第一章 材料的熔炼-1-2 铝冶金

1、第一章第一章 材料的熔炼材料的熔炼 1.1 钢铁是怎样炼成的钢铁是怎样炼成的-钢铁冶金钢铁冶金 1.2 铝冶金与熔炼铝冶金与熔炼 1.3 铜冶金铜冶金1.2 铝冶金与熔炼铝冶金与熔炼一、铝的性质和用途一、铝的性质和用途 1、物理性质：密度小（轻金属）、导热、物理性质：密度小（轻金属）、导热、导电、延展性好导电、延展性好 2、化学性质：活泼、抗腐蚀、化学性质：活泼、抗腐蚀 3、用途：纯铝、铝合金、用途：纯铝、铝合金 由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，由于早期炼铝十分困难，所以铝的价格十分昂贵，一度超越金银之上，直至一度超越金银之上，直至1919世纪上半叶，铝还是世纪上半叶，铝还是欧洲许

2、多高级珠宝店的高档货。欧洲许多高级珠宝店的高档货。 从美国化学家从美国化学家霍尔霍尔发明电解制铝法后，制铝工艺发明电解制铝法后，制铝工艺不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿中不断改进，现在人们已经熟练掌握了从铝土矿中冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的冶炼铝的技术了，使得制铝成本大大下降，铝的价格也一降千丈，走入千家万户。价格也一降千丈，走入千家万户。 1854年，公斤铝需年，公斤铝需1200卢布，而到了十九世纪卢布，而到了十九世纪末就降到末就降到1卢布。卢布。 二、炼铝原料二、炼铝原料 铝土矿是一种以铝土矿是一种以氧化铝水合物氧化铝水合物为主要成为主要成分的复杂铝硅酸盐矿石，铝土矿

3、的主要分的复杂铝硅酸盐矿石，铝土矿的主要化学成分有：化学成分有：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，少量的，少量的CaO、MgO、硫化物、微、硫化物、微量的镓、钒、磷、铬等元素的化合物。量的镓、钒、磷、铬等元素的化合物。 铝土矿按其含有的氧化铝水合物的类型可铝土矿按其含有的氧化铝水合物的类型可分为：分为：三水铝石型铝土矿三水铝石型铝土矿；一水软铝石型；一水软铝石型铝土矿；铝土矿；一水硬铝石型铝土矿一水硬铝石型铝土矿和混合型铝和混合型铝土矿；土矿； 三水铝石化学活性最大、一水软铝石次之、三水铝石化学活性最大、一水软铝石次之、一水硬铝石较弱、刚玉则是非常稳定的氧一水硬铝石较弱、刚玉则是非常

4、稳定的氧化铝化铝-决定其不同的溶出条件！决定其不同的溶出条件！ 铝土矿中的铝土矿中的二氧化硅二氧化硅是碱法处理铝土矿是碱法处理铝土矿制取氧化铝过程中最有害的杂质，铝土制取氧化铝过程中最有害的杂质，铝土矿的铝硅比是衡量铝土矿质量的主要指矿的铝硅比是衡量铝土矿质量的主要指标之一。标之一。 铝硅比铝硅比是是指铝土矿中的氧化铝和二氧化指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量比硅的质量比：即：即 A/S=矿石中氧化铝质量矿石中氧化铝质量/矿石中二氧化硅质量矿石中二氧化硅质量 写为：写为：A/S= Al2O3/ SiO2 我国我国铝土矿资源丰富，储量大；高铝、铝土矿资源丰富，储量大；高铝、高硅、低铁；铝硅比较低

5、，中低品位铝高硅、低铁；铝硅比较低，中低品位铝土矿居多；多数铝土矿是土矿居多；多数铝土矿是一水硬铝石型一水硬铝石型铝土矿。铝土矿。 A/S一般在一般在4-7之间之间 结果：我国氧化铝的质量、能耗及结果：我国氧化铝的质量、能耗及成本成本与国外有较大差距。与国外有较大差距。铝冶金特点铝冶金特点 铝性质铝性质活泼活泼，易于与氧、卤族元素结合，易于与氧、卤族元素结合成稳定化合物；成稳定化合物；电负性大电负性大； 铝冶金过程：铝冶金过程：铝土矿铝土矿- -氧化铝氧化铝- -纯铝纯铝铝冶金原则流程铝冶金原则流程 三、氧化铝生产三、氧化铝生产 碱法：碱法：拜耳法拜耳法、烧结法、联合法、烧结法、联合法 拜耳法

