有色金属冶金基础理论(
有色金属冶金概论-总论
安徽工业大学 • 冶金与资源学院
有色金属冶金概论
充分利用有色金属二次资源，除了其含金属量比矿石高、容 易冶炼、能耗少因而冶炼成本低外，在保护资源和环保方面 其有特殊意义，日益受到人们的重视。到20世纪80年代末， 欧洲、美国、日本铜、铅的再生率平均达到1/2以上，铝、 锌接近1/3。美国、英国、西德从二次铜资源回收的铜占其 精铜总量40％以上，而意大利所产的精铜几乎100%是再生 铜。 根据中国有色金属工业协会统计，我国再生有色金属总 产 量 在 2006 年 达 到 了 453 万 吨 ， 占 当 年 有 色 金 属 产 量 的 23.6%。
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有色金属冶金概论
中国的有色金属资源十分丰富，品种齐全，钨、锑、 钒、稀土、钛、锂及某些稀散金属的金属储量居世界首 位，铅、锌、钼、钕等金属的储量处于世界前列。
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有色金属冶金概论
二次资源亦称再生资源，主要是指含有色金属的废杂物料， 如金属及其合金材料生产、加工过程中产生的废品、边角料， 消费使用后的废弃物品等。这部分资源也蕴藏着大量的有色 金属，是有色金属仅次于矿产资源的重要来源。
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课 程 资 源——辅助教材
有色金属冶金概论
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总论
有色金属冶金wk.baidu.com论
有色金属冶金基础(理论)
β 2.17 0.83 0.69 0.84 1.04 1.49 0.64 0.66 0.67 1.01
Kc 0.46 1.21 1.45 1.19 0.96 0.67 1.56 1.52 1.49 0.99
27
实验结果讨论： （1） 90℃时β最大，Kc最小，175 ℃时β仍
较大，Kc居中；说明温度相对低时不是最 佳分解条件。 （2） 200℃时随苏打量的增加，β升高，Kc 下降，说明此温度下反应能力已达到最大， 增加B已没有意义。 （3） 250℃时随苏打量的增加，β趋于稳定， Kc值较大，说明此温度下反应处于最佳条 件下（仅适用于实验条件范围）。
合剂条件下，氨浸，氰化浸出。
13
第三节 浸出过程热力学
针对浸出化学反应，用热力学参数判别该反应进行的可行 性和反应限度。 1 吉布斯自由能
浸出过程的特点是固相矿物与液相浸出剂作用，使提取金 属生成可溶化合物，而伴生元素生成难溶化合物（或不参加 反应）的过程。其表示为：
a A(矿）+bB（浸出剂）=cC（伴生矿）+dD（浸出物） 该反应的自由能变化可以通过各物质生成自由能计算。
Sb3+
Sb3+ （无变化）
Fe3+
Fe2+ （还原）
S2-
S0 （氧化）
③ 细菌作用下的黄铜矿氧化浸出反应
CuFeS2+4O2====CuSO4+FeSO4
有色冶金原理
有色冶金原理
12
氧化镁的生产及其氯化
氧化镁既可用于制取电解炼镁所需的无水氯化 镁，又可用于热还原法直接生产金属镁。作为 炼镁用的氧化镁，要求具有较高的纯度及良好 的化学活性；而对于热还原的氧化镁，还要求 能充分排出其所含的H2O和CO2。 目前，生产氧化镁的主要方法是菱镁矿煅烧法 和氢氧化镁法。
有色冶金原理
5
2.1.3 Raw Materials and Production Processes
1、Raw Materials
有色冶金原理
6
2、Production Processes
It is possible to divide the magnesium production technologies into two main types：
特点：可作为原料的天然矿物资源种类多，分布广，易获得； 可利用电、油、天然气等多种能源进行生产； 工艺过程简单，投资少，建厂速度快； 生产过程不产生有毒废弃物，对环境污染小。
缺点：产能低，机械化程度差，所用还原剂价格贵。
在国外，电解法镁产量占镁的总产量约80%
在国内，则是热法占主导地位，占了97%。
