稀有金属冶金学重要笔记
冶金学知识点
冶金学知识点冶金学是研究金属和非金属材料生产加工的学科，涉及物质结构、属性及性能，用来制备材料并确定其在实际应用中的性能。
下面将介绍一些冶金学的基本知识点。
1. 金属结构金属是由原子或原子团构成的，原子排列比较规则，具有多晶结构和单晶结构。
多晶金属具有多个晶粒，而单晶金属具有一个连续的晶格结构。
金属的晶粒大小会影响材料的性能，例如晶粒细小的金属通常具有较高的强度和韧性。
2. 金属热处理金属热处理是指通过控制金属的加热和冷却过程，改变金属的组织结构和性能。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火、回火等。
通过热处理，可以提高金属的强度、硬度、韧性和耐磨性等性能。
3. 金属合金金属合金是由两种或两种以上的金属元素按一定的比例混合而成的材料。
金属合金可以改善单一金属的性能，例如提高强度、耐腐蚀性和抗磨损性等。
常见的金属合金包括不锈钢、铜合金、铝合金等。
4. 金属腐蚀金属在环境中会发生腐蚀现象，导致金属的表面和内部受损。
腐蚀可以是化学反应或电化学反应的结果，金属腐蚀会影响金属的外观和性能。
为了减少金属腐蚀，可以采取防腐措施，如镀层、涂层和合金化处理等。
5. 金属加工金属加工是指对金属材料进行塑性变形或切削加工，以获得所需的形状和尺寸。
金属加工方法包括锻造、压力加工、焊接、切削和热处理等。
不同的金属材料适用于不同的加工方法，可以根据需要选择合适的加工方式。
以上是关于冶金学的一些基本知识点，希望对您有所帮助。
冶金学作为一门重要的材料科学学科，对于现代工业生产和科研具有重要意义，希望大家能够加深对冶金学知识的了解，为相关领域的发展贡献力量。
稀有金属冶金学第一篇 稀有金属冶金概论
第二阶段是化合物的分离和净化。
此过程主要是水溶液中进行的化学过程(沉淀、 结晶、萃取、离子交换等)。
有时，为了获得纯的化合物，也采用火法冶 金过程(氯化物或氧化物升华、精馏等方法)。
锗硒碲
第Ⅵ主族元素，电子层结构为ns2 np2，具有 金属与非金属过渡性质；
铼 第Ⅵ副族元素，熔点3180℃（高熔点）
（3）高熔点金属9个（包括Re）
钛，锆，铪，钒，铌，钽，钨，钼，(铼)
Ti Zr Hf v Nb Ta W Mo Re 1660℃ 2150 2740 3410 3180
1852 1900 2996 2610 Ti 熔点高，硬度大，抗腐蚀性强
铝离子存在于其矿物的晶格中。
从此类矿物分解的过程中综合回收镓。
稀散金属多属于这类矿物。
第三节 稀有金属的冶金过程
没有一种稀有金属是从矿石中直接还原出 来的。通常是首先从精矿中制得纯化合物， 作为生产稀有金属的原料。精矿处理一般 由三个主要阶段组成：分解精矿、制备纯 化合物(氧化物、盐类）和从化合物中提取 的金属。
钛铁矿等。 CaWO4 、 [Fe、Mn]WO4、 CaMoO4、 [Fe、Mn] [Ta、Nb]2O6、 FeOTiO2、 [Y、Yb、Dy、Nd] [Nb、Ta、Ti]O4
矿物处理方法： （1）碱分解 FeWO4+2NaOH=NaWO4+Fe(OH)2 （2）酸分解 CaWO4+2HCl=2CaCl2+H2WO4 （3）还原熔炼 FeTiO3+C=Fe+TiO2+CO TiO2+2Cl+C=TiCl4+CO(CO2)
稀有金属冶金学
新疆、吉林和四川，其镍储量分别占全国总 储量的9.1%、7.5%、5.2%和4.5%（见表12）。金川镍矿则由于镍金属储量集中、有价
稀贵元素多等特点，成为世界同类矿床中罕 见的、高品级的硫化镍矿床。
1.2 镍及其主要化合物的物理化学 性质
• 镍是元素周期表中第Ⅷ族的元素，其在 元素周期表中的位置决定了镍及其化合 物的一系列物理化学特性，镍的许多物 理化学特性与钴、铁近似；由于与铜比 邻，因此在亲氧和亲硫性方面又较接近 铜。
• 国外于1775年制得纯镍，在1825～1826年间
瑞典开始了镍的工业生产。当时，由于技术
条件等因素的限制，镍的生产长期未得到显
著的发展。直到发现将镍炼制成合金钢以后，
镍工业才有了较快的发展，产量也迅速上升。 1910年世界镍产量只有2.3万吨、1960年为 32.55万吨、1980年为74.28万吨，至2002年世 界镍的年产量已达到117.59万吨，镍的消费 量也将达到104.7万吨或更多。随着我国经济
• C.镍的电阻：在20℃时按其纯度99.99～99.8% 变动于6.8～9.9微欧厘米（10-8Ωm）。镍基合 金虽然广泛用于热电元件，但由于氧化关系纯 镍实际上无此用途。
高一金属冶炼知识点总结