6、：奥地利化学家拜耳法：奥地利化学家Karl Josel Bayer（1847-1904）在）在1889-1892年发明；年发明；拜耳法生产氧化铝的基本原理拜耳法生产氧化铝的基本原理 （l）用）用NaOH溶液溶出铝土矿，所得到的溶液溶出铝土矿，所得到的铝酸铝酸钠钠溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液溶液在添加晶种、不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝呈中的氧化铝呈氢氧化铝氢氧化铝析出，即析出，即种分过程种分过程。 （2）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温）分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的铝土矿，即下可用来溶出新的铝土矿，即溶出过程溶出过程。 交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石

7、得交替使用这两过程，就能够每处理一批矿石得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环。 用反应方程式表示如下：用反应方程式表示如下：Al2O3（ 3 或或1 ）H2O2NaOH=2NaAl(OH)4溶出溶出分解分解 氧化铝厂车间氧化铝厂车间：原料堆及配料车间、球磨机：原料堆及配料车间、球磨机车间、高压溶出（浸出）车间、沉降分离车车间、高压溶出（浸出）车间、沉降分离车间、分解车间、分级车间、蒸发车间、煅烧间、分解车间、分级车间、蒸发车间、煅烧车间等；车间等； 关键工序关键工序：浸出、晶种分解、分解母液蒸发：浸出、晶种分解、分解母液蒸发与苛化、氢氧化铝煅烧与苛化、氢

8、氧化铝煅烧铝土矿选矿设备流程铝土矿选矿设备流程（1 1）铝土矿）铝土矿选矿与原矿选矿与原矿浆制备浆制备初步提高初步提高A/S比，除去部比，除去部分杂质，达分杂质，达到一定粒度到一定粒度（2）铝土矿的溶出）铝土矿的溶出 循环母液成分：循环母液成分：NaOH、NaAlO2、Na2CO3等；等； 氧化铝氧化铝：Al2O3nH2O+2NaOH2NaAlO2+nH2O 二氧化硅二氧化硅：SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O2Na2SiO3+2NaAlO2+4H2O Na2OAl2O32SiO22H2O+4NaOH SiO2以以Na2OAl2O32SiO22H2O的形式的形式进入赤泥，从而造成苛性

9、钠和氧化铝的进入赤泥，从而造成苛性钠和氧化铝的损失，且这种损失与矿石中损失，且这种损失与矿石中SiO2的含量的含量成正比。成正比。 故拜耳法仅适合于处理含故拜耳法仅适合于处理含SiO2较少、较少、A/S大于大于7的铝土矿。的铝土矿。 氧化铁氧化铁：浸出过程：浸出过程Fe2O3不与不与NaOH反反应，以固相形式进入残渣，使残渣成粉应，以固相形式进入残渣，使残渣成粉红色，所以氧化铝溶出残渣称红色，所以氧化铝溶出残渣称赤泥赤泥。广西平果铝厂广西平果铝厂的赤泥堆场的赤泥堆场 二氧化钛二氧化钛：与配入的石灰作用生成不溶解的：与配入的石灰作用生成不溶解的钛酸钙；钛酸钙； 碳酸盐碳酸盐：矿石中碳酸盐主要是：

10、矿石中碳酸盐主要是CaCO3和和MgCO3，它们与，它们与NaOH反应，使反应，使NaOH变成变成 Na2CO3，使碱液中，使碱液中苛性碱浓度降低苛性碱浓度降低，对氧化，对氧化铝的溶出不利。铝的溶出不利。 综上综上：铝土矿高压溶出的结果是：铝土矿高压溶出的结果是Al2O3进入进入溶溶液液， SiO2、Fe2O3、TiO2等进入等进入赤泥赤泥，借助机，借助机械的方法分离赤泥和溶液，从而达到械的方法分离赤泥和溶液，从而达到Al2O3与与杂质分离的目的。杂质分离的目的。注意注意：不同类型的铝土矿不同类型的铝土矿，其溶出条件有很，其溶出条件有很大差异。从而导致氧化铝生产的能耗和成本大差异。从而导致氧化

11、铝生产的能耗和成本与铝土矿的类型有很大关系。与铝土矿的类型有很大关系。 三水铝石型铝土矿在三水铝石型铝土矿在105的条件下就可以的条件下就可以较好地溶出，一水软铝石型铝土矿在较好地溶出，一水软铝石型铝土矿在200的溶出温度下就可以有较快的溶出速度，而的溶出温度下就可以有较快的溶出速度，而一水硬铝石型铝土矿必须在高于一水硬铝石型铝土矿必须在高于240的温的温度下进行溶出，其典型的工业溶出温度为度下进行溶出，其典型的工业溶出温度为260。溶出时间不低于。溶出时间不低于60分钟。分钟。压煮器组压煮器组沉降槽沉降槽氧化铝管道化溶出（2）铝酸钠溶液的晶种分解）铝酸钠溶液的晶种分解 直接影响产品产量和质量

