物理方法如区域熔炼熔析精炼
炉外精炼工艺技术
炉外精炼工艺技术炉外精炼是一种金属冶炼过程中常用的工艺技术,其目的是提高金属的纯度和质量。
相比于传统的炉内冶炼方法,炉外精炼技术更为高效、环保和灵活。
炉外精炼的基本原理是通过物理、化学和机械作用,将金属中的杂质和其他不纯物质去除,从而使金属变得更加纯净。
这种工艺技术可以应用在各种金属冶炼中,如钢铁冶炼、铝冶炼、铜冶炼等。
常见的炉外精炼方法包括真空处理、气体精炼和湿法精炼等。
真空处理是指在高真空环境中对金属进行处理,通过排除气体和其他杂质,从而提高金属的纯度。
气体精炼则利用特定气体(如氢气)与金属中的杂质发生反应,形成易挥发的化合物,从而将杂质从金属中分离出来。
湿法精炼则是利用溶剂、酸、碱等化学试剂,通过溶解和沉淀的过程,将杂质从金属中去除。
炉外精炼技术的应用使得金属冶炼过程更加灵活。
传统的炉内冶炼方法往往需要针对特定金属和合金开发相应的冶炼设备,而炉外精炼技术则可以适应多种金属的冶炼需求。
此外,炉外精炼还可以对金属进行组分调整,以满足不同规格和要求的产品生产。
与此同时,炉外精炼技术也有助于改善金属产品的质量。
通过去除杂质和其他不纯物质,金属的机械性能、化学性质和物理性能都能得到提高,从而使得金属产品更加耐用和可靠。
除了提高金属产品的质量外,炉外精炼技术还可以减少环境污染。
传统的炉内冶炼方法往往会产生大量的废气、废水和废渣,对环境造成严重的污染。
而炉外精炼技术则通过控制冶炼过程中的气体、液体和固体排放,使得废气减少、废水得到处理和回收、废渣变废为宝,从而实现了资源的循环利用和环境保护。
总之,炉外精炼工艺技术是一种高效、环保和灵活的金属冶炼方法。
它通过利用物理、化学和机械作用,对金属中的杂质和其他不纯物质进行去除,从而提高金属的纯度和质量。
这种技术的应用不仅可以改善金属产品的质量,还可以减少环境污染,实现资源的循环利用。
炉外精炼工艺技术是金属冶炼领域中的一项重要技术手段,它能够在金属冶炼过程中去除杂质和不纯物质,提高金属的纯度和质量。
金属冶炼中的精炼与纯化技术
真空法
真空法是一种在真空环境下进行金属冶炼的精炼技术,通过降低压力和升高温度,使杂质挥发或与纯 金属分离。
真空法常用于高熔点金属如钛、锆、铌等的冶炼。在真空环境下,降低压力可以使得杂质气体更容易 挥发,同时升高温度可以促进杂质与纯金属之间的化学反应,使杂质被去除。真空法的优点是能够获 得高纯度的金属,但工艺复杂、能耗高,且需要高度密封的设备和严格的真空环境控制。
铸锭或铸件
将处理后的金属液浇注成锭或 铸造成所需形状的零件。
金属冶炼中的精炼与纯化技术的重要性
提高产品质量
通过精炼与纯化技术,可以去除金属中的杂质,提高产品 的纯度和质量,满足不同领域的需求。
节约资源
在金属冶炼过程中,充分利用精炼与纯化技术,可以减少 废料的产生,节约资源和能源,降低生产成本。
增强产品性能
01
02
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提纯
通过纯化技术将有色金属 中的杂质降低到最低限度 ,提高金属的导电性、耐 腐蚀性和延展性。
合金制备
在有色金属工业中,精炼 与纯化技术用于制备各种 合金,以满足不同领域的 需求。
循环利用
对废旧有色金属进行回收 和再利用,通过精炼与纯 化技术提取有价值的金属 元素。
精炼与纯化技术的未来发展与挑战
技术创新
随着科学技术的不断进步,精炼与纯化技术将不断创新和完善, 提高金属产品的质量和性能。
环保要求
在可持续发展背景下,精炼与纯化技术需要更加注重环保和资源循 环利用,降低能耗和减少排放。
市场竞争
面对激烈的市场竞争,精炼与纯化技术需要不断提高生产效率和降 低成本,以保持竞争优势。