高一金属冶炼知识点总结金属冶炼是一项重要的工业过程，通过冶炼可以从矿石中提取出有用的金属。
在高一的学习中，了解金属冶炼的基本知识是必不可少的。
本文将对高一金属冶炼的知识点进行总结。
一、金属冶炼的基本概念金属冶炼是指将金属元素从矿石中提取出来，并进行纯化的过程。
它是将矿石中的金属元素与其他杂质分离的技术。
金属冶炼的目的是得到高纯度的金属，以满足工业生产和人们的需求。
二、金属冶炼的步骤1. 矿石的选矿矿石是含有金属元素的矿物石块，选矿就是从矿石中分离出有用的金属。
根据矿石的性质和金属元素的存在形式，可以采用物理方法、化学方法或两者结合的方法进行选矿。
常用的方法有重选、浮选、磁选等。
2. 矿石的破碎和磨矿选矿后的矿石需要经过破碎和磨矿的过程。
破碎是将矿石分解成较小颗粒的过程，磨矿是将矿石颗粒细化到一定大小的过程。
这样可以增加矿石的物理接触面积，有利于后续的冶炼过程。
3. 矿石的热处理矿石热处理是将矿石在高温下进行加热处理的过程。
这一步主要包括矿石的煤化和焙烧。
煤化是指通过加热将有机质转变成焦炭，焙烧是指将矿石中的硫化物和含水杂质转化为无害物质。
4. 金属的提取金属的提取是金属冶炼的核心步骤，常用的提取方法有热法和湿法两种。
热法主要包括物理冶炼和化学冶炼，而湿法主要是利用溶液抽提和电解的方法进行金属的提取。
不同的金属需要采用不同的提取方法。
5. 金属的纯化通过提取得到的金属通常还含有一定的杂质，需要进行纯化处理。
金属的纯化可以采用化学方法或物理方法，包括电解精炼、火法和湿法纯化等。
三、金属冶炼的应用金属冶炼是工业生产中不可或缺的一环，几乎涵盖了所有工业领域。
例如，钢铁冶炼是制造建筑材料和机械设备的基础；铝冶炼在航空航天、汽车制造等领域有广泛应用；铜冶炼用于制造导线、管道等电气设备。
四、金属冶炼的环境问题金属冶炼虽然对人类产生了巨大的经济效益，但也给环境带来了一定的影响。
金属冶炼过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，其中含有大量的有毒物质和重金属。
冶金专业的知识点总结
冶金专业的知识点总结1. 冶金原理冶金原理是冶金学的基础，包括材料的结构和性能、金属材料的晶体学、相变规律和固溶体理论等内容。
通过研究冶金原理可以了解材料的组织结构和性能，为材料的改性、加工和应用提供理论基础。
2. 冶金矿物学冶金矿物学是研究矿石和矿石中的矿物成分、物理性质、化学性质及其对冶金过程的影响的学科。
它是冶金学的基础，对于冶金工艺的选择、优化和改进具有重要的指导意义。
3. 冶金冶炼冶金冶炼是将矿石中的有用金属提取出来的过程，包括熔炼、浸出、氧化焙烧、化学反应等多种冶金工艺。
冶炼技术的发展和改进对于提高金属回收率、降低生产成本、减少环境污染具有重要意义。
4. 冶金提纯冶金提纯是对金属进行提纯处理，去除杂质，改善金属的纯度和性能。
提纯方法包括火法、湿法、电解、蒸馏等多种技术，不同的金属和不同的杂质适用不同的提纯方法。
5. 冶金合金合金是由两种或两种以上的金属或者非金属加工而成，具有优良的性能，可以满足特定的使用要求。
冶金合金包括结构合金、功能合金、特种合金等多种类型，广泛应用于航空、航天、电子、医疗、汽车等领域。
6. 冶金材料冶金材料是指由金属和非金属组成的各种工程材料，包括金属材料、非金属材料、复合材料等。
冶金材料的性能与组织结构密切相关，通过合理的材料设计和加工工艺可以获得优良的材料性能。
7. 冶金热加工热加工是通过变形加工来改变金属材料的形态和性能的技术，包括锻造、轧制、挤压、锻打等多种工艺。
热加工是冶金材料加工的重要方法，可以提高材料的塑性、韧性和强度。
8. 冶金化学冶金化学是研究金属及非金属材料的化学性质与变化规律的学科，包括金属氧化还原反应、金属的挥发性、金属的溶解度等内容。
冶金化学对于理解金属材料的性能和应用具有重要作用。
9. 冶金工艺冶金工艺是针对特定金属材料的生产过程，包括冶金装备、工艺流程、生产管理等内容。
冶金工艺的发展和改进对于提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量和市场竞争力具有重要意义。
年有色金属冶金学重点内容复习
年有色金属冶金学重点内容复习年有色金属冶金学重点内容复习有色金属冶金学是材料科学和工程的重要分支之一，主要涉及有色金属的提取、加工、制备以及性能研究等方面。
年有色金属冶金学主要是对于一年的有色金属冶金学的重点内容进行了复习和总结，帮助学习者更好地理解这门学科。
下面本文将详细介绍年有色金属冶金学的重点内容。
一、铝的冶炼铝是被广泛应用的轻金属之一，在工业和日常生活中都有重要的应用价值。
