资源描述：
第七章冶金工程基础,材料工程基础,第一节金属冶金概述,第七章冶金工程基础,金属的分类,1.冶金工业的分类方法黑色金属（铁.铬.锰）有色金属（除以上三种）2.根据密度的大小分类轻金属（小于4.5g/cm3）如铝.钾.镁.钠重金属（大于4.5g/cm3）如铁.铜.银.汞3.根据地壳中的含量常见金属如铁.铜.锡稀有金属如钽.锆.铌,在13种主要金属原料的地区分布前五位排名上，我国除锡（占14.8）和钼（占6.0）外，其余都榜上无名。,,1、冶金的基本概念,1）冶金的概念冶金的目的或任务）冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。2）冶金包括提取冶金物理冶金,冶炼,钛合金,２、金属的冶炼的实质及过程,金属冶炼的三大过程,（1）炼前处理（2）粗炼（3）精炼,３、冶金工业发展历史,人类社会发展史原始社会→奴隶社会→封建社会→资本主义社会,人类使用材料的历史石器→青铜器→铁器→工业化钢铁→信息社会多种新材料,,中国冶金的辉煌历史,现代冶金过程冶炼过程,现代冶金过程轧钢过程,4、冶金方法分类,金属冶金按其原理可划分为四大基本类型火法冶金（又称干法冶金）湿法冶金、电冶金粉末冶金。,物理冶金,,提取冶金,第二节火法冶金,第七章冶金工程基础,一、基本概念,概念火法冶金是指利用高温（超过金属熔点温度）从矿物中提取金属或其他化合物的方法；顾名思义，这种生产工艺常利用火来加热得到高温。因这种工艺没有水溶液的参与，所以也叫干法冶金。典型的火法冶炼炼钢，炼铜适用性富集矿、硫化物矿特点1）污染严重2）对矿物品质要求高3）生产成本低，易于大规模生产使用4）产品纯度低，不易实现其它伴生金属的回收。,二、火法冶金主要工艺过程,1、矿石准备,1.选矿矿石破碎后、通过重选、浮选、磁选等。2.干燥、焙解分解水化物或氢氧化物及碳酸盐，除去其中的水份、二氧化碳及有机物等。如钨酸、氢氧化铝等（200℃）。3.焙烧矿石精矿→加热熔点→化学变化。包括有硫酸化焙烧、如湿法提Cu、Zn等MeS1O2MeOSO2SO2O2SO3MeOSO3MeSO4氯化焙烧、矿石（精矿）氯化剂→可溶性氯化物（稀有金属冶金）如TiO22CaCl2TiCl42CaO4.烧结粉矿（精矿）→球团→烧结→块状物料。,不宜直接加入鼓风炉,除硫、生成硫酸盐、可溶性化合物,2、熔炼,矿石（精矿、焙烧或烧结的物料）→熔化（化学反应）→两种或以上互不相溶的液体产物（粗金属或锍）。①还原熔炼金属氧化物（焙砂、烧结块）→还原气氛熔炼→粗金属。MeOCMeCO2；MeOCOMeCO2；CCO22CO②氧化熔炼以氧化反应为主（主要针对硫化物矿）。MeSO2MeSO2；MeS1.5O2MeOSO2；Me’SMeOMeSMe’O[Me’为杂质金属元素]③造锍熔炼（硫化铜、硫化镍）炼镍锍3NiO3CaSNi3S23CaOS23NiO3FeSNi3S23FeOS2,煤、焦炭,杂质元素变成氧化物与脉石造渣除去,利用杂质元素比金属元素亲氧,富集和分离,3、精炼,将冶炼得到的金属进一步去除杂质，提高纯度的过程称为精炼。精炼包括1）化学方法氧化精炼利用杂质对氧的亲和力大于主金属元素Me’SMeOMeSMe’O硫化精炼利用杂质对硫的亲和力大于主金属元素MeSMe’Me’SMe电渣重熔、真空冶炼、喷射冶金；2）物理方法区域提纯改变温度，利用杂质和主金属熔化-结晶发生相变规律不同精馏利用物质沸点不同，进行多次蒸发、冷凝而除去杂质3）电化学方法电解提纯,炼钢吹氧，粗铜除铁,粗铅除铜、除铁,二、火法冶金主要工艺过程,工艺过程,矿石准备,矿石熔炼,精炼提纯,,,除脉石、得精矿,富集和分离的过程,除去杂质提纯金属,粗矿石,烧结块、熔剂、氧化、还原剂、燃料,粗金属、金属富集物、熔渣,粗金属,纯金属,,,精矿粉,烧结块,,,,,脉石、熔剂、燃料、灰分,石灰石硅石,,第三节湿法冶金,第七章冶金工程基础,一、基本概念,定义湿法冶金是指利用一些化学溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。典型的湿法冶炼湿法炼锌（已占到世界锌产量的80）适用性贫矿、氧化物矿、海水、废渣、选矿尾矿特点1）污染可控2）可用于对贫矿、废渣等的金属提取3）生产效率低,二、湿法冶金工艺过程,萃取,用湿法从硫化锌精矿生产金属锌的流程图,第四节电冶金,第七章冶金工程基础,定义利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程。,电解过程实则为一个氧化还原过程阳极电流流出端发生氧化反应Me-2eMe2（金属溶解）阴极电流流入端发生还原Me22eMe（金属析出）,一、电化学冶金,依据所使用电解质的物理状态分为两种类型1）水溶液电解适用电负性比氢大的金属元素2）熔盐电解适用于所有金属,原因电负性小的金属盐的水溶液，其分解电压比水的大，电解时只是使水电解析出氢和氧，而金属并不会析出。,,,电解精炼以粗金属作阳极，而阳极反应又是目的金属本身的溶解反应，这一过程称为电解精炼或可溶性阳极电解；电解提取使用不溶性电极作阳极，对溶解于电解液中的金属离子进行还原、分解的过程，称为电解提取。,二、电热学冶金,电热冶金具有加热速度快、调温准确、温度高（可到2000℃以上），可以在各种气氛、各种压力或真空中作业，以及金属烧损少等优点。1、电弧熔炼2、电阻炉熔炼（高熔点金属）3、电阻－电弧熔炼4、感应熔炼5、电子束熔炼6、等离子熔炼,第五节粉末冶金,第七章冶金工程基础,概念粉末冶金最初是指在金属的熔点温度以下采用金属矿物或金属及合金粉末生产制备相应金属与合金材料或制品的冶金工艺过程。又称为“金属陶瓷法”。对于难熔金属而言，粉末冶金更是重要的冶金手段。,,四种冶金方法的特点对比,
展开阅读全文