(1) 氯化镁熔盐电解法(Electrochemical methods)：包括氯化镁的生产和电解 制镁两大过程。根据氯化镁制取工艺的 不同，可分为DOW工艺、I. G. Farben 工艺、Magnola工艺等。
《有色冶金概论》课程标准
《有色冶金概论》课程标准
课程代码：00531101
适用专业：冶金技术
学时：32
学分：2
开课学期：第三学期
第一部分前言
1.课程性质与地位
现代冶金通常把金属分为黑色金属和有色金属，铁、铬、锰三种金属称为黑色金属，其余金属称为有色金属。按有色金属的比重，化学特性，自然界的分布情况以及习惯称呼，有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属和半金属五类。
《有色冶金概论》是高职冶金技术专业的一门专业基础课程。本课程旨在让冶金技术专业学生全面了解，且并初步掌握现代工农业生产各行业较常用的十五种有色金属的物理、化学性质，矿物组成及冶金提取方法，重点培养学生的专业通识能力，是培养学生专业应用能力和冶金技术职业岗位能力的基础。
学生在学完《冶金基础化学》、《冶金制图》、《金属学及热处理》等课程的基础上，并通过认识实习后学习本课程，是后续课程《铝冶金》、《铝冶金》、《锌冶金》、《贵金属冶金技术》的基础。
2.课程的设计思路
《有色冶金概论》课程是鉴于有色金属种类多、冶炼方法各异而开设的一门专业基础课。本课程标准在设计上本着懂理论，重应用的总体思路，突出体现职业教育的技能型，应用性特色，注重培养学生的理论应用于实践的能力。紧密结合企业岗位需求并考虑其与后续开设课程的关系进行课程内容的选取与组织。主要介绍铜冶金、镍冶金、铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金、钨冶金、钛冶金及有色冶金中的综合回收。鉴于我专业后续课程开设铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金，本课程重点介绍铜冶金、镍冶金、锡冶金、钨冶金和钛冶金。
在课程内容的设计上按有色冶金的种类设计10个学习单元，每个单元按金属的性质和用途、生产原料、冶炼方法、生产原理、工艺过程进行内容介绍。
材料工程基础第八章有色金属冶金优秀课件
炮筒、车辆、装甲板、防弹背心、头盔、雷达三角支架、 坦克天窗
冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。
二、 钛的资源
• （二）冰铜的吹炼
• 目的：将氧化除去冰铜中的铁、硫，以及一部分杂质。 • 主要过程：冰铜→ 白冰铜→粗铜
冰铜熔炼分为两个阶段： 1）造渣期（除铁）
2FeS+3O2=2FeO+2SO2 2FeO+SiO2=2FeO.SiO2 2）造粗铜期（除硫） Cu2S+3/2O2=Cu2O+SO2 Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2
0.00 2
0.00 2
0.00 3
0.00 4
0.00 1
0.05
回顾火法生产铜的主要过程
将铜矿炼成铜、铁、 硫为主的熔体，除杂
造锍
硫化铜精矿 (20-
干燥
30%Cu)
氧化造渣除去冰铜中的 铁、硫，及一部分杂质
冰铜吹炼
利用杂质的亲氧性比铜强， 将粗铜中的这些杂质尽量除去
火法精炼
利用杂质的电负性比铜正除去 电解精炼
3648t 4118t 4694t 9274t
495t 610t 424t 361t
2002年，中国有色金属产量为1012万吨，第一次超过美国，成为世 界有色金属第一生产大国。2003年达到1182万吨，第二次居世界第一 位 。 2004 年 达 到 1398 万 吨 ， 第 三 次 居 世 界 第 一 位 ， 2005 年 达 到 1631.8万吨，连续四年居世界第一位。
有色金属冶金技术基础知识讲座
•五、发展趋势
• 1.技术进步步伐不断加快
• 积极汲取相关学科和工程技术的新成就进行充实、 更新和深化，更加深入地研究冶金热力学、金属、熔锍、 熔渣、熔盐结构及物性和冶金动力学、冶金反应工程学。 建立智能化热力学、动力学数据库，应用计算机逐步实 现对冶金全流程进行系统最优设计和自动控制。冶金生 产技术将 •实现生产柔性化、高速化和连续化，达到资源、能源的
有色金属企业都在向规模化、大型化、集约化发展，实 现规模化运营，扩大市场份额。