铝的冶炼以电解法为主，其主要步骤包括食电解质的制备、氧化铝的还原和氧化铝的电解。
其中，食电解质的制备是铝冶炼的关键环节之一。
二、镁的冶炼镁是具有轻质、高强度、高特性比等优点的重要金属之一，在铸造、航空航天和汽车等行业有着广泛的应用。
镁的冶炼主要采用了热还原法、电解法和熔盐电解法等方法。
其中，热还原法是目前生产成本最低的一种镁的冶炼方法。
三、铜的冶炼铜是被广泛应用的重要非铁金属之一，在电气、电子、机械和化工等行业有着广泛的应用。
铜的冶炼主要采用火法和湿法等方法。
其中，火法主要是采用射频炉和闪速炉等设备生产精细铜。
四、锌的冶炼锌是一种重要的轻金属，在钢铁、汽车、航空航天等行业有着广泛的应用。
锌的冶炼主要采用了电解法和火法等方法。
其中，电解法是锌的主要生产方法，其生产效率较高，可以实现生产工艺的可控性。
五、难处理金属的冶炼难处理金属是指指钨、钽、铌、钼和锆等金属的合金，这些金属的冶炼具有一定的难度，治金工艺的研究对于提高金属质量和降低生产成本都有重要的意义。
目前，难处理金属的冶炼主要采用了湿法和干法等方法。
六、有色金属提纯有色金属的提纯主要采用了化学法、物理法和电化学法等方法。
其中，电化学法具有高效、环保等特点，在提高有色金属质量、减少生产成本方面具有显著的优势。
此外，电化学法还能够实现对金属中杂质的分离和回收。
以上是年有色金属冶金学的重点内容总结，掌握这些冶金学的基本知识，对于学生和从业人员都有着重要的意义。
作为从业者，更需要不断更新自己的知识点，学习新的冶金工艺和生产技术，以应对日益激烈的市场竞争，进一步满足市场的需求。
有色金属冶金学重点内容
直流电流通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2 和CO气体。铝液用真空抬包抽出，经过净化和澄清之后，浇铸成商品铝锭，其质量达到99.5～ 99.8%Al。阳极气体中还含有少量有害的氟化物和沥青烟气，经过净化之后，废气排放入大气， 收回的氟化物返回电解槽。
??溢流?溢流?底流?底流?粗液?一段常压脱硅?分离?二段常压脱硅?分离?合成含钙添加剂?去烧结法配料?或处理后弃之?返回晶种或去拜耳法溶出系统?去叶滤书山有路勤为径学海无涯苦作舟书到用时方恨少事非经过不知难第一章氧化铝的生产26铝酸钠溶液的碳酸化分解与加晶种分解有何区别
有色金属冶金学重点 内容
Uintage style
（精液的硅量指数）p35 10 碳酸化分解过程中，SiO2的析出分几个阶
段？并指出各个阶段的名称以及对这种析 出规律的原因进行解释？p35
铝冶金小结
12电解铝生产对原料氧化铝有哪些要求？ 13砂状氧化铝的特性基本概念。
安息角：是指物料在光滑平面上自然堆积的倾角。θ↗流动性越差 灼减: 是指残存在氧化铝中的结晶水含量。 比表面积: 是指单位质量物料的外表面积与内孔表面积之和的总表面积，是表示氧化铝化学活性的指标。
(2) (2) 氢氧化铝结晶 在铝酸钠溶液加种子分解过程中，析出的氢氧化铝 多晶体可有如下的形成机理：次生成核；结晶生长；晶粒附聚；晶粒 破裂磨损。
17. 影响晶种分解过程的因素有哪些？ 答：分解原液的浓度和分子比；分解温度；
种子数量和质量；杂质影响
第一章氧化铝的生产
18. 烧结法生料加煤对生产过程有哪些作用？ 答：当烧结物料进入到窑的高温带后，处于氧化气氛下，暴露
稀有金属冶金第3章
• 常用萃取剂与稀释剂
二、 萃取体系
• 萃取体系：被萃组分（含被萃物质的水溶液）
+萃取有机相（萃取剂+稀释剂+改性剂）
• 萃取体系的分类
1、中性络合萃取体系 2、酸性络合萃取体系 3、离子缔合萃取体系 4、协同萃取体系
[B]n /[A]n [B]F /[A]F
[B]n /[B]F [A]n /[A]F
ΦB ΦA
2）产品B纯度：PB
产品中B的含量 产品中A和B的总量
[B]n [B]n []n
[B]n /[A]n [B]n /[A]n [A]n /[A]n
b[B]F /[A]F
b
b[B]F /[A]F 1 b [A]F/ [B]F
三、 串级萃取方式及计算
• 定义：把若干萃取器串联起来，使有机相与水相
多次接触，从而大大提高分离效果的萃取工艺叫 串级萃取。
• 萃取过程基本参数及符号 • 分类
错流萃取 逆流萃取 分馏萃取 回流萃取 并流萃取 半逆流萃取
萃取过程基本参数及符号表示
• 分配比：
D
C C
[M1] [M 2 ] [M 3] [M n ] [M1] [M 2 ] [M 3] [M n ]
生成yang盐：乙醚萃铁
R2O(org) +H+ (aq) = R2O·H+ (org) R2O·H+ (org) +FeCl4 + (aq) = R2O·H+·FeCl4 - (org)