05
结论
精炼与纯化技术在金属冶炼中的地位和作用
目的
金属冶炼的主要目的是为了获得高纯度、高质量的金属 或合金,以满足工业、科技、军事等领域的需要。
铝合金液熔体处理精练法(完整版)实用资料
铝合金液熔体处理精练法(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑完整版实用资料,欢迎下载)职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库《铝合金铸件铸造技术》课程教案铝合金液熔体处理—精炼法制作人:张保林陕西工业职业技术学院铝合金液熔体处理一、铝合金液的精炼处理概述铝合金熔体的净化是获得优质铸件的前提。
由于原材料和在熔炼、转送、浇铸过程中的吸气、氧化,铝合金液很容易受到溶解的氢、非金属夹杂物和多余的碱或碱土金属的污染,使浇注的铸件容易产生针孔、气孔、疏松、夹杂物等缺陷,并对铸件的力学性能、抗腐蚀性、气密性、阳极氧化性能及外观质量产生较大的损害。
因此,在浇铸前必须对其进行精炼净化,除气排夹杂物,以提高合金液的纯净度。
铝合金液的精炼方法很多,根据精炼机理,可分为吸附法和非吸附法两大类。
二、吸附精炼法吸附精炼法是依靠精炼剂产生的吸附作用达到除去氧化夹杂和气体的目的。
精炼作用仅发生在吸附界面上,不能对全部铝液发生作用,效果受到限制。
具体又分为浮游法和过滤法两种。
(1)浮游法浮游法的原理是向铝液中通入惰性气体(通常为氮、氩或加入盐类所产生的气体)产生大量的气泡,由于气泡中氢的分压为零,因此借助于铝液和气泡中氢分压之差氢便不断扩散进入气泡并上浮逸出液面。
与此同时,由于浸润性的差异,铝液中的夹杂物能被吸附在与之接触的气泡上,随之上浮而排除,从而达到除氢排夹杂的目的。
根据精炼剂的不同,浮游法分为通氮法、通氩法、通氯法和氯盐精炼法等。
①通氮精炼氮气价格便宜,常用于精炼铝合金,如图1所示。
但它存在的不足处是:为防止大量氮化物夹杂(如AlN、Mg3N2等)的形成,处理温度较低(700~730℃),从而限制了氢的扩散能力。
实验结果表明,在大气压下熔炼时氮气气泡只能吸入约为本身容0.1积氢,精炼效果受一定影响。
氮气纯度要求高,含有微量氧和水分会极大地降低精炼效果,有资料表明,含氧量为0.5%即可使除气效果降低40%。
②通氩精炼精炼温度可提高到760℃,有利于增强氢的扩散能力。
冶炼金属的方法归纳
冶炼金属的方法归纳公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-冶炼金属的方法归纳王志荣冶炼金属是从矿石中提取金属单质的过程,除物理方法外,金属的冶炼都是使金属从化合态转化为游离态的化学过程。
根据金属的化学活动性不同,工业上冶炼金属一般有以下几种方法:一. 物理方法用于提取最不活泼的金属。
Au、Pt等金属在自然界中主要以单质形式存在,可用物理方法分离得到。
如“沙土淘金”就是利用水冲洗沙子,将沙土冲走,剩下密度很大的金砂,再进一步分离便可得到金属金(Au)。
二. 化学方法绝大多数金属均用化学法提取。
这些金属冶炼的本质是用还原剂使矿石发生还原反应(或加热使金属元素还原),具体有以下三种:1. 电解法该法适合冶炼金属活动性很强的金属,因为这类金属不能用一般的还原剂使其从化合物中还原出来,只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
对于某些不活泼金属,如铜、银等,也常用电解其盐溶液的方法进行精炼。
如电解精炼铜,用硫酸铜(或氯化铜)溶液作为电解液,粗铜(含锌、铁、镍、银、金等杂质)铜板作为阳极,用纯铜薄钢板作为阴极。
总反应:2. 热还原法该法可冶炼较活泼的金属,碳、一氧化碳、氢气、活泼金属等是常用的还原剂。