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2020/11/17
有色金属冶金技术基础知识讲座
•1440K0η •t/(m2 .d) •V
η--鼓风时率(0.9--0.95)； V--熔炼每吨炉料(不包括焦碳)所需的空气量； Nm3/t。 K0--最佳鼓风强度。Nm3/m2.min
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有色金属冶金技术基础知识讲座
2.火焰炉：用于加热、焙烧、熔化、熔炼、精炼等工艺。有： ①.回转窑：用于干燥、焙烧和锻烧。如图：
有色金属冶金技术基础知识讲座
•沸腾炉图示
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有色金属冶金技术基础知识讲座
4.电炉：电能
热能。有：
①.电阻炉；
有色金属冶金学
有色金属冶金学
前言
轻金属：铝、镁、铍、钛、钾、钠、锂、钙、锶、钡等十余种金属
重金属：铜、镍、钴、锌、锡、锑、汞等二十余种金属
稀有金属：钨、钼、锆、铪、铌、钽、稀土金属等数十种金属
贵金属：金、银、铂族金属等几种
第一篇轻金属冶金学
第一章氧化铝生产
1.摩尔比（苛性比）：溶液中Na2O浓度为135g/l，Al2O3为130g/l，则该溶液的摩尔比为MR=(135/130)*(102/62)=1.708。式中的102和62分别为Na2O和Al2O3的分子量
2.拜耳法生产氧化铝的主要工序包括：铝土矿原料准备、熔出、赤泥分离洗涤、分解、氢氧化铝分离洗涤、煅烧、蒸发和苛化
3.拜耳法：是直接利用含有大量游离苛性钠的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液，并用加氢氧化铝种子（晶种）分解的方法，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶。种分母液经蒸发后返回用于溶出铝土矿。
4.铝土矿的溶出及影响因素：铝土矿的溶出通常是在高于溶液常压沸点的温度下用苛性碱溶液处理的化学反应过程，所以也叫“高压（高温）溶出”。影响因素：铝土矿的矿物成分及其结构；溶出温度；循环母液碱浓度；配料摩尔比；搅拌强度
5.单流法、双流法：在溶出流程上可分将循环母液和矿石一起磨制成原矿浆进行预热溶出的“单流法”及仅将一部分循环母液送去磨制矿浆，大部分母液单独预热到溶出温度，再于溶出器内和浓稠矿浆混合进行溶出的“双流法”
6.赤泥分离洗涤过程步骤：赤泥料浆稀释；沉降分离；赤泥反向洗涤；溢流控制过滤
7.铝酸钠溶液加种子分解：实际上应包括铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶
有色冶金概论-第1章 绪论
1.1.1 人类使用金属的历史
• 锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。我国是 最早掌握炼锌技术的国家，大概在北宋末年（12世 纪初）已使用了金属锌。 • 镍是既古老又年轻的金属。古代埃及、中国、巴比 伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。古代云南生 产的白铜中含镍很高，在欧洲曾经称这种白铜为 “中国银”。而到了1751年，瑞典矿物学家克朗斯 塔特（A.F. Cronstedt）才分离出金属镍，而且镍用 于工业上是近一百多年的事。
火法冶金
• 利用高温从矿石中提取金属或其化合物 的冶金过程。此过程没有水溶液参加， 故又称为干法冶金。 • 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、 冶炼、精炼3个步骤。
火法冶金
• ①矿石准备。选矿得到的细粒精矿不易 直接加入鼓风炉（或炼铁高炉），须先 加入冶金熔剂（能与矿石中所含的脉石 氧化物、有害杂质氧化物作用的物质）， 加热至低于炉料的熔点烧结成块；或添 加粘合剂压制成型；或滚成小球再烧结 成球团；或加水混捏；然后装入鼓风炉 内冶炼。
三、教材及参考书
• 1、教 材： 、
• 《有色金属冶金学》邱竹贤 主编 冶金工业出版社
• 2、参考书： 、参考书：