4 协同萃取体系
• 概念：当萃取剂由两种或两种以上萃取剂组成时，若
D协＞∑D，为正协同效应；若D协＜∑D，为负协同效应； 若D协=∑D，为无协同效应。
稀贵金属冶金复习资料
1、金银的化学性质①化学活性低；②金在水溶液中的电极电位很高，因此，金既不溶于碱也不溶于酸。
当有强氧化剂存在时，金溶于某些无机酸。
2、金银的物理性质金具有金属中最好延展性金的导热导电性能好,次于银、铜，居第三位金的熔点为：1064.4℃金原子序数79，原子量109.9673、湿润过程：汞对金有良好的湿润性，在两者接触时，首先形成固溶体，其后形成Au3Hg、Au2Hg 、AuHg3等化合物，既是汞膏。
4、汞齐化过程：汞膏组成由不均匀至均匀直至接近Au2Hg成分的过程称为汞齐化。
5、氰化物溶金的反应4Au +8CN- + O2 + 2H2O = 4Au(CN)2- + 4OH-6、铜矿物、铁对氰化过程的影响：铜矿物可形成可溶性络盐，所以常用较弱的氰化物或者预先焙烧使铜变成铁酸铜。
铁不与氰化物作用，但铁的化合物与氰离子反应。
1、镧系收缩:镧系元素的离子中，电子层次都是五层，但是由于镧系原子核离子的最高能级中电子的有效电荷Z随原子序数的增加而增加，因而对外层电子吸引力增加，故使镧系的原子半径，离子半径随原子序数的增加而减少，这一现象称为镧系收缩。
2、稀土元素的主要物理化学性质（1）稀土元素是典型的金属元素。
（2）稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物（3）稀土元素具有未充满的4f电子层结构，并由此而产生多种多样的电子能级。
（4）稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀土广泛用于印染行业。
（5）稀土具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用3.稀土加入钢中的主要作用净化作用：钢中加入稀土，可以置换钢中可能生成的硫化锰、氧化铝和硅铝酸盐夹杂物中的氧与硫，形成稀土化合物。
这些化合物中有部分从钢液中上浮进入渣中，从而使钢液中的夹杂物减少，钢液得到净化，这就是稀土对钢的净化作用。
细化组织：由于稀土在钢中同夹杂物反应生成的稀土化合物熔点较高，在钢液凝固前析出，这些细小的质点，可作为非均质形核中心，降低结晶过程的过冷度，因此，不但可以减少偏析还可细化钢的凝固组织。
有色金属冶金学重点内容
(3) 对一水硬铝石型铝土矿
AlOOH NaOH Ca(OH)2 H2O ＞240C NaAl(OH)4 Ca(OH)2
三水铝石最易溶出、其次是一水软铝石、最难溶出是一水硬铝石
12.铝土矿含硅矿物在溶出过程中的行为和危害？ 答：各种形式的硅矿物与苛性碱反响，均以硅酸钠形式进入溶液：
含硅矿物的危害 ⑴ 造成Na2O和Al2O3损失 ⑵ 水合铝硅酸钠在溶出设备上结垢
⑶ 水合铝硅酸钠进入产品造成产品质量降低
13. 溶出一水硬铝石时添加石灰的作用和原理
答：观点⑴：一水硬铝石本身较难溶解，而矿石中锐钛矿和金 红石等钛矿物则先于一水硬铝石而与碱液反响生成钛酸钠， 钛酸钠呈胶态膜状包围矿粒外表，阻止一水硬铝石与碱液 接触，致使氧化铝不能溶出。如有石灰存在，破坏钛酸钠 的保护膜，消除TiO2的有害作用。
8. 简述拜耳法生产氧化铝的根本工艺原理？ 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
溶液中参加氢氧化铝作为种子，使铝酸钠溶液分解 。即反响
＞100C
Al(OH)3 NaOH ＜100C NaAl(OH)4
9. 拜耳法生产工艺流程的各主要工序是什么？ 答：铝土矿原料准备；溶出；赤泥别离洗涤；加晶种分解；氢氧化铝别离洗涤；
碱法：是用碱（工业烧碱NaOH或纯碱Na2CO3）处理铝土矿，使矿石中的氧化铝 变为可溶的铝酸钠。矿石中的铁、钛等杂质和绝大局部的硅则成为不溶解的 化合物。将不溶解的残渣（称作赤泥）与溶液别离，经洗涤后弃去或综合处 理利用。将净化的铝酸钠溶液（称为精液）进行分解以析出氢氧化铝，经别 离洗涤和煅烧后，得到产品氧化铝。分解母液则循环使用处理铝土矿。
稀有金属冶金学
稀有金属冶金学随着现代工业的快速发展，稀有金属的应用越来越广泛，例如稀土元素在电子、通讯、磁性材料、催化剂等领域的应用，铱金属在航天、核能、医疗等领域的应用。
而这些稀有金属的提取和冶炼则需要运用到稀有金属冶金学。
稀有金属冶金学是指将含有稀有金属的矿物或废料进行提取、分离、纯化、合成等过程的一门学科。