(1)用碳作还原剂(火法冶金)(缺点:易混入杂质,污染大)(2)氢气作还原剂(优点:得到的金属较纯,污染小,但价格较贵)(3)用一氧化碳作还原剂(缺点:有污染)(4)用比较活泼的金属作还原剂(缺点:易形成合金)(铝热反应)3. 热分解法有些金属仅用加热的方法就可以从矿石中得到,用该法可冶炼某些不活泼金属。
如工业上用焙烧辰砂矿(HgS)的方法制取汞:受热分解均可得到Hg和Ag:从矿石中提炼金属一般要经过三个步骤:(1)矿石的富集;(2)冶炼;(3)精炼。
金属冶炼的方法与金属的活动性顺序有相关性,即:。
冶金原理讲授教学大纲
冶金原理教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程系冶金专业的主业课程。
本课程是在无机化学、物理化学和冶金概论的基础上进行的。
通过学习,使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法,为今后的专业学习和工作实践奠定基础。
二、课程的基本要求1、了解重要基本概念和基本原理的定义和含义;2、能运用所学的理论对基本冶金过程进行定性、定量分析;3、能够初步解决具体的研究问题;4、不要背诵公式定理,而要在理解的基础上学会灵活运用。
各章的基本要求:1.冶金熔体a.冶金熔体的基本概念和特点;三元相图相平衡(初晶面,划分三角形,平衡线、平衡点的性质,冷却过程分析,等温截面图)。
要求能够熟练的进行冷却过程分析,会根据相图选择合理的熔体成分;b.了解各种冶金熔体的结构理论,特别是对于冶金炉渣,要求会应用所学的理论解释相关现象;c.了解冶金熔体的物理化学性质及其变化规律,能够使用公式进行简单的计算,以及正确的查图都区有关参数;d.掌握熔渣的酸碱性、氧化性的表示方法,会用来初步分析问题;了解渣与金属间的反应;e.会读图获取熔体的热力学参数。
2.热力学基础a.了解热力学的性质和应用,严格与动力学相区分;b.掌握吉布斯自由能图的构筑和应用方法、图中线的斜率的变化规律,会计算化合物的分解压。
c.掌握绘制热力学平衡的方法,能够熟练的绘制Me-O系、Me-O-S系的平衡图、电势-pH图,会举一反三建立其他体系的平衡图如Me-Cl-O系的平衡图等;并能用来初步解决具体问题,如解释冶金现象、选择工艺条件等;d.掌握碳的燃烧反应特别是布多尔反应的平衡关系,掌握氢的燃烧反应及C-H-O系的平衡,会进行平衡计算并建立变价金属氧化物用CO和H2、C还原的平衡图;明确熔渣中金属氧化物的还原的对比关系;理解真空还原、金属热还原的原理;e.掌握不同标准状态的换算关系,并会运用活度进行精炼的平衡计算,了解熔析精炼、区域熔炼的原理。
10高温分离提纯过程
四、火法精炼的基本体系
— 根据精炼中平衡共存的相态种类的不同 —
精炼体系
精炼原理
举例
金属–金属
物理变化 熔析精炼、区域精炼
金属–气体
物理变化 蒸馏精炼、真空精炼
金属–炉渣
化学变化 氧化精炼、硫化精炼
五、火法精炼方法
◆ 化学法 基于杂质与主金属化学性质的不同,加 入某种反应剂使之形成某种难溶于金属 的化合物析出或造渣。
铜、铁 铜、铁 铜、铁
银 铋 砷、锑 硫
3[A] + [Sb2S3] = 3AS(s) + 2Sb(l) [A] + [PbS] = AS(s) + Pb(l) [A] + [SnS] = AS(s) + Sn(l) 2[Ag] + 3[Zn] = Ag2Zn3(s) 2[Bi] + 3[Ca] = Bi2Ca3(s) [As] + [Al] = AlAs(s) CaO(s) + [S] = CaS(s) + [O]
[A] + (MeO) = (AO) + Me (反应10-2)
K (104)