12、的关键工序直接影响产品产量和质量的关键工序 种分机理：种分机理： 加入加入Al(OH)3晶种后晶种后NaAlO2+2H2OAl(OH)3+NaOH 分解率分解率= =析出的析出的Al2O3量量/溶液中理论上的溶液中理论上的Al2O3的质量的质量100%100% 工业上一般为工业上一般为50%-53% 影响铝酸钠溶液影响铝酸钠溶液稳定性稳定性的控制条件的控制条件:溶液浓溶液浓度、度、苛性比值苛性比值、溶液温度、结晶核心的存在、溶液温度、结晶核心的存在和搅拌；和搅拌； 种分过程种分过程：控制铝酸钠溶液中：控制铝酸钠溶液中Al2O3的的浓度浓度145g/l左右，左右，苛性比苛性比k（溶液中（溶液中N

13、a2O与与Al2O3小于小于1.7,温温度，接近度，接近温度温度30，加入，加入晶种晶种Al(OH)3并并机械搅拌机械搅拌，铝酸钠溶液自发水解析出铝酸钠溶液自发水解析出Al(OH)3，同时获得苛性，同时获得苛性比较高的种分母液，该种分母液浓缩后作为循环比较高的种分母液，该种分母液浓缩后作为循环母液，返回溶出过程，溶出下一批铝土矿，析出母液，返回溶出过程，溶出下一批铝土矿，析出的的Al(OH)3经洗涤后送去煅烧。经洗涤后送去煅烧。晶种分解的主要设备：晶种分解的主要设备： 冷却设备：鼓风冷却塔、板式热交换器冷却设备：鼓风冷却塔、板式热交换器及闪速蒸发换热系统等；及闪速蒸发换热系统等； 分解槽：空气

14、搅拌分解槽、机械搅拌分分解槽：空气搅拌分解槽、机械搅拌分解槽。解槽。 广西平果铝广西平果铝厂的分解槽厂的分解槽氢氧化铝分离、洗涤的主要设备氢氧化铝分离、洗涤的主要设备 转鼓式真空过滤机转鼓式真空过滤机 平盘过滤机平盘过滤机 （3 3）氢氧化铝的煅烧）氢氧化铝的煅烧 氢氧化铝煅烧的目的是在一定温度下把氢氧化铝煅烧的目的是在一定温度下把氢氧化铝的附着水和结合水脱除，并发氢氧化铝的附着水和结合水脱除，并发生分解反应，形成生分解反应，形成氧化铝氧化铝，再进行，再进行晶型晶型转变，得到具有一定物理和化学性能的转变，得到具有一定物理和化学性能的氧化铝产品。氧化铝产品。 氧化铝的焙烧设备：回转窑、循环焙烧氧

15、化铝的焙烧设备：回转窑、循环焙烧炉炉主要反应主要反应： Al2O33H2O Al2O3H2O+2H2O Al2O3H2O -Al2O3+H2O -Al2O3 -Al2O3225500-550900以上以上注意：注意： 适合电解铝生产的是适合电解铝生产的是砂状氧化铝砂状氧化铝！（4 4）母液的蒸发与苛化）母液的蒸发与苛化 母液蒸发：保证循环母液浓度，平衡水量母液蒸发：保证循环母液浓度，平衡水量浸出过程发生浸出过程发生反苛化反应反苛化反应：2NaOH+CaCO3 Na2CO3+Ca(OH)2苛化反应：苛化反应：Na2CO3+Ca(OH)2 2NaOH+CaCO3碱石灰烧结法生产氧化铝碱石灰烧结法生

16、产氧化铝 基本原理基本原理：将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）：将铝土矿与一定量的纯碱、石灰（或石灰石）配成炉料在高温下进行配成炉料在高温下进行烧结烧结，使氧化硅与石灰化合成不，使氧化硅与石灰化合成不溶于水的溶于水的原硅酸钙原硅酸钙2CaOSiO2,氧化铝与纯碱化合成可溶氧化铝与纯碱化合成可溶于水的于水的固体铝酸钠固体铝酸钠Na2OAl2O3、而氧化铁与纯碱化合成、而氧化铁与纯碱化合成可以水解的可以水解的铁酸钠铁酸钠Na2OFe2O3，将烧结产物（熟料）用，将烧结产物（熟料）用稀碱溶液溶出时稀碱溶液溶出时Na2OAl2O3便进入溶液，便进入溶液，Na2OFe2O3水水解放出碱，氧化铁以水

