金属冶金概述全解课件

P,o,w,e,r,B,a,r,中国专业,PPT,设计交流论坛,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 冶金工程基础,材料工程基础,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,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/cm,3,）如,:,铝,.,钾,.,镁,.,钠,重金属（大于,4.5g/cm,3,）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,金属的分类1.冶金工业的分类方法：,黑色,金属,有色,金属,金属材料,铸铁,钢,工程构件用钢,机器零件用钢,工具钢,特殊性能用钢,(,不锈钢及耐热钢,),轻金属,(,铝,镁,钛,),重金属,(,铜,锌,铅,镍,),贵重金属,(,金,银,),稀有金属,(,钨钼钒铌钴,),放射金属,(,镭铀钍,),结构金属材料,功能金属材料,难熔金属,(,钛锆铪钒铌钽钼钨,),稀土金属,(,钪、钇及镧系元素,),黑色 有色 金属材料铸铁 钢 工程构件用钢机器零件用钢 工具,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。,铟，钨，锗，稀土，钼，钛，钒,工业的牙齿,战争金属,工业味精,空间金属,最高熔点,在13种主要金属原料的地区分布前五位排名上，我国,蓝铜矿,磁铁矿,金属元素在自然界，少数不活泼金属以游离态存在，多数金属以化合态存在。,蓝铜矿磁铁矿金属元素在自然界，少数不活泼金属以游离态存在，多,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：,研究提取金属，存在化学反应,研究金属材料成型过程,冶炼,1、冶金的基本概念 1）冶金的概念(冶金的目的或任务）研,钛合金,钛合金,、金属的冶炼的实质及过程,自然界中的金属大都以化合态存在,用化学的方法把化合态的金属变成游离态,要考虑的问题,矿石的富集,合适的冶炼方法,如何精炼,金属冶炼的三大过程,（,1,）炼前处理,（,2,）粗炼,（,3,）精炼,、金属的冶炼的实质及过程自然界中的金属大都以化合态存在用化,、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,),、冶金工业发展历史人类社会发展史：人类使用材料的历史：,中国冶金的辉煌历史,中国冶金的辉煌历史,金属冶金概述全解课件,金属冶金概述全解课件,现代冶金过程,冶炼过程,现代冶金过程冶炼过程,现代冶金过程,轧钢过程,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,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：物理,第二节 火法冶金,第七章冶金工程基础,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。,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,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,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,1,、矿石准备,选矿,:,矿石破碎后、通过,重选、浮选、磁选,等。,精矿,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。,3,、,焙烧：,除硫,焙砂,4,.,烧结：,粉矿（精矿）球团,烧结,块状物料,。,烧结块,不宜直接加入鼓风炉,1、矿石准备选矿:矿石破碎后、通过重选、浮选、磁选等。不宜,2,、熔炼,煤、焦炭,溶解度、密度差,原料,熔,化,两种或以上互,不相溶的液体产物,矿石（精矿、焙砂,或烧结,块）,熔剂、氧化、还原剂、燃料,粗金属、金属富集物、,熔渣（脉石、灰分）,化学反应,石灰石硅石,2、熔炼煤、焦炭溶解度、密度差原料 熔化两种或以上互矿石（精,1,、,还原熔炼：,以还原反应为主（,氧化物,矿）,还原气氛熔炼,MeO+C=Me+CO,2；,MeO+CO=Me+CO,2；,C+CO,2,=2CO,2,、,氧化熔炼：,以氧化反应为主（,硫化物矿,）。,Me,S,+O2=Me+SO,2；,Me,S,+1.5O2=MeO+SO,2；,Me,S,+MeO=MeS+MeO,Me为杂质金属元素,闪速熔炼、熔池熔炼、漩涡熔炼、热风熔炼、富氧熔炼、自热熔炼,1、还原熔炼：以还原反应为主（氧化物矿）还原气氛熔炼,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+MeO=Me+MeO,硫化精炼：利用杂质对硫的亲和力大于主金属元素,Me,S,+Me=MeS+Me,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,杂质元素变成氧化物与脉石造渣除去,3、精炼 将冶炼得到的金属进一步去除杂质，提高纯度的,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,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,第三节 湿法冶金,第七章冶金工程基础,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,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,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,:,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：,MeS+1O2=MeO+SO2,SO2+O2=SO3,MeO+SO3=MeSO4,氯化焙烧、矿石（精矿）,+,氯化剂,可溶性氯化物（稀有金属冶金）如,TiO,2,+2CaCl,2,=TiCl,4,+2CaO,4.,烧结：,粉矿（精矿）球团,烧结,块状物料,。,除硫、生成硫酸盐、可溶性化合物,1、矿石准备1.选矿:矿石破碎后、通过重选、浮选、磁选等。,二、湿法冶金工艺过程,工艺过程,：,浸出,固液,分离,金属或化,合物提取,溶液,净化,高温加压浸出,超细振动研磨浸出,外力场的作用强化,催化剂,活化浸出,沉降分离,过滤分离,蒸馏,沉淀,结晶,溶液萃取,离子交换,膜分离,将金属组分溶解变为溶液,蒸汽压,难熔固体,过饱和,萃取,二、湿法冶金工艺过程 工艺过程：浸出固液金属或化溶液高温,用湿法从硫化锌精矿生产金属锌的流程图,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,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。,工艺分类,：,电热学冶金：,直接用电加热生产金属的一种冶金方法。,特点：耗热量大，温度可控，速度快，产品纯度高,电化学冶金,：电化冶金是利用电极反应而进行的冶炼方法。,特点：纯度高，用于后期精炼或提取。,也可看成是一种干法冶金技术,也可看成是一种湿法冶金技术,定义：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的 工,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-2e=Me,2+,（金属溶解）,阴极：电流流入端,发生还原：,Me,2+,+2e=Me,（金属析出）,一、电化学冶金,电解过程：实则为一个氧化还原过程一、电化学冶金,电解精炼,电解提取,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,。,电解精炼电解提取电解精炼：以粗金属作阳极，而阳极反应又是目的,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,电极电位较正,的金属,2,）熔盐电解：原则上适用于所有金属,电极电位较负,的金属,氢,负电位金属,正电位金属,金属的电负性：,铝、镁、钛等碱、,碱土金属,铜、镍、钴、金、银等,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。,依据所使用电解质的物理状态分为两种类型：氢负电位金属 正电,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,二、电热学冶金 电热冶金具有加热速度快、调温准确,第五节 粉末冶金,第七章冶金工程基础,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