a(AO)
/(a[A]
a(MeO))
(式10-2)
(1)熔渣中各组分以纯物质为标准态,金属中杂质以符合亨利定律质
量浓度为 1%的溶液为标准态(钢铁冶金常用)
(a)以渣中氧化物为氧化剂
将式 10-2 改写成:
K (102)
[A] + (MeO) = (AO) + Me (反应10-2)
3、MeO扩散溶解于主金属中并建立平衡,后者再将 [A]氧化:
2[Me] + 2[O] 2(MeO) (反应10-3)
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的火法精炼16h
5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯自 由能变化
◆ 在氧化精炼条件下,杂质元素及氧都是作为溶质处于主金 属的熔体(溶液)中;
◆ 在研究熔体(溶液)中的化学反应时,其溶质的标准态不 一定采用纯物质;
◆ 为研究熔体中化学反应的热力学,须计算在指定标准状态 下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化rGθ: [A] + [O] = AO [A],[O] ——金属熔体中的A和氧
注:表中 [ ] 表示溶于主金属中物质,如 [A] 表示溶于金属中的杂质A; ( ) 表示熔渣形态,如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
5.2 氧化精炼
5.2.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化 反应的机制
5.2.2 金属熔体中元素氧化反应的标 准吉布斯自由能变化
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
◆ 在给定的标准状态下, rGθ–T 线位于主金属氧化物的 rGθ–T 线以下的元素,都能被主金属氧化物氧化。 如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。
◆ 在生成的氧化物均为纯物质(活度为1)的情况下,铁液 中rGθ–T 线位置愈低的元素愈易被氧化除去; ✓ 当有多种杂质同时存在时,则位置低者将优先氧化;
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同,因而粗金
属蒸发过程中,其易蒸发的组份将主要进入
气相,与难蒸发组分分离——蒸馏精炼。
第二篇火法冶金原理第5章粗金属的 火法精炼16h
精炼方法物理变化
蒸馏精炼
物理变化
氧化、硫化、氯化精炼
化学变化
添加碱金属或碱土金属化合物的精炼
化学变化
利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反 应的精炼
物理处理法工作方式
物理处理法工作方式
物理处理法是一种通过物理过程来处理或改变物质性质的方法。
这种方法通常涉及到力、热、光、电、磁等物理因素的应用。
以下是一些常见的物理处理法的工作方式:
1. 热处理:这是一种通过加热和冷却来改变材料性质的方法。
例如,淬火可以使钢变得更硬,而退火则可以消除钢的内应力。
2. 冷冻处理:这是一种通过降低温度来改变物质性质的方法。
例如,冷冻干燥可以去除物质中的水分,而冷冻粉碎则可以将物质破碎成更小的颗粒。
3. 辐射处理:这是一种通过使用电磁波(如紫外线、X射线)或粒子束(如电子束)来改变物质性质的方法。
例如,辐射灭菌可以杀死微生物,而辐射交联则可以改善聚合物的性质。
4. 压力处理:这是一种通过施加压力来改变物质性质的方法。
例如,压缩可以使气体液化,而高压处理则可以提高食物的保质期。