17、合物与原硅酸钙一道进入赤泥。解放出碱，氧化铁以水合物与原硅酸钙一道进入赤泥。再用再用二氧化碳二氧化碳分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝。经分解铝酸钠溶液便可以析出氢氧化铝。经过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为过焙烧后产出氧化铝。分离氢氧化铝后的母液成为碳分碳分母液母液（主要成分为（主要成分为Na2CO3），经蒸发后返回配料。），经蒸发后返回配料。 烧结法生产氧化铝工序烧结法生产氧化铝工序 生料浆的制备生料浆的制备 熟料烧结熟料烧结 熟料溶出熟料溶出 铝酸钠溶液脱硅铝酸钠溶液脱硅 碳酸化分解（碳分）碳酸化分解（碳分） 氢氧化铝分离、洗涤氢氧化铝分离、洗涤 氢氧化铝焙烧氢氧化铝焙烧 碳分母

18、液蒸发碳分母液蒸发金属铝的生产金属铝的生产铝电解用原材料：铝电解用原材料： 氧化铝氧化铝 冰晶石冰晶石 氟化铝氟化铝 铝电解用其它氟化盐铝电解用其它氟化盐 铝电解用炭素材料铝电解用炭素材料 氧化铝是铝电解生产中的主原料。氧化铝是铝电解生产中的主原料。 它是一种白色粉状物，熔点为它是一种白色粉状物，熔点为2050，沸点为沸点为3000，真密度为，真密度为3.6g/cm3。它。它不溶于水，能不溶于水，能溶于冰晶石熔体溶于冰晶石熔体中。铝电中。铝电解对于氧化铝的要求，一是它的化学纯解对于氧化铝的要求，一是它的化学纯度，再就是其物理性能。度，再就是其物理性能。氧化铝氧化铝 冰晶石（冰晶石（六氟铝酸钠）

19、六氟铝酸钠）的分子式为的分子式为Na3AlF6，它是，它是溶剂的主要成分，与氧化铝形成溶剂的主要成分，与氧化铝形成低熔共晶低熔共晶，使氧使氧化铝在化铝在1000 以下进行电解。以下进行电解。 铝电解生产中所用的冰晶石分天然和人造两种。铝电解生产中所用的冰晶石分天然和人造两种。天然冰晶石（天然冰晶石（3NaFAlF3）属于单斜晶系，是一种）属于单斜晶系，是一种无色或雪白色晶体，比重无色或雪白色晶体，比重2.95，硬度，硬度2.5，熔点，熔点1010。 天然冰晶石的储量很少，远远不能满足铝工业的天然冰晶石的储量很少，远远不能满足铝工业的需要，所以现代铝工业采用人造冰晶石。需要，所以现代铝工业采用人

20、造冰晶石。 冰晶石冰晶石氟化铝氟化铝 在铝电解生产中，它是冰晶石在铝电解生产中，它是冰晶石-氧化铝熔体的氧化铝熔体的一种添加剂。一种添加剂。 氟化铝是一种白色粉末，粒度比氧化铝稍大，氟化铝是一种白色粉末，粒度比氧化铝稍大，不粘手，在常压下加热不熔化，但在高温下不粘手，在常压下加热不熔化，但在高温下升华。升华。 它的作用是可以弥补电解质中氟化铝的损失，它的作用是可以弥补电解质中氟化铝的损失，又可以调整电解质的分子比，主要用于又可以调整电解质的分子比，主要用于降低降低熔体的分子比，降低电解温度熔体的分子比，降低电解温度。以保证生产。以保证生产技术条件的稳定。技术条件的稳定。铝电解用炭素材料铝电解用

21、炭素材料 铝工业上均采用炭素材料作电极铝工业上均采用炭素材料作电极- -炭阳炭阳极和炭阴极极和炭阴极。 在电解过程中，在电解过程中，炭阴极炭阴极原则上是不消耗原则上是不消耗的，的，炭阳极炭阳极由于直接参与电化学反应而由于直接参与电化学反应而消耗。消耗。 阳极的阳极的作用作用主要有两种：导电和参加电主要有两种：导电和参加电解时的化学反应和电化学反应。解时的化学反应和电化学反应。 生产阳极的生产阳极的主要原料主要原料:石油焦、煤沥青、石油焦、煤沥青、改性沥青等；改性沥青等； 在电解过程中，在电解过程中，阳极是消耗的阳极是消耗的，其理论，其理论消耗是消耗是334kg/tAl，而实际消耗一般为，而实际

22、消耗一般为380450kg/tAl，这与阳极质量、电解，这与阳极质量、电解技术条件有关。降低阳极消耗可以提高技术条件有关。降低阳极消耗可以提高铝厂的电流效率、降低电耗和增加铝产铝厂的电流效率、降低电耗和增加铝产量，从而提高经济效益。量，从而提高经济效益。铝电解原理铝电解原理 阴极阴极：Al 3+（络合）（络合）+3eAl 阳极阳极：2O2-（络合）（络合）+C-4e CO2 总反应：总反应：2Al2O3+3C 4Al+3CO2 电解过程是氧化铝和碳阳极不断消耗，电解过程是氧化铝和碳阳极不断消耗，从从阴极阴极析出金属析出金属铝铝，阳阳极上产生极上产生CO2气气体。体。大型中间下料预焙槽简图大型中