它涉及到物理、化学、材料科学和工程学等多个领域，是一门综合性的学科。
稀有金属冶金学的发展历史悠久，早在古代就有人们采用火法、水法、氧化法等方法提取金、银、铜等金属。
而随着科学技术的进步，人们对稀有金属的了解和应用也越来越深入，稀有金属冶金学也在不断发展。
稀有金属的提取和冶炼过程通常分为两个阶段：开采和冶炼。
开采是指从自然界中取得含有稀有金属的矿物或废料。
而冶炼则是将这些矿物或废料进行提取、分离、纯化、合成等过程，得到稀有金属的纯品。
在这两个阶段中，都需要运用到稀有金属冶金学的知识和技术。
在开采阶段，稀有金属冶金学的主要任务是选择适合的开采方法，以及对矿物或废料进行初步的处理和分离。
不同的矿物或废料有不同的物理、化学性质，因此需要根据实际情况选择适合的开采方法。
例如，对于一些低品位的矿物，可以采用浮选法、重选法等方法进行提取。
而对于一些高品位的矿物，则可以采用熔融法、水溶液浸出法等方法进行提取。
此外，还需要对矿物或废料进行初步的处理和分离，例如破碎、筛分、磁选、浮选等。
在冶炼阶段，稀有金属冶金学的主要任务是对含有稀有金属的矿物或废料进行提取、分离、纯化、合成等过程，得到稀有金属的纯品。
这个过程通常分为多个步骤，例如矿物的粉碎、浸出、溶解、分离、纯化、还原、结晶等。
在这个过程中，需要运用到多种物理、化学方法和设备，例如反应釜、过滤器、离心机、蒸馏器等。
此外，还需要进行实验室试验和工业生产实践，不断改进和优化冶炼工艺，提高提取率和纯度。
稀有金属冶金学的发展离不开科学技术的进步。
随着现代科技的不断发展，稀有金属冶金学的技术也在不断更新和改进。
稀有金属冶金学
4
2
6
2
61
Pm
2
6
10
2
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10
5
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6
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Sm
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2
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2
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10
7
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2
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Gd
2
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2
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7
2
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1
2
65
Tb
2
6
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2
6
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9
2
6
2
66
Dy
2
6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ10
2
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10
2
6
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Ho
2
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Er
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12
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69
Tm
2
6
10
2
6
10
13
a. 轻稀土：La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu； Ce组元素 b. 重稀土：Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、