5. 磁力处理:这是一种通过使用磁场来改变物质性质的方法。
例如,磁分离可以用于提取磁性物质,而磁控溅射则可以用于制造薄膜。
6. 电化学处理:这是一种通过使用电流来改变物质性质的方法。
例如,电解可以用于提取金属,而电抛光则可以用于提高表面的光洁度。
以上就是一些常见的物理处理法的工作方式,具体的应用需要根
据物质的性质和处理的目标来确定。
浅谈初中化学中物质的提纯和分离
浅谈初中化学中物质的提纯和分离作者:徐海兵来源:《中学化学》2015年第10期物质的分离是指将混合物里的几种物质分开,得到几种较纯净的物质。
而物质的提纯是利用被提纯物质与杂质的性质不同,选择适当的实验手段将杂质除去。
物质的分离和提纯目的不同,但在实验操作上,大多需要一些相同的方法。
在初中化学实验中一般分为物理方法和化学方法两大类。
一、物理方法物理方法包括过滤法、降温结晶法、蒸发结晶法等。
初中要求对上述方法达到理解其原理、应用范围、实验操作过程和了解主要仪器的目标。
1.过滤法适用于固、液混合物的分离和提纯,且固体不溶于液体。
例如粗盐的提纯。
2.降温结晶法适用于两种物质在水中溶解度随温度变化差异较大的混合物的分离和提纯。
例如硝酸钾中含有少量食盐的分离。
; ;3.蒸发结晶法适用于固体物质在水中溶解度随温度变化不大的混合物的分离和提纯。
例如从食盐溶液中回收氯化钠晶体。
二、化学方法一般分为转化法、吸收法、溶解法、沉淀法、气化法、加热法、置换法等。
运用上述方法时一般遵循下列四项原则。
(1)在提纯的过程中,不能引入新的杂质,不减少被提纯物质的量。
(2)在提纯过程中,尽量使杂质转化为被提纯的物质。
(3)在提纯过程中,如生成新杂质,此杂质应易与被提纯物质分离开。
(4)在分离过程中,若选用的试剂将被分离的物质转化为其他物质,应采取适当方法将中间物质转化为被分离的物质。
1.转化法就是将混合物中的杂质与某种试剂反应生成被提纯的物质。
例如,一氧化碳中混有少量的二氧化碳气体,可将混合气体通过红热的炭层,使二氧化碳转化为一氧化碳。
2.吸收法若气体混合物中的杂质能与某种试剂反应(即被吸收),可将混合气体通过盛有该试剂的吸气瓶,再经干燥后即可把杂质除去。
例如,上述例子中一氧化碳中混有少量的二氧化碳气体,可将混合气体先后通过盛有NaOH溶液和浓硫酸的洗气瓶,从而得到纯净的一氧化碳。
CO2+2NaOHNa2CO3↓+H2O3.溶解法此法是指混合物中的杂质能与某种试剂反应而被溶解掉,被提纯的物质不反应,然后再采取适当的措施(如过滤、洗涤、干燥)而把杂质除去。
金属冶炼过程中的溶质偏析与金属精炼
未来金属精炼技术将更加注重环保和可持续性,以实现金属工业的 绿色发展。
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目的
满足工业和科技发展对金属材料 的需求,提高金属材料的性能, 促进经济发展和科技进步。
金属冶炼的基本原理
化学反应原理
通过高温还原、氧化、氯化等化学反 应,将矿石中的有价金属元素转化为 金属单质或合金。
物理分离原理
利用不同金属元素在熔融态下的密度 、熔点、蒸汽压等物理性质的差异, 采用重选、浮选、磁选等方法将它们 分离出来。
将合金浇铸成锭,进 行轧制、拉伸等加工 ,制成最终产品。
02
溶质偏析的原理与影响
溶质偏析的定义
溶质偏析
指在金属冶炼过程中,由于熔融金属的各部分之间存在浓度差异,导致溶质在金属内部产生不均匀分布的现象。
溶质偏析的形成
由于金属熔体中存在温度梯度、流动速度和化学位梯度等因素,导致溶质在金属内部产生迁移,最终形成溶质偏 析。
现状
目前,金属精炼技术已经取得了长足的进步,但仍存在一些问题,如溶质偏析 、杂质去除不完全、能耗高等。
问题