23、间下料预焙槽简图1-槽罩 2-钢爪梁 3-阳极 4-电解质 5-槽壳 6-涂层 7-铝 8-阳极炭块 9-阴极棒 10-保温砖 11-排烟装置 12-氧化铝 13-导杆 14-夹板 15-螺栓 16-打壳和电式下料器 17-氧化铝 18-壳面 19-边部砖 20-边部保温砖 21-结壳 22-边部炭块 23-密封圈 24-钢壳 铝电解槽系列铝电解槽系列是铝生产的单元。每一个系列是铝生产的单元。每一个系列都有它额定的直流电源和电解槽数目。都有它额定的直流电源和电解槽数目。 系列中电解槽系列中电解槽串联串联连接。直流电从整流器之连接。直流电从整流器之正极经铝母线送到电解槽的正极经铝母线送到电解槽的

24、阳极阳极，经，经电解质电解质和和铝液铝液层流过层流过阴极阴极，然后进入下一台电解槽，然后进入下一台电解槽的阳极，依次类推。从最后一台电解槽阴极的阳极，依次类推。从最后一台电解槽阴极出来的电流，返回整流器的负极。出来的电流，返回整流器的负极。 电解厂房内电解槽的配置方式有纵向排列和电解厂房内电解槽的配置方式有纵向排列和横向排列两种，每一种排列方式又可分为单横向排列两种，每一种排列方式又可分为单行排列和双行排列。行排列和双行排列。铝电解槽系列铝电解槽系列铝电解槽铝电解槽局部局部铝锭铸造铝锭铸造 由电解槽生产出来的铝液，称为由电解槽生产出来的铝液，称为原铝液原铝液。原铝液经过处理，铸成各种不同品位和

25、原铝液经过处理，铸成各种不同品位和形状的铝锭，然后经过检验和打捆，再形状的铝锭，然后经过检验和打捆，再过秤入库，作为下一步加工的半成品原过秤入库，作为下一步加工的半成品原料。料。铸锭工艺铸锭工艺 现在铝铸造工艺一般采用现在铝铸造工艺一般采用浇铸工艺浇铸工艺，就，就是把铝液直接浇到模子里，待其冷却后是把铝液直接浇到模子里，待其冷却后取出。铸造过程是一个由液态铝冷却、取出。铸造过程是一个由液态铝冷却、结晶成为固体铝锭的物理过程。铸锭成结晶成为固体铝锭的物理过程。铸锭成型的方法，目前我国广泛采用的是：块型的方法，目前我国广泛采用的是：块铁模铸锭法、连续及半连续铸锭法和连铁模铸锭法、连续及半连续铸锭法

26、和连续铸轧法。续铸轧法。铸锭机铸锭机1.3 铜冶金铜冶金有色金属有色金属重金属重金属轻金属轻金属贵金属贵金属稀有金属稀有金属 重金属一般指比重大于5.0的金属，包括铜、铅、锌、镍、锡等十多种金属。一、铜的性质和用途一、铜的性质和用途 物理性质：物理性质：高导电性、导热性及良好的高导电性、导热性及良好的延展性延展性 化学性质：铜绿化学性质：铜绿 用途：电器、机械制造、国防用途：电器、机械制造、国防.二、炼铜原料、方法及流程二、炼铜原料、方法及流程 原料：原料：自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型。自然铜在自然界中很少，主要是自然铜在自然界中很少，主要是硫化矿硫化矿和和氧

27、氧化矿化矿。硫化矿分布最广，是当今炼铜的主要。硫化矿分布最广，是当今炼铜的主要原料。目前工业开采的铜矿石最低品位为原料。目前工业开采的铜矿石最低品位为0.4%0.5%。开采出来的低品位矿石，经过。开采出来的低品位矿石，经过选矿富集，使铜的品位提高到选矿富集，使铜的品位提高到10% 30。黄铜矿黄铜矿CuFeS2辉铜矿辉铜矿Cu2S矿物矿物类别类别矿物矿物名称名称化学分子式化学分子式%Cu密度密度gcm-3颜色颜色自然自然矿物矿物自然铜自然铜Cu1008.9红色红色硫化硫化矿物矿物辉铜矿辉铜矿铜蓝铜蓝黄铜矿黄铜矿斑铜矿斑铜矿硫砷铜矿硫砷铜矿黝铜矿黝铜矿Cu2SCuSCuFeS2Cu3FeS2Cu