• • • • • • 《轻金属冶金学》 杨重愚 主编 《重金属冶金学》 彭容秋 主编 《贵金属冶金学》 余继燮 主编 《铝电解》 邱竹贤 主编 《有色冶金原理》 傅崇说 主编 《有色金属冶金概论》华一新 主编 冶金工业出版社 中南工业大学出版社 冶金工业出版社 冶金工业出版社 冶金工业出版社 冶金工业出版社
有色冶金：概论
沉积包括置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。
按浸出的溶剂分为：碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出等。 按浸出的方式分为：常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出等。 净化包括水解沉淀净化、置换净化、气体还原（氧化）净化等。
1.铁矿 2.锰矿 3.铬铁矿 4.铜矿 5.铝土矿 6.铅锌矿 7.镍矿
有色冶金概论
1
绪论
3
铝电解
5
镁冶金
目录
2
氧化铝生产
4
铜冶金
6
安全生产知识
1.1 金属的分类
黑色金属
通常指铁、锰、铬及它 们的合金。锰和铬主要 应用制合金钢，而铁表 面常覆盖着一层黑色的 四氧化三铁，所以把铁、 锰、铬叫作黑色金属。
有色金属
通常是指除黑色金属 以外的其他金属。
1.2 有色金属的分类
数控系统 机床结构
本项目学习结束
THANKS
编码器
1.6 我国金属矿的分布
8.钼矿 9.钨矿 10.锡矿 11.汞、锑矿 wenku.baidu.com2.金矿 13.银矿 14.稀土、稀有金属
有产地222处。 主要有：吉林大黑山；辽宁省杨家杖子、兰家沟；陕西省金堆城 ；河南省栾川等钼矿。
复习题
1. 简述金属及有色金属的分类。 2. 简述冶金方法的分类。 3. 简述有色金属提取的特点。
1.6 我国金属矿的分布
有色冶金概论
有色冶金概论
一．目录
1.绪论
2 .铜冶金
3 .铅冶金
4 .锌冶金
1.绪论
1.1金属及其分类
金属是可塑性、导电性及导热性良好，具有金属光泽的化学元素。
金属：黑色金属和有色金属
黑色金属：铁、铬、锰
有色金属：除黑色金属以外的所有金属。分为：重金属、轻金属:贵金属、稀有金属、半金属。
重金属：铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋
轻金属：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡
贵金属：金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、铑）
稀有金属：锂、钛、锆、钒、钨、钼、镓、铟等。
半金属：硼、硅、砷、砹。
1.2冶金的概念及冶金方法分类
冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提起金属或金
属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的科学。
1.3冶金方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金。
1.4主要冶金过程：干燥、焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、吹炼、蒸馏、浸出、净化、水溶液电解、熔盐电解。
干燥：除去原料中的水分。
焙烧：将矿石原料或精矿置于适当的气氛下，加热至低
于他们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。
煅烧：将碳酸盐或氢氧化合物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分的过程。
烧结和球团：将不同粉矿均匀或造球后加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料。
熔炼:将处理好的矿石或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣过程。
精炼：进一步处理熔炼所得含有少量的粗金属，以提高其纯度。吹炼：实质是氧化熔炼。
蒸馏：将冶炼的物料在加热的条件下，利用物料的挥发度不同，使物料中某些组分分离。
有色金属冶金学
第一部分铝
1、有色金属的分类：
答：轻金属重金属稀有金属贵金属。