Y； Y组元素 ⅱ）根据稀土复盐溶解度的大小分为
a. 难溶解的铈组元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm b. 微溶解的铽组元素：Eu、Gd、Tb、Dy c. 可溶解的钇组元素：Ho、Er、Tm、Yb、Lu ⅲ）萃取法分组 a. 轻稀土： La、Ce、Pr、Nd b. 中稀土：Sm、Eu、Gd c. 重稀土： Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y
【精品】有色金属冶金学重点内容共63页文档
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
【精品】有色金属冶金学重 点内容
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
6、稀有金属冶金学2011.12.20
二.致密钨的制备－2烧结
烧结根据有无液相产生分为固相烧结和液相 烧结。
纯钨粉的烧结是一个单元系的固相烧结类型。 其烧结过程分为两个阶段： 第一个阶段－低温烧结 850－1200˚C 第二个阶段－高温烧结 3000˚C
二.致密钨的制备－2.烧结
1）低温烧结
目的：提高坯条的强度和导电率
第六章
6.1概论
稀有金属冶金学
——钨冶金学
一.稀有金属的概念 1.在地壳中比较分散，或其矿物没有特征； 2.制取困难； 3.应用较迟；许多稀有金属到二十世纪才大 量应用。
6.1概论
二、稀有金属在国民经济中的地位
在能源方面：稀有放射金属是重要的核燃
料。
在化学工业方面：象钛、钽、铌等材料具
有耐高温高压，耐腐蚀等性能，是优良的
可处理白钨矿也可处理黑钨矿。但更宜于处
理白钨矿，特别是低品位的白钨矿。
其实质就是在高温高压下，使钨的矿物与苏 打作用，生成可溶性的Na2WO4进入溶液中。
1.碱法分解
2）苛性钠溶液分解法
是处理黑钨矿的主要方法。
主要反应：
FeWO4+2NaOH==Na2WO4+Fe(OH)2
MnWO4+2NaOH==Na2WO4+Mn(OH)2
6.1概论
四、稀有金属冶金过程的特点 1、矿石品位低，成分复杂； 2、冶金流程较复杂，多阶段性，规模小但 技术含量高； 3、相似元素的分离、综合利用、三废治理 相当重要； 4、使用形式多样化。
四、稀有金属冶金过程的特点
5、生产流程往往不太成熟，不定型。
6、提取过程与材料生产过程具有不可分割性
稀有金属冶金学1.0
稀有金属冶金学1.0稀有金属的概念：被称为“稀有金属”是由于历史原因造成的，主要因为它们在地壳中比较分散，或没有特别引人注目的特征，因而发现比较迟，研究较少；或者制取困难，因其生产和应用都较迟。
稀有金属分类（依据其物理化学性质或其在矿物中的共生情况）1.稀有轻金属2.稀有高熔点金属3.稀土金属4.稀有分散性金属5.稀有放射性金属稀有金属冶金过程的特点1.冶金原料往往是多金属复合矿，一般品味较低，成分非常复杂2.冶金流程一般较复杂，流程很长3.三废防治问题占有十分重要的地位钨钼冶金物理性质：钨钼的共同特点是熔点高和沸点高（钨max），钨钼导电性都较好，电子逸出功较小。
化学性质：钨钼相似致密W常温下在空气中十分稳定，在400℃时轻微氧化，高于500~600℃迅速氧化生成WO3和MoO3。
在H2中一直到钨钼熔点都不反应。
Mo能在1000℃左右吸收少量氢形成固溶体。
常温下W在任意浓度的盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸和王水中都是稳定的。
常温下W与碱溶液不发生反应,但在氧化剂（如KNO3）存在下高温熔融，则W与碱剧烈反应生成钨酸盐。
常温下Mo在盐酸、硫酸、氢氟酸中稳定，在硝酸和王水中能缓慢溶解。
HF+HNO3混合酸中迅速溶解。
在HNO3：H2SO4：H2O= 5 : 3 : 1（体积比）的混合酸中可作为Mo的溶解剂，而W则不溶。
在热碱溶液中Mo缓慢被腐蚀。