28、3AsS4（Cu,Fe)12Sb4S1379.866.734.663.549.025.05.5-5.84.6-4.74.1-4.35.064.454.6-5.1灰黑色灰黑色红蓝色红蓝色黄色黄色红蓝色红蓝色灰黑色灰黑色灰黑色灰黑色氧化氧化矿物矿物赤铜矿赤铜矿黑铜矿黑铜矿孔雀石孔雀石蓝铜矿蓝铜矿硅孔雀石硅孔雀石胆矾胆矾Cu2OCuOCuCO3Cu(OH)22CuCO3Cu(OH)2CuSiO32H2OCuSO45H2O88.879.957.568.236.225.57.145.8-6.14.053.772.0-2.22.29红色红色灰黑色灰黑色亮绿色亮绿色亮蓝色亮蓝色蓝绿色蓝绿色蓝色蓝色国内一些炼

29、铜厂混合精矿成分国内一些炼铜厂混合精矿成分(%) 厂名及工艺厂名及工艺CuFeSPbZnAsSiO2 贵冶贵冶 闪速炉闪速炉21.529.032.50.40.90.256.5 大冶大冶 诺兰达炉诺兰达炉 23.523.521.71.061.030.3111.40 云冶云冶 艾萨炉艾萨炉21.1224.2522.040.670.4815.74 侯马侯马 澳斯麦特炉澳斯麦特炉24.528.031.09.5 金隆金隆 闪速炉闪速炉29.527.528.30.17.0 白银白银 白银炉白银炉18.528.931.10.812.550.347.6 葫芦岛葫芦岛 密闭鼓风炉密闭鼓风炉25.127.929.

30、01.399.95%)、2号铜号铜(Cu99.9%)、3号号铜铜(Cu99.7%)、4号铜号铜(Cu99.5%)。1、阳极反应阳极反应 阳极上进行的是铜和一些杂质的氧化反应。式中M为Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的元素。这些元素在铜中的含量低，其电极电位更负，因此将优先溶解进入电解液，同时铜也不断地溶解到电解液中。水和硫酸根离子的氧化电位比铜正得多，其反应不可能进行。金、银和铂族金属的电位更正，不能被氧化进入电解液，最后进入阳极泥中。22CueCuVECuCu34. 00/222MeMVEMM34. 00/2222122OHeOHVEOOH229. 10/222324212OSO

31、eSOVEOSO42. 20/2242. 阴极反应阴极反应 阴极上进行的是铜的阴极上进行的是铜的还原还原反应。反应。 氢的标准电极电位比铜负，且在铜阴极上的超电位，氢的标准电极电位比铜负，且在铜阴极上的超电位，使氢的电极电位更负，所以在正常电解条件下不会析出氢。使氢的电极电位更负，所以在正常电解条件下不会析出氢。电极电位比铜负的元素，也不能在阴极上析出。电极电位比铜负的元素，也不能在阴极上析出。CueCu22VECuCu34. 00/2222HeHVEHH00/2MeM22VEMM34. 00/2铜电解槽的结构示意图铜电解槽的结构示意图1进液管；进液管；2阴极；阴极；3阳极；阳极；4出液管；出

32、液管；5放液管；放液管；6放阳极泥孔放阳极泥孔铜电解槽铜电解槽铜电解精炼铜电解精炼吊装始积片吊装始积片黄金是怎么炼成的？黄金是怎么炼成的？ 世界上没有任何一种金属能像黄金这样源源世界上没有任何一种金属能像黄金这样源源地介入人类的经济生活，并对人类社会产生地介入人类的经济生活，并对人类社会产生如此重大的影响。它那耀眼夺目的光泽和无如此重大的影响。它那耀眼夺目的光泽和无与伦比的物理化学特性，有着神奇的永恒的与伦比的物理化学特性，有着神奇的永恒的魅力。魅力。 黄金的社会地位虽在人类数千年的文明史中，黄金的社会地位虽在人类数千年的文明史中，历尽沧桑，沉浮荣辱，升降变迁不定，但至历尽沧桑，沉浮荣辱，升降

33、变迁不定，但至今在众多的人群之中仍保持着神圣的光环，今在众多的人群之中仍保持着神圣的光环，为世人共同追求的财富。为世人共同追求的财富。 金金的化学元素符号是Au，它来自拉丁文AURNM，其原意为曙光，它是从朝霞一词衍生出来的。黄金由于闪闪发光，人们习惯地把它和太阳相提并论。古人崇拜黄金像崇拜太阳一样，因此有关黄金与太阳的传说很多，流传也相当广。 金具有金具有亲硫性亲硫性，常与硫化物如黄铁矿、毒砂、方铅，常与硫化物如黄铁矿、毒砂、方铅矿、辉锑矿等密切共生矿、辉锑矿等密切共生; ;易与亲硫的银、铜等元素形易与亲硫的银、铜等元素形成金属互化物。成金属互化物。 根据矿物中金的结构状态和含金量，可将金矿