轻金属（light metals)：密度小于5.0,很高的化学活性，还原电位小于零用熔盐电解、金属热还原法来提取。铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。
重金属(heavy metals)：密度大于5.0，化学活性较低用火法冶金或湿法冶金方法来提取铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、汞、镉、铋等10种常用有色金属因产量大，用途广，价格低，称为常用有色金属或贱金属。Al、Cu、Zn Pb、Ni、Mg、Sn、Sb、Ti、Hg。
贵金属(precious metals)：由于化学活性低，又称惰性金属。金(Au)、银(Ag)和铂族金属（Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru )。
稀有金属(rare metals)：是一种习惯称呼，是沿用至今的一个历史名词；或在地壳中丰度小，天然资源少；或虽丰度大，赋存分散，经济提取难；或性质接近难分离成单一金属；或开发较晚，过去使用的较少。稀有金属按元素物理化学性质、赋存状态，生产工艺以及其他一些特征，分为稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀有分散性金属、稀土金属和稀有放射性金属。
2、冶金方法:
答：主要的有色金属冶金方法有火法冶金、湿法冶金、电冶金。
火法冶金：在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。包括原料准备、熔炼和精炼三个主要工序。过程所需能源主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供。
湿法冶金：它是在常温（或低于100℃）常压或高温（100-300 ℃）高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的有色金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将有色金属提取和分离出来的过程。主要包括浸出、分离与富集和提取过程。
有色金属冶金学(每章重点内容小结)..
8
拜尔法生产氧化铝小结
8. 简述拜耳法生产氧化铝的基本工艺原理？ 答：Ⅰ用氢氧化钠溶液直接溶出铝土矿中的氧化铝生成铝酸钠溶液 ；Ⅱ铝酸钠 溶液中加入氢氧化铝作为种子，使铝酸钠溶液分解 。即反应
＞100 C Al(OH)3 NaOH NaAl(OH)4 拜耳法生产工艺流程的各主要工序是什么？ ＜100 C
20
第一章氧化铝的生产
22 影响二次反应的因素有哪些？ 答：溶出用调整液的组成、温度、时间 23 铝酸钠溶液不添加石灰脱硅的基本原理是什么？有
哪些影响因素？
答：铝酸钠溶液的脱硅过程即为使溶液中SiO2由介稳 状态过渡到平衡状态的过程，过饱和部分的SiO2 自溶液中析出。
2Na2SiO3 +2NaAl(OH)4+aq=Na2O· Al2O3· 2SiO2· nH2O↓ + 4NaOH+aq 温度 添加晶种
21
第一章氧化铝的生产
24 粗液添加石灰脱硅的基本原理是什么？影响因素有哪些？ 答：石灰是以石灰乳Ca(OH)2浆的形式加入铝酸钠溶液的，加 入石灰后将发生如下反应： 3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaO•Al2O3•6H2O+2NaOH+aq CaO· Al2O3· 6H2O+xNaSiO3+aq =3CaO· Al2O3· xSiO2· (62x)H2O+2xNaOH+aq 溶液中Na2OK浓度和Al2O3浓度；溶液的Na2OC浓度；石灰添 加量和质量；溶液中SiO2含量；温度；
有色冶金基础知识
重金属、轻金属、贵金属、稀 有金属和半金属。
02、冶金及冶金分类
冶金
冶金就是从 中 金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有 的过程和工艺。
原料
冶金过程
矿石
二次金属资 火法冶金 湿法冶金 电冶金
源
冶金产品 金属材料
02、冶金及冶金分类
硫化锌氧压浸出的基本反应：ZnS+H2SO4+1/202=ZnSO4+S+H2O
2、碱浸出