WO3（黄色粉末）和MoO3（略带浅绿色的白色粉末）均为酸性氧化物，能溶于碱或氨水生成相应的钨酸盐或钼酸盐800~900℃都能被氢还原为W或Mo高于800℃左右都能显著升华*WO3不溶于HF以外的所有无机酸*MoO3除溶于HF，在HCl和H2SO4中亦能少量溶解钨酸H2WO4和钼酸H2MoO4*钨酸在水中和HCl中的溶解度大大小于钼酸（→可以从钨酸中除去部分钼）S（H2WO4）<<s（h2moo4）< p="">仲钨酸盐APT 分子式5(NH4)2O·12WO3·nH2O 在水中S小温度低于50℃，则n=11 针状结晶温度高于50℃，则n=5，片状结晶将（NH4）WO4溶液蒸发、或用酸中和或冷冻均可得到仲钨酸铵结晶化合物用途W 高比重合金（W 90~95%）主要用于制造陀螺仪转子、飞机操纵舵的配重、火箭发动机喷管、防辐射物质的安全屏、装放射性物质的容器Mo 二硫化钼可用作固体润滑剂，二硒化钼亦可固体润滑剂冶炼原料W 黑钨矿：（Fe，Mn）WO4 白钨矿：CaWO4Mo 辉钼矿：MoS2W矿物原料分解方法1.苏打高压浸出法（白钨矿、黑钨矿）√2.苛性钠浸出法（黑钨精矿、黑白钨混合精矿、白钨精矿）√3.苏打高温烧结—水浸法4.酸分解法（主要对白钨精矿）√苏打高压浸出白钨矿：CaWO4 + Na2CO3 = Na2WO4 + CaCO3黑钨矿：（Fe、Mn）WO4 + Na2CO3 =Na2WO4 +（Fe、Mn）CO3作业条件下FeCO3水解：FeCO3 + H2O = FeO + H2CO3有氧化剂存在条件下：FeO + 1/2 O2 = Fe2O33MnCO3 + 1/2O2 = Mn3O4 + 3CO2苛性钠浸出黑钨矿：（Fe、Mn）WO4 + 2NaOH = Na2WO4 + Fe（OH）2（或Mn(OH)2）+ H2O Fe(OH)2进一步水解：Fe(OH)2=FeO + H2O白钨矿：CaWO4 + 2NaOH = Ca(OH)2 + Na2WO4酸分解法白钨矿：CaWO4 + 2HCl = H2WO4 + CaCl2黑钨矿：（Fe、Mn）WO4 + 2HCl = H2WO4 + FeCl2 （或MnCl2）钨的二次金属回收①直接粉碎回收（1.冷气流2.热脆法3.锌溶法）②溶掉粘结相----钴，再粉碎回收WC（1.酸浸研磨法2.电溶解法）③化学法回收（废合金氧化→氧化物→冶炼回收）纯钨化合物制取工业上净化粗钨酸钠以生产村三氧化钨或APT的主要方法①化学净化法②萃取法③离子交换法化学净化法*（净化除P、As、Si、F）1.除Si Na2SiO3 + HCl (或H2SO4) = H2SiO3(偏硅酸) + 2NaCl (或Na2SO4)（需加少量絮凝剂，防止形成硅态胶）2.除P、As、F 水溶液中发生电离反应H3PO4 = H+ + H2PO-4 (As也有类似形态)在一定条件下加入Mg2+ 使P、As、F成镁盐沉淀，或者在铵根离子存在下，P、As成铵镁盐沉淀。
稀土冶金学总结
1稀有金属元素：由17种金属元素构成镧系15种（铈组【轻Re】：La57 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd64 钇组【重Re 】Tb65 Dy Ho Er Yb Lu Tm71 Sc21钪Y39钇2最外层电子结构3S23P63D14S2 (n-1)S2（n-1）P6(n-1)d（0,1）nS23.4f电子亚层（区分Re的基础）镧系15种有另两个无4.+4 Ce Pr Tb +2Sm Eu Yb5镧系收缩原子半径，离子半径随着原子序数增加，整体上减小的现象。
原因：4f电子亚层电子云分布较为分散，对核电荷数屏蔽作用不完全，随原子序数增大，且向内收缩，使离子，原子半径出现收缩现象。
特点：a离子半径比原子半径收缩更加明显r离子=21.1Pm，r原子=14.7Pm b离子半径单调递减，原子半径整体趋于收缩c谷峰效应：镧系原子半径在Ce出现谷，在Eu和Yb出现峰d钆段效应：镧系离子半径在+3时，Gd处出现微小不连续，但整体仍单调递减。
6Re元素的物理性质啊a单质元素的颜色：绝大多数为灰色，Pr Nd 略带黄色b晶体结构：面心立方，体心立方，密排六方（Y）c熔点700-1600沸点1400-3500 d热中子捕获能力很强e可塑性20-30布氏硬度f导电性很差g磁性Re为顺磁性Gd Dy Ho为铁磁性h光学性能：可以激发或吸收紫外200nm 可见400-760nm 红外10006化学性质：a金属活泼性钪增钇增镧减镥b燃点300以下c化学反应：非金属O（Re2O3 ReO2 CeO2 Pr6O11 4PrO2PrO3 Tb4O7 2TbO2 Tb2O3) S(Re2S3 Re2S4 ReS) N C(ReC2可固溶在金属中ReN) H(ReHx储H材料)等绝大多数金属（绝大多数金属生成金属间化合物或金属合金，与Ga形成不互溶体系，与W,Mo不发生反应）卤素（ReX3，CeX4，SmX2，EuX2，分解成Re和X2，ReX+H2O= ReOx+Hx）溶于酸但不与碱反应7氧化物a制备：Re元素直接氧化灼烧Re（OH）3或其盐类800-900 b性质不溶于水，溶于无机酸，生成相应价态的盐。