34、床矿根据矿物中金的结构状态和含金量，可将金矿床矿物分为金矿物、含金矿物和载金矿物三大类。所谓物分为金矿物、含金矿物和载金矿物三大类。所谓金的独立矿物，系指以金矿物和含金矿物形式产出金的独立矿物，系指以金矿物和含金矿物形式产出的金，它是自然界中金最重要的赋存形式，也是工的金，它是自然界中金最重要的赋存形式，也是工业开发利用的主要对象。业开发利用的主要对象。 到目前为止，世界上已发现到目前为止，世界上已发现9898种金矿物和含金矿物，种金矿物和含金矿物，但常见的只有但常见的只有4747种，而工业直接利用的矿物仅种，而工业直接利用的矿物仅1010多多种。按晶体化学原则可将金矿物和含金矿物分为：种。按

35、晶体化学原则可将金矿物和含金矿物分为： （1）自然元素类矿物 自然金（Au），含Au80，Ag20；金银矿（Au；Ag），含Au50%20，Ag50%80；银铜金矿（Au，Cu，Ag），含Au67.7，Ag12.8，Cu9.2，Pd4.2，Rh4.3。 （2）金属互化物类金矿物 系指两种或两种以上的金属元素在天然熔融状态下相互溶解，相互形成的天然合金矿物。主要有：围山矿（Au，Ag）3Hg2；四方铜金矿CuAu。 （3）金-银碲化物类矿物 有碲金矿AuTe2；碲金银矿AgAuTe2；针碲金矿，又称针碲金银矿AuAgTe4。 （4）金银硒化物类矿物 硒金银矿Ag3AuSe2。 （5）金银铋化物类

36、矿物 黑铋金矿Au2Bi。 （6）金银锑化物类矿物 （7）金银硫化物类矿物 硫金银矿（Ag3Au）4S2。 上述金矿物中以自然金及其变种（银金矿、金银矿）分布最广，而且也是金的最主要工业矿物。自然金的粒度： 自然金（银金矿等）按其粒度可分为明金，显微金、次显微金、次电子衍射金。 根据加拿大采矿公司资料，岩金矿中85的金粒度小于0.01mm，一半以上为15m。砂金矿中绝大部分金的粒度变化范围为0.2510mm，其中粒径14mm者最常见。 中国金矿物的特征 迄今，我国已发现的金矿物有38种，若包括亚种和变种达46种。其中我国首次发现的有22种，包括变种达25种。岩金矿床中约44种，砂金矿床中约10

37、种。 我国金的经济矿物主要是自然金和银金矿，少数矿床中有金银矿、碲金矿、针碲金银矿、碲金银矿和黑铋金矿等。个别矿床以金的碲化物为主要经济矿物之一。 狗头金狗头金 狗头金是天然产出的，质地不纯的，颗粒大而狗头金是天然产出的，质地不纯的，颗粒大而形态不规则的块金。它通常由自然金、石英和形态不规则的块金。它通常由自然金、石英和其他矿物集合体组成。有人以其形似狗头，称其他矿物集合体组成。有人以其形似狗头，称之为狗头金。有人以其形似马蹄，称之为马蹄之为狗头金。有人以其形似马蹄，称之为马蹄金；但多数通称这种金；但多数通称这种天然块金天然块金为狗头金。为狗头金。 狗头金在世界上分布稀少，不易多得，但由于狗头

38、金在世界上分布稀少，不易多得，但由于黄金价值昂贵，被人们视为宝中之宝。找到狗黄金价值昂贵，被人们视为宝中之宝。找到狗头金常常带有一定偶然性，一旦发现狗头金，头金常常带有一定偶然性，一旦发现狗头金，常常引起社会轰动。常常引起社会轰动。1919世纪中叶，一位木匠在世纪中叶，一位木匠在美国西海岸路旁拣到一块狗头金，重美国西海岸路旁拣到一块狗头金，重32kg32kg，此，此事传播开来，人群纷纷涌向这里，到处挖金子，事传播开来，人群纷纷涌向这里，到处挖金子，形成了一个找金热潮。持续了形成了一个找金热潮。持续了5050年的淘金热之年的淘金热之后，一座新兴的旧金山市出现了。澳大利亚一后，一座新兴的旧金山市出

