硫的亲和力大

2、于铁，而铁对氧的亲和力大于铜，故FeS能使铜硫化，FeS+Cu2O=FeO+Gu2S6.SiO2机理：当熔炼体系中没有SiO2时，铜铳和炉渣结合成共价键的Gu-Fe-S-O相，铜铳与炉渣高度混熔。当有SiO2时，它与FeO反应形成离子型的炉渣相，2FeO+3SiO2=2Fe2+Si3O84-铜铳不与SiO2作用而保留为共价键Cu-Fe-S相。这样就使铜铳与炉渣明显分层。7. 铜锍品位的选择：铜锍中铜的质量分数称为铜锍品位。铜锍的品位并不是越高越好。太低会使后续吹炼时间拉长、费用增加；太高则使炉渣中的含铜量增加，产生浪费。（喷吹定律w（Gu）%/wGu%=KGu同在熔渣和铜铳两相之间的平衡浓度比

3、是一个常数。）铜铳品味越高，铜在渣中损失越大。8. 铜铳成分：由Gu2序口FeM成的合金，其中还含有Ni,Co,Pb和脉石成分以及2%-4%虱9. 在铜铳中还有一部分FeSFe3O4取代，这也是实际铜铳含量比理论要低的原因，氧是铜锍中的有害成分，铜锍品位越低氧含量越高。10. 炉渣中化合物的性质：组成炉渣的氧化物可以分为酸性和碱性。酸性氧化物有SiO2，碱性氧化物有FeO,CaO,MgO,ZnO,MnO,BaOH生氧化物Al2O3,它在酸性渣中呈碱性，碱性渣中呈酸性。11. 硅酸度：炉渣的酸碱性可以用硅酸度来表示。硅酸度是指炉渣中结合成SiO2的氧原子物质的量，n0（SiO2）与结合成碱性氧化

4、物的氧原子物质的量n0（汇MeO之比。酸性渣的硅酸度一般大于1，碱性渣一般小于1。12. 炉渣含铜损失：化学损失、物理损失、机械损失（占的比重大）13. 造铳熔炼：传统方法：在鼓风炉、反射炉和电炉等传统冶金炉内进行。悬浮熔炼，如奥托昆普闪速熔炼，熔池熔炼，如白银法14. 铜精矿的闪速炉熔炼：闪速熔炼是一种将具有巨大表面积的硫化铜精矿颗粒熔剂与氧气，富氧空气或预热空气一起喷入赤热的炉膛内，使炉料在漂浮状态下迅速氧化和熔化的熔炼方法。15. 炉渣贫化：电炉贫化法：电路贫化利用电能加热熔融炉渣，并在还原剂的作用下将渣中Fe3O4®原成FeO,降低了熔融炉渣的黏度，以利于铜渣分离，与此同时，

5、在硫化剂的洗涤下，使渣中的铜硫化成铜铳，并加以回收。浮选贫化法闪速炉直接弃渣法16. 铜铳的吹炼：吹炼的实质是在一定压力下，将空气中送到液体铜铳中，使铜铳中FeSS化成FeM与加入白石英或CaO§剂造渣，Gu2SW与氧化生成的Gu2Ot生相互反应而变成粗铜。第一周期（造渣期）：除去熔锍中全部的铁以及与铁化合的锍。第二周期（造铜期）：进一步氧化，脱除残存的锍，生产金属铜的过程。17. 铜锍吹炼的温度热制度：吹炼低品位铜锍时，温度通常容易过高，而吹炼高品位铜锍时，则出现热量不足，因此铜锍品位控制以不超过50%-60%为限。锤炼过程是自热过程，不需要外加燃料，完全依靠反应热就能进行。第一周