用碱性溶液作溶剂的浸出方法。常用的碱有氢氧化钠、碳酸钠和氨水。碱性溶液的浸出能力一般较酸性溶液弱，但浸出的选 择性较好，浸出液较纯，对设备的腐蚀性小。
ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O 3、盐浸出
AgCl + 2NH3.H2O==Ag(NH3)2Cl + 2H2O
氯化物沸点低、熔点不高，与金属矿、硫化
物、氧化物几乎不互溶，既易生成，又易还原 或分解，再加上氯化焙烧选择性好，使得氯化 焙烧得到广泛应用。
典型范例有：金红石或高钛渣氯化法制取 TiCl4，二氧化锆氯化法制取ZrCl4。
04、火法冶金
熔炼
熔炼是指炉料在 （1200K~1600K）炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金 属或金属富集物和炉渣的冶金过程。炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需添 加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂。
有色金属冶金-铅冶金第3章铅物料还原过程理论基础
图3-5 金属氧化物的固体碳还原 平衡曲线图
三、复杂体系中金属氧化物的还原
1、复杂氧化物（MeO· RO）的还原
复杂氧化物中的氧化物还原比较困难。
2、冶金熔体中MeO的还原
从冶金熔体中还原PbO，如果是间接还原，其反应可用下
式表示：
（PbO）熔体＋CO=Pb＋CO2
用CO还原熔体中的PbO，反应平衡气相组成中的WCO比还
原纯PbO时的Wco要高。而且熔体中的PbO浓度愈低，还原 需要的Wco便愈大，也就愈难于还原。
3、铅熔炼时杂质氧化物的还原
在铅的还原熔炼过程中，某些杂质氧化物也会被还原。而被 还原出来的杂质又被溶入金属铅熔体中。如铜、锡、砷、锑、 铋以及金、银等都以不同程度被还原进入粗铅中。 几点结论： 铅和杂质元素的氧化物若以复杂的化合物存在，或与其他氧 化物形成熔体，其还原要比纯氧化物还原要困难得多，此时需 要更强的还原气氛或更高的还原温度，才有好的还原效果； 还原出来的金属若能溶于其他金属的熔体中，或与其他金属 形成化合物，则其还原要比获得纯金属时容易； 如果还原时出现中间化合物，则会使前一还原反应变得容易， 而后一还原反应（中间产物的继续还原）变得更为困难。
图3-2 金属氧化物还原曲线比较图
二、金属氧化物的固体碳还原
金属氧化物用固体碳还原称为直接还原。 固体碳还原反应可用下式表示： MeO+C=Me+CO （3-4） 固体氧化物的直接还原，实质上是下列两式的总和： MeO＋CO=Me＋CO2 （3-5） CO2+C=2CO （3-6） 若MeO、Me和C都为固态，根据相律f =K－φ＋2=1，即 压力不变时，体系只能在固定温度和固定气相组成的条件下达 到平衡。将上述两式的平衡曲线绘在图3-5中。该图表示，当 体系的温度高于a点的温度T＞Ta时，体系中的WCO总是高于 MeO还原所需的WCO，MeO被还原；相反，若T＜Ta，则体系 的WCO总是低于MeO还原所需的wCO，Me则被氧化。 A点即是在该压力下固体碳还原金属氧化物的理论开始还原 温度。
有色金属冶金基础
有色金属冶金基础
火法冶金部分
_____王兆文
有色金属：除铁、锰、铬以外的金属。
有色金属冶金原理的任务：研究和确定有色金属冶金过程所遵循的具有普遍意义的内在规律，从而为改造和发展新工艺以及为有预见性地控制现有生产生产提供理论依据。
回答三个问题：过程是否可行；过程进行的速度；过程何时停止或达到平衡。、
第一章冶金炉渣
第一节概述
（1）炉渣：熔化后称熔渣，是火法冶金的一种产物。其组成主要来自矿石、溶剂和燃料灰分中的造渣成分。主要是氧化物。
（2）炉渣的作用：使矿石和溶剂中的脉石和燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、锍等分离。
炉渣的作用：
①熔渣是一种介质，在其中进行着许多极为重要的冶金反应。金属在炉渣中的损失主要
决定于反应的完全程度。
②在炉渣中发生金属液滴或锍液滴的沉降分离，沉降分离的完全程度对金属在炉渣中的
机械夹杂损失起着决定性作用。
③对鼓风炉这一类竖炉来说，炉内可能达到的最高温度决定于炉渣的熔化温度。