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稀有金属生产的主要阶段○1精矿分解：就是利用化学试剂将这种稳定化合物破花，病使稀有金属与伴生元素初步分离○2纯化合物的制取：一方面包括除去有害杂质，另一方面包括将共生的各种性质相近的稀有金属相互分离○3金属生产：即用还原法，电解法从上述纯化合物
44
被树脂吸附○淋洗：
OH-对树脂的亲和力比Aso43-和SiO43-等杂质的大，故利用Cl-或OH-的溶液可将树脂上与WO42-
2-Cl-溶液接触，则Cl-将被吸附的WO42-浸出渣的处理方法：○1苏打烧结法：700-750O
2424
溶于水，过滤除去渣后，滤液中加Fe3+，使钼成为钼酸铁沉淀，再从沉淀中用NH4OH浸出回收钼○2苏打高压浸出法：原理与钨精矿的苏打高压浸出法相似，浸出温度180~200，相应的压力1.2~1.5MPa○3酸分解
WO3还原为WO2.9的阶段中，颗粒的外形不发生改变，一
3 2.9
晶粒，并出现一些裂纹，温度为750左右，WO2.9还原为WO2，晶粒中裂纹和微孔隙增加，在WO2.9晶体中产生许多WO2晶核，晶核长大，WO2.9变为WO2颗粒聚集体，WO2还原为五分的过程中不发生形貌变化。
20~50mm料层，800度左右，WO3过程经历WO2.72阶段，WO2.72
集成球形。
球状聚集体中产生WO2核心三氧化钨还原过程中颗粒长大机制○氧化钨水合物的挥发与沉积：600
WO x.·nH2O，它们挥发后再在其他颗粒上被还原，因而使其它颗粒长大○2氧化还原反应：由于颗粒钨粉的比表面积大，表面能大，因此H2—H2O系统中它被氧化所需的水蒸气分压比粗颗粒钨粉小，它在较小的水蒸气分压下也可氧化成WO2.·nH2O，WO2.72·nH2O，这
使之进一步长大，而细颗粒则逐步消失。
粗四氯化钛精制除杂的方法○1比四氯化钛沸点高的杂质：蒸馏法除去○2比四氯化钛沸点低的用精馏法除去○铜丝除钒法，增湿的木炭和食盐除去
6~8mol/L达到最大值后开始缓慢下降○2原液钽铌增加比：在一定的酸浓度和相比下，
950
蒸馏冷凝物可回收镁氯化镁经熔盐电解回收镁氯气
800~1000
2
1TiCl
4
镁还原法/钠还原法○2氯化物的熔盐电解法：700~800
4反应使TiCl4溶解于电解质中，利
2+K+Na+等离子析出电位条件下，在阴极上得到金属钛。
生成钛白的方法：○1硫酸法：以钛铁精矿为原料，在160~200度下进行酸32SO4=TiSO4+FeSO4+2H2O ，Fe2O3+H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O以硫酸盐形式进入溶液中的Fe以Fe2+ Fe3+存在，要加铁屑使Fe3+还原成Fe2+，后将温度将至15度可使Fe2+呈铁绿矾结晶被除去，向除铁后的溶液中加水和晶种，可水解沉淀出偏钛酸，沉淀经漂洗后在回转窑干燥，煅烧后得到TiO2（方法简单、设备简单、投资少、产出副产物废酸）○2氯化氧化法：以金红石为原料，首先进行氯化反应，
生成TiCl4，经精制后得到纯TiCl4氧化过程在1300度下进行TiCl4+O2=TiO2+2Cl2，加入一定量AlCl3可优先氧化成Al2O3，作为TiO2籽晶，促使其往金红石型TiO2转变（投资大、技术高、无三废、生产能力大、质量好）
1从钨矿物原料制取金属钨需经过钨矿物分解、纯钨化合物制取、金属钨制取2工业上净化粗钨酸钠溶液以生产纯三氧化钨或APT的主要方法：化学净化法、萃取法、离子交换法3三氧化钨氢还原法生产金属钨中间经历低价态氧化物4钛铁精矿预处理方法：火法和湿法、氧化焙烧和还原焙烧5将钛铁精矿经行还原熔炼，加碳是为了使钛铁矿选择性还原出铁6工业上制取钛白粉的方法有：硫酸法、氯化还原法7用金属镁还原四氯化钛，得到以金属镁为主，且含有相当数量MgCl2和过剩还原剂镁的还原产物8镁热还原的产物经真空蒸馏法除去MgCl2和镁，得到海绵钛砣，经破碎、分选、检验、合批、包装，即为成品海绵钛10钽铌混合氯化物采取精馏法分离11工业上处理钽铌精矿的方法主要有氢氟酸分解法、氯化法、碱熔合法和硫酸分解法等
影响钽铌萃取分离过程的主要因素有氢氟酸浓度和硫酸浓度，原液钽铌浓度和钽铌比钽铌萃取分离过程由矿浆萃取段、酸洗萃取段、反铌提钽段、反钽段、精制有机段等组成
○1矿浆萃取段：其目的是在一定的氢氟酸和硫酸浓度下，将钽铌共萃取到有机相中，而杂质留在水相中○2酸洗萃取段：利用酸洗剂将经狂降萃取后所得的有机相中的杂质，酸洗剂为硫酸溶液○3反铌提钽段：反铌段将酸洗后的有机相中的铌反萃到水中，提钽段是将从反铌段过来的水相与萃取剂逆流接触，将进入铌液中的少量钽萃取到有机相，获得纯铌水溶液○4反钽段：用钽反萃剂将钽完全反萃到水相中，获得纯钽水溶液○5精制有机段。