6、期总反应为：2FeS+3O2+SiO2=2FeOSiO2+2SO2第二周期总反应为：Gu2S+O2=2Gu+2SO218. 闪速吹炼和闪速熔炼在工艺上十分相似，但闪速吹炼处理的是粉状铜锍，脉石成分含量很少，而且闪速吹炼的氧化程度比闪速熔炼要大，工艺反应主要集中在反应塔及其下方的沉淀池。19. 其它炼铜方法：诺兰达炼铜法是将空气或富氧空气鼓入铜锍层，使加到熔池表面的含铜物料迅速熔炼成高品位铜锍的炼铜方法。锌冶金1 .原料：硫化锌、氧化锌（虽然硫化锌的冶炼工艺比氧化锌难但是硫化锌品位高）2 .冶炼方法：以湿法为主3 .硫化锌精矿焙烧的目的（都要焙烧）锌的冶炼无论采用火法还是湿法流程，硫化锌精矿都要

7、先进行焙烧。硫化锌精矿的焙烧过程是在高温下借助空气中的氧进行氧化脱硫的过程。将锌精矿中的硫化锌转化为氧化锌，产出的焙烧矿或用于火法炼锌，或用于湿法浸出。用于火法炼锌的焙砂，要求在焙烧过程中将硫化锌精矿所含的硫完全除去，得到的焙砂主要由金属氧化物组成。用于传统湿法炼锌厂的焙砂并不要求全部脱硫，为了使焙砂中形成少量硫酸盐以补偿电解与浸出循环系统中硫酸的损失，焙砂中需要保留3%-4%硫酸盐形成的硫。所以，湿法炼锌厂所进行的是氧化焙烧和部分硫酸化焙烧。4 .常用的火法炼锌法：铅锌精矿与熔剂配料后在烧结机上进行烧结焙烧，烧结块和经过预热的焦炭一同加入鼓风炉。烧结块在炉内被直接加热到ZnO开始还原的温度后

8、，ZnO被还原而得到锌蒸气，锌蒸气与风口区燃烧产生的CO2与CO气体一同从炉顶进入铅雨冷凝器，锌蒸气被铅雨吸收形成Pb-Zn合金，从冷凝器放出，再经冷却后析出液体锌；形成的粗铅、锍和炉渣从炉缸放入前床分离，粗铅进一步精炼，炉渣经烟化或水淬后堆存。5 .粗锌的精炼：火法精馏精炼，在一种专门的精馏塔内完成的。一般由两座铝塔和一座镉塔组成。粗锌精炼的基本原理：利用锌与各杂质的蒸气压和沸点的差别在高温下使它们与锌分离。6 .湿法炼锌：主要炼法方法（三段法，两段法）7 .锌焙砂浸出工艺：两段法：中性浸出，酸性浸出三段法：中性浸出，酸性浸出8 .硫化锌精矿的直接浸出：硫化锌精矿的直接酸浸是硫化锌不经焙烧，

9、在有氧条件下用废电解液浸出锌精矿，使硫化物直接转化为硫酸盐和元素硫的过程主要反应如下：ZnS+H2SO4+1/2O2=ZnSO4+S+H2O钛合金1 .钛合金使用的原理：金红石（TiO2）和钛铁石（FeTiO3）2 .钛渣生产原理：在钛铁矿精矿高温还原熔炼过程中，控制还原剂碳量，可使铁的氧化物优先还原成铁，钛的氧化物不易还原进入炉渣。利用生铁与钛渣的密度差别，使铁与钛氧化物分离，分别生产出铁和含TiO2的钛渣。3 .钛渣氯化方法：流态化氯化法熔盐氯化法（处理高钙，高镁）4 .四氯化钛的净化：净化除钒精馏净化5 .海绵钛的生产方法：镁热还原法又称克劳尔法还原：TiCl4液体以一定速度注入底部盛有