④在金属和合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的组分相互进行反应，从而可以通过
炉渣对杂质的脱除和浓度加以控制。
⑤在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是中间产物。
⑥在用矿热式电炉冶炼时，炉渣以及电极周围的气膜起着电阻作用，并可用调节电极插
入深度的方法来调节电炉的功率。
第二节炉渣的组成
炉渣按组成可分三类：
1.碱性氧化物：CaO、MnO、FeO、MgO等。这类氧化物能提供氧离子O2-。CaO=Ca2+
+ O2-
2.酸性氧化物：SiO2、P2O5等。这类氧化物能吸收氧离子而形成洛合阴离子。
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第二节 浸出反应特点
1 浸出过程的化学反应
浸出过程按化学反应特点可归纳为四类： （1）单一溶解
矿物焙烧后其中含有易溶的化合物，浸出过程其化合物不 改变。 （2）无价态变化的化学溶解 ① 矿物中氧化物与酸和碱反应形成新的盐而溶出 ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O ② 矿物中的难溶化合物与浸出剂发生复分解反应 [FexMn1-x]WO4+2NaOH=Na2Wo4+XFe(OH)2+(1-X)Mn(OH)2
a±= r±×m±；m±=(m+Z+×m-Z-)1/Z
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②电解质溶液中活度系数计算方法
强电解质中分子解力为离子，但正、负离子由于静电的 作用相互牵制，而且离子总数越多，其作用越强。
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金属离子的配位数：
Zn, Cd, Hg（二价离子，配位数为4）； Cu, Ni, Pd, Pt, Au （二价离子，配位数为4，6）； Co2+, Co3+, Fe2+，Fe3+, Mn2+, Mn3+, Cr2+, Cr3+, Mo3+, W3+, Al3+, Pt4+ （配位数为6）； Mo, W, Nb, Ti, Zr, Hf （四价离子，配位数为8）；; Ag2+ ,Cu+, （配位数为2，3，4）。 本质上讲，络合物就是含配位键的化合物，因此也称 为配合物。
有色金属冶金基础（理论）
（湿法部分）
东北大学有色冶金研究所 吴文远
2009年3月
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课程内容：
第一节 概述 第二节 浸出反应特点 第二节 浸出热力学 第三节 浸出动力学 第四节 浸出液的净化意义与方法 第五节 沉淀法净化的原理 第六节 影响沉淀生成的因素 第七节 溶剂萃取分离
物的化学性质或晶体结构，以有利于有价元素的 提取； （3）浸出； （4）净化； （5）纯化合物制备（包括分离方法）； （6）金属制备。
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二 湿法冶金的特点
1．选择性高； 2．可从低品位矿物或废物中回收有价成份； 3．多在100℃以下进行，与火法相比，能耗
低、工作环境好、劳动强度低； 4．冶金过程连续，便于实现自动化； 5．流程长，设备体积大，占地面积大。
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又知： ⊿GoT= -nRTlnK 即，K越大，反应趋势越强。
在浸出的实践中，体系是复杂的，经常偏离拉 乌尔定律（正偏差r>1；负偏差r<1) ，此时活度系 数难求出，有时用表观平衡常数KC判定浸出反应 发生的可能性与反应限度。
Kc=[D]d/ [B]b K=aDd/×aBb =rDd×[D]d/ rBb×[B]b =KC rDd/ rBb
⊿GoT=dGo+cGo-(aGo+bGo) ⊿GoT<0,该反应可以进行； ⊿GoT《0，反应趋势更大。
Fra Baidu bibliotek14
2．浸出反应的平衡常数 （1）平衡常数与表观平衡常数 浸出反应：
a A(s）+bB（l）=cC（s）+dD（l）
反应达平衡时： K=aCc×aDd/aAa×aBb =aDd/×aBb =rDd×[D]d/ rBb×[B]d = [D]d/ [B]d (服从拉乌尔定律）