39、现了。澳大利亚一辆大篷车路过金矿区时被石头颠翻，下车检查辆大篷车路过金矿区时被石头颠翻，下车检查竟是一巨大的狗头金，重竟是一巨大的狗头金，重77.6kg77.6kg。 在人类采金史中，我国也是狗头金发现履见不鲜的国家之一。湖南省资水中、下游流域是我国历代盛产狗头金地区。四川省白玉县，陕西省南郑县、安康县，黑龙江呼玛县，吉林省桦甸县，青海省大通县、曲麻莱县，山东省招远县，河北省遵化县等，都相继发现狗头金，总计约有千余块。 我国现代发现狗头金的事例也很多。1909年，四川省盐源县一位采金工人在井下作业时不幸被顶上掉下来“石块”砸伤了脚，他搬开“石头”感到很重，搬到坑口一看，竟是一块金子，重达31k

40、g。1982年黑龙江省呼玛县兴隆乡淘金工岳书臣，休息时无意中用镐刨了一下地，却碰到了一块重3325g的金子。1983年陕西省南郑县武当桥村农民王伯禹，拣到一块810g的狗头金。四川省白玉县孔隆沟，有一个盛产狗头金的山沟，1987年又找到重4800.8g和6136.15g的大金块，接连刷新建国以来我国找到狗头金的重量记录，堪称“国宝”。 我国最近一次狗头金的发现是在1997年6月7日晚6时30分，由青海省门源县寺沟金矿第13采金队工人在砂金溜槽上发现的。当这个红彤彤的东西进入人们的视线时，竟开始不相信自己的眼睛。这个重达6577g的特大石包金金块，通体形状酷似一对母子猴，只见“母猴”席地而坐。怀

41、里抱着一只可爱的“小猴”，可谓鬼斧神工，令人拍案叫绝。 黄金破碎与磨矿黄金破碎与磨矿 金在矿石中的含量极低，为了提取黄金，需要将矿石破碎和磨细并采用选矿方法预先富集或从矿石中使金分离出来。 黄金选矿黄金选矿-重选技术重选技术 黄金选矿黄金选矿-浮选技术浮选技术提金工艺提金工艺 混汞法混汞法提金提金 混汞法提金工艺是一种古老的提金工艺，既简便，混汞法提金工艺是一种古老的提金工艺，既简便，又经济，适于粗粒单体金的回收。我国不少黄金又经济，适于粗粒单体金的回收。我国不少黄金矿山还沿用这一方法。随着黄金生产的发展和科矿山还沿用这一方法。随着黄金生产的发展和科学技术进步，混汞法提金工艺也不断得到了改进学

42、技术进步，混汞法提金工艺也不断得到了改进和完善。由于环境保护要求日益严格，有的矿山和完善。由于环境保护要求日益严格，有的矿山取消了混汞作业，为重选、浮选和氰化法提金工取消了混汞作业，为重选、浮选和氰化法提金工艺所取代。艺所取代。氰化法提金氰化法提金 氰化法提金工艺是现代从矿石或精矿中提取金的主氰化法提金工艺是现代从矿石或精矿中提取金的主要方法。氰化法提金工艺包括：要方法。氰化法提金工艺包括：氰化浸出、氰化浸出、浸出矿浆浸出矿浆的洗涤过滤、氰化液或氰化矿浆中金的提取和成品的的洗涤过滤、氰化液或氰化矿浆中金的提取和成品的冶炼等几个基本工序。冶炼等几个基本工序。 我国黄金矿山现有氰化厂基本采用两类提

43、金工艺流程，我国黄金矿山现有氰化厂基本采用两类提金工艺流程，一类是以浓密机进行连续逆流洗涤，用锌粉置换沉淀一类是以浓密机进行连续逆流洗涤，用锌粉置换沉淀回收金的所谓常规氰化法提金工艺流程（回收金的所谓常规氰化法提金工艺流程（CCD法和法和CCF法），另一类则是无须过滤洗涤，采用活性炭直法），另一类则是无须过滤洗涤，采用活性炭直接从氰化矿浆中吸附回收金的无过滤氰化炭浆工艺流接从氰化矿浆中吸附回收金的无过滤氰化炭浆工艺流程程(CIP法和法和CIL法法)。氰化反应氰化反应 4Au+8NaCN+2H2O4NaAu(CN)2+4NaOH 4Ag+8NaCN+2H2O4NaAg(CN)2+4NaOH 硫脲硫脲(硫化脲素，硫化脲素，SC(NH2)2)提金、硫代提金、硫代硫酸盐提金，预氧化细菌浸出，加压催硫酸盐提金，预氧化细菌浸出，加压催化浸出，树脂吸附等新工艺的科学研究化浸出，树脂吸附等新工艺的科学研究方面，近年来也有新的进展。方面，近年来也有新的进展。 堆浸堆浸有色冶炼厂伴生金的回收有色冶炼厂伴生金的回收 电解精炼粗铜和粗铅时，金银沉积于电电解精炼粗铜和粗铅时，金银沉积于电解阳极泥中，因此，从阳极泥中提取金解阳极泥中，因此，从阳极泥中提取金银是回收伴生