主要问题包括技术复杂度高、设备成本高、操作难度大、环保要求不达标等。
金属精炼技术的发展趋势
高效化
为了提高金属精炼的效率和降低 能耗,研究者们正在不断探索新
的精炼技术和设备。
环保化
随着环保意识的提高,金属精炼技 术也正朝着更加环保的方向发展, 如开发低污染或无污染的精炼技术 和设备。
溶质偏析的原理
温度梯度引起的溶质迁移
金属熔体中温度分布不均匀,导致溶质在温 度梯度作用下发生迁移,形成溶质偏析。
流动速度引起的溶质迁移
金属熔体中的流动速度分布不均匀,导致溶质在流 动速度作用下发生迁移,形成溶质偏析。
金属冶炼中的学习方法与知识更新
观察实验现象:在实验过程中,仔 细观察实验现象,记录实验数据, 以便进行分析和总结。
学习金属冶炼过程中的安全注意事项
严格遵守操作规程,穿戴好防护用品 定期检查设备,确保安全可靠 注意火源管理,防止火灾事故发生 遵循环保要求,减少对环境的污染
03 金属冶炼知识更新
金属冶炼新技术的发展趋势
绿色冶炼技术:减少环境污染,提高资源利用率 智能化冶炼技术:提高生产效率,降低人工成本 纳米冶炼技术:提高材料性能,拓展应用领域 复合冶炼技术:实现多种金属的复合,提高材料性能
金属冶炼中的学习方 法与知识更新
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汇报人:
目录 /目录
01
金属冶炼基础 知识
02
金属冶炼中的 学习方法
03
金属冶炼知识 更新
01 金属冶炼基础知识
金属冶炼原理
冶炼过程:矿石经过破碎、 磨矿、选矿、冶炼等过程, 最终得到金属
冶炼方法:包括火法冶炼、 湿法冶炼、电冶炼等
冶炼设备:包括熔炉、反 应器、电解槽等
金属冶炼新工艺的应用
电弧炉炼钢:提高生产效率,降低能耗
连续铸造:提高产品质量,降低生产成 本
真空冶金:提高金属纯度,减少杂质
粉末冶金:提高材料性能,降低生产成 本
快速凝固技术:提高材料性能,降低生 产成本
3D打印技术:提高生产效率,降低生产 成本
金属冶炼新材料的研发
研发目标:提高金属冶炼效率、 降低成本、提高产品质量
提高金属冶炼技术水平, 促进产业发展
满足市场需求,提高产品 质量和附加值
推动科技进步,增强企业 核心竞争力
促进就业,增加经济收入
学习金属冶炼的方法和技巧
掌握基础知识:了解金属的物理和化学性质,以及冶炼的基本原理。 实践操作:通过实验和实际操作,加深对理论知识的理解,提高技能水平。
物理除杂的两种方法
物理除杂的两种方法
1.物理方法
(1)过滤:适用于固体与液体混合物的分离,可溶性固体与不溶性固体混合物的分离。
如:粗盐提纯。
(2)结晶:
①蒸发:适用分离溶质与溶剂,除去可挥发的杂质,从含有HCl的NaCl 溶液中分离出固体NaCl。
②降温:可溶性固体溶质的溶解度受温度影响大小不同,从含NaCl 杂质的KNO3中提纯KNO3。
2.化学方法
(1)转化法:将固、液、气体中的杂质转化为被提纯物质。
(2)沉淀法:将杂质转变为沉淀而除去。
(3)气化法:将固、液体中的杂质转变为气体而除去。
(4)加热法:杂质受热易分解,通过加热将杂质除去。
(5)溶解法:将固体中的杂质转变为可溶物而除去。
(6)置换法:类似于转化法,选用合适的试剂将杂质置换出来而除去。
新版粤教版九年级化学下册 6.3 金属常见冶炼方法素材
金属常见冶炼方法一、电解法金属活动顺序表中金属的冶炼如:(熔融)(熔融)[生成的O2与阳极炭棒反应生成CO、CO2,所以应不断补充阳极炭棒,冰晶石()为助熔剂。
]二、热还原法金属活动顺序表中金属的冶炼。
(1)用作还原剂(制很纯的还原性铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火球”。