Sb3+
Sb3+ （无变化）
Fe3+
Fe2+ （还原）
S2-
S0 （氧化）
③ 细菌作用下的黄铜矿氧化浸出反应
CuFeS2+4O2====CuSO4+FeSO4
S2- S+6 （氧化); O0
O2- (还原）
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（4）有络合物生成的化学溶解反应 金属元素在发生上述反应的同时生成络合
物进入溶液。如红土矿还原焙烧产物的氨 浸出反应： Ni(s)+NH3+CO2+1/2O2=Ni(NH3)n2++CO32Co(s)+NH3+CO2+1/2O2=Co(NH3)n2++CO32上述中Ni(NH3)n2+络合物n代表的是Ni的配位 数。
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（2）电解质体系的活度系数计算方法 ① 电解质活度aB与离子平均活度a±
浸出介质一般为电解质体系，盐类化合物电离为 离子。
MZ+nXZ-n==ZMn++ZXnZ+n,Z-n分别代表氧离子和阴离子数目 溶质MZ+nXZ-n的活度
a±Z=a+Z+×a-Z-；Z=Z++Z同样活度系数表示为
r±=(r+Z+×r-Z-)1/Z 用mol浓度单位表示活度
合剂条件下，氨浸，氰化浸出。
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第三节 浸出过程热力学
针对浸出化学反应，用热力学参数判别该反应进行的可行 性和反应限度。 1 吉布斯自由能
浸出过程的特点是固相矿物与液相浸出剂作用，使提取金 属生成可溶化合物，而伴生元素生成难溶化合物（或不参加 反应）的过程。其表示为：
a A(矿）+bB（浸出剂）=cC（伴生矿）+dD（浸出物） 该反应的自由能变化可以通过各物质生成自由能计算。
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（3）有氧化还原反应的化学溶解
① 闪锌矿中ZnS用高压氧浸出反应
ZnS(S) +H2SO4(l)+1/2O2=ZnSO4(l)+S(s)+H2O
价态变化：
S2-
S0 ;
O0
O2-
Zn2+ ,H+ 价态不变。
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② 氯盐浸出辉锑矿（氯化浸出）
Sb2S3(s)+6FeCl3(l)=2SbCl3(l)+6FeCl2(l)+3S(s) 价态变化：
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自然金矿的氰化浸出属于络合浸出过程：
4Au(s)+8NaCN(l)+O2+2H2O=
NaCN----配位体
4NaAuCN2+4NaOH
Au-----接受中心
NaAuCN2------配合物，2为配位数
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2．矿物类型与浸出方法 （1）硫化物矿 闪锌矿(ZnS);辉钼矿(MoS2);镍锍矿(Ni3S2) （2）浸出方法 ① 先氧化焙烧转化为氧化物，而后浸出
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第一节 概述
一、 湿法冶金的任务 锌冶金 铜冶金 氧化铝生产 贵金属冶金 稀有金属化合物提取
80%； 15%～20%； 100%； 100%； 100%。
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湿法冶金研究的内容
原料的预处理： （1）矿物粉碎-增大表面积，提高浸出率； （2）预活化-采用焙烧，机械活化等方法，改变矿
硫酸，盐酸浸出 ② 直接进出 氧化浸出，Na2S浸出锑、锡矿，细菌浸出， 氯化浸出
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（2）氧化物矿 铝土矿---碱分解 氧化铜矿---依矿物的脉石不同，采用酸或 碱浸出
（3）阴离子型态矿物 白钨矿---碱分解浸出 黑钨矿---碱分解浸出
（4）呈金属型态矿物 金矿，经还原焙烧的镍红土矿---在有氧及络