10、液体金属镁的反应罐中，气化成TiCl4蒸气，与反应罐内的气态和液态金属镁发生反应。TiCl4（g）+2Mg（gl）=Ti（s）+2MgCl2（l）该反应为放热反应，反应一经开始就不需要外加热。真空蒸储：还原过程结束后，反应产物是Ti,Mg和MgCl2的混合物，故需要对其进行分离。一般采用真空蒸馏法将海绵钛中的Mg和MgCl2挥发除去。6 .致密钛的生产：真空电弧熔炼法（生产大件）粉末冶金法（小件）铝冶金1 .铝的生产方法：冰晶石-氧化铝冗盐电解法，其中包括氧化铝生产和氧化铝电解；2 .矿石的类型：三水铝石型，一水软铝石型，一水硬铝石型，混合型;3 .氧化铝生产方法：碱法，酸法，酸碱联合法，热法

11、。碱法分为：拜耳法，烧结法，联合法。4 .铝硅比：衡量铝土矿质量的标准，铝硅比，矿石中全部AlO3与SiO2的含量之比。用A/S表示，其中硅是铝土矿中最常见的杂质，在碱法生产氧化铝中硅是最有害杂质之一。5 .拜耳法：是指用苛性碱溶液加压溶出铝土矿的氧化铝生产方法，拜耳法适用于处理高品位铝土矿，具有工艺简单，产品纯度高的特点。拜耳法的生产工艺主要由溶出，分解和焙烧三个主要阶段组成。全流程的主要加工工序为铝土矿的破碎及湿磨，铝土矿的溶出，赤泥分离与洗涤，铝酸钠溶液的晶种分解，氢氧化铝的煅烧及返回母液的蒸发与苛性化。6 .赤泥：溶出铝土矿得到的泥渣，由于其中含有大量氧化铁呈红色，习惯上叫赤泥。7 .

12、赤泥的分离与洗涤：赤泥分离与洗涤是从铝土矿溶出后的浆液中分离，并从赤泥中回收附着的铝酸钠的作业，其包括赤泥浆液稀释，赤泥沉降，分离，赤泥洗涤等步骤。8 .铝酸钠溶液的晶种分解：晶种分解是在赤泥分离后得到的，精制铝酸钠溶液中加入氢氧化铝晶体，经过降低温度和长时间搅拌，使使铝酸钠溶液分解析出固体氢氧化铝和产生苛性碱的过程。9 .氢氧化铝的煅烧：煅烧的目的是：一是除掉氢氧化铝中附着水及结晶水，二是使氧化铝的晶型转化成电解需要的晶型Al2O33H2O=?-Al2O3H2O+2H2O（498K）?-Al2O3H2O=-?Al2O3+H2O（773K）2A1203=-维A12O3（11731473K）10

13、 .溶液的硅量指数：Al2O3与SiO2质量比（溶液中）11 .拜耳烧结联合法生产氧化铝：并联法，串联法，混联法。12 .冰晶石的摩尔比：电解铝工艺中，通常用冰晶石摩尔比，用MR表示电解质中NaF和A1F3的相对含量。纯冰晶石的摩尔比MR=n（NaF）/n（A1F3）=3富含NaF的冰晶石熔体（MR>3）称为碱性电解质富含A1F3的冰晶石熔体（MR<3）称为酸性电解质现今的铝电解槽普遍采用酸性电解质13 .冰晶石-氧化炉熔体中的离子质点，有Na+,A1F63，A1F4,F，还有A1-0-F型配离子，其中Na+是单体离子，铝离子结合在配离子里。14 .铝的电流效率：实际产量/理论产量公式：Y二科实/科理*100%15 .极距：指阳极低掌到阴极铝液面之间的垂直距离。16 .电解炼铝的原理及铝电解反应：原理：电解过程是在电解槽内进行，直流电经过电解质使氧化铝分解依靠电流的焦维持电解温度在950970摄氏度，电解产物在阴极上是液体铝，阳极上是氧，它使碳阳极氧化而析出CO2反应式：2A12O3+3C-4A1+3CO2。阳极：2O2一+C-4e一二CO2T阴极:Al3+