)(2)用C(焦炭、木炭)、CO作还原剂。
如:(我国是世界上冶炼锌最早的国家,明朝宋应星在《天工开物》一书中有记载)(3)作还原剂(铝热剂)冶炼难熔的金属(4)用等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。
(熔融)(熔融)钛是银白色金属,质轻和机械性能良好,耐腐蚀性强,广泛应用于化学工业、石油工业、近代航空、宇航、以及水艇制造中,被称为“空中金属”、“海洋金属”、“陆地金属”。
医学上利用它的亲生物性和人骨的密度相近,用钛板、钛螺丝钉制作人工关节、人工骨,很容易和人体肌肉长在一起。
所以又被称为“亲生物金属”。
钛的合金(如钛镍合金)具有“记忆”能力,可记住某个特定温度下的形状,只要复回这个温度,就会恢复到这个温度下的形状,又被称为“记忆金属”。
此外,钛还可制取超导材料,美国生产的超导材料中的90%是用钛铌合金制造的。
由于钛在未来科技发展中的前景广阔,又有“未来金属”之称。
三、加热法等不活泼金属的冶炼,可用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法。
如:唐代李白的秋浦歌:炉火照天地,红星乱紫烟。
郝郎明月夜,歌曲动川寒。
秋浦:在今安徽省池洲市西,当时产银、铜。
郝郎指冶炼工人。
四、物理提取在自然界中存在,其密度很大,用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质,便可得。
刘禹锡的浪淘沙:日照澄洲江雾开,淘金女伴满江隈。
美人首饰侯王印,尽是沙中浪底来。
(隈:水转弯的地方)五、湿法冶金即利用溶液中发生的化学反应(如置换、氧化还原、中和、水解等),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。
如金、银的工业冶炼:六、金属冶炼方法记忆(按金属活动性顺序)2020年中考化学模拟试卷一、选择题1.水是生命之源,下列关于水的说法正确的是A.生活中可用煮沸的方法降低水的硬度B.活性炭的吸附作用可以使海水转化为淡水C.自来水可以尽情地使用D.水能溶解所有的物质,是一种良好的溶剂2.下列有关实验设计方案或实验事实的叙述错误的是()A.打开盛有浓盐酸的试剂瓶瓶盖,瓶口上方出现大量白雾B.红磷在空气中燃烧产生大量的白烟C.用干燥的红色石蕊试纸检验氨气时,试纸会变为蓝色D.向氯化钙溶液中通入二氧化碳不会出现大量白色沉淀3.下列探究实验应用的方法与其他三个不同的是()A.探究影响铁生锈的因素B.探究影响压力作用效果的因素C.探究平面镜成像规律D.探究物质燃烧的条件4.归纳法是学习化学的一种重要方法。
合金熔化与精炼6
铸 钢
材冶学院:张国志
70 万 千 瓦 水 轮 机 转 轮 430 吨
14
不锈钢叶轮
缸
体
小 型 铸 钢 件
.
小 型 铸 钢 件
.
铸钢ห้องสมุดไป่ตู้熔炼概述
目的:1.熔化,过热; 2.调整成分,C;Si;Mn;Cr;Mo;合金元素达到设计的含量; 3.去除杂质元素:S;P;O 4.去除夹杂物,气体,净化钢液. 炼钢的设备;平炉; 转炉; 电弧炉; 感应电炉(中频) 转炉(1856年BSM):产量大,速度快,20~40分钟,主要用 与钢厂铸锭连铸用,铸件生产不用. 平炉(1864年):量大(100吨),速度慢,适合于重型铸件. 中频感应炉:中小型铸钢件主要用中频感应炉熔炼,(容 量几百公斤~几十吨),也有用60吨的浇注100吨以上的大件. 电弧炉(1899年):石墨电极之间放电产生高温电弧,使 钢熔化.(超高功率,VHP,1964年). (三相电弧炉);(直流电弧炉1985年);按炉衬又分为:酸性电 弧炉;和碱性电弧炉.
不同的含C和Cr量,平衡的温度也不同。 含C一定,温度高,平衡的Cr量也越高; 温度一定,含C量越高,平衡的Cr量越高; 吹氧返回法就是利用高温高压吹氧创造高温 条件,从而减少Cr的烧损。 吹氧开始的温度要高,>1600℃。而氧化法只要 求1530 ℃。吹氧的压力1.2~1.5MPA.高温高压, 氧化速度快,快速脱C,温度进一步提高,达到脱C保 Cr的目的.
2.减少合金元素的烧损
用电弧炉和炉外精炼结合炼钢, 合金元素一般在精炼过程 中加入, 在真空和惰性气体的保护下,合金元素烧损极少, 合金元素收得率高, 成分准确,
区域熔炼技术
区域熔炼的影响因素
熔区宽度 在悬浮区熔时,熔区宽度变化有限,对 工艺过程影响不大,一般,熔区的宽度为棒直径 的1/2~1/3为宜。 熔区的移动速度 降低熔区的移动速度,有利于杂 质的扩散,金属纯度的提高;但移动速度过慢, 会导致金属蒸发损失增加。 真空度 保持较高的真空度有利于气体杂质的排出, 但过高的真空度也会引起金属的挥发损失增加。
Байду номын сангаас
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区域熔炼的影响因素
可见,熔区的长度要综合考虑来决定。在实际的 区熔中,最初可用大熔区,后几次用小熔区,这 样的提纯效果比用熔区不变的更好些。此外具有 高熔点和导热不良的材料,较之熔点接近室温而 热导率良好的材料,更易产生狭熔区。Chii-Hong Ho等得出最优的熔区长度随分配系数的增加而增 加,随区熔次数的增加而减小。
一次区域提纯往往不能达到所要求的纯度,提纯 过程需要重复多次或者用一系列的加热器,在一 个锭条上产生多个熔区,让这些熔区在一次操作 中先后通过锭料。经过熔区多次通过以后,区域 纯化的效率将会越来越低,直至溶质的分布达到 一个恒稳状态或极限分布,这就表示所能获得的 最大分离。 极限分布方程可由 表示,其中A和B都是 常数 式中:Co-平均杂质浓度;L-锭长;l-熔区长度。
7
区域熔炼技术原理
由于从熔区右端熔化面熔入的杂质大于左端凝固 面进入固相的杂质而右端又慢慢熔化,则熔区中 的杂质浓度就会随着熔区移动不断增加,相应析 出得固相杂质浓度也增加。 当熔区杂质浓度增加到Ct=Co/K时,进入熔区和 离开熔区杂质是相等的,这样区熔就进入一个浓 度均匀区,直到最后一个熔区中杂质急剧增加, 一次通过后锭料的杂质浓度分布如图2所示。
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区域熔炼的影响因素
熔区温度 熔区温度不宜过低,以免产生熔化不完 全,影响杂质的扩散速度;但也不可过高,否则 将使熔区中部变细,导致线圈对细处耦合不好, 未熔金属粒落于下界面,成为新的晶核。操作过 程中应保持温度平稳,不然可能会使结晶界面产 生多晶。 熔区提纯次数 在区熔速度不变的情况下,通常, 提纯次数增加,金属的纯度提高,当杂质达到极 限分布时,再增加次数则没有意义,而且有些杂 质反而会有增多的趋势,因此必须根据具体情况 而定。
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主 要 内 容
9.2 9.3 9.4 9.5
9.6
9.7
氧化精炼
硫化精炼
3
第九章 粗金属的火法精炼
9.1 粗金属火法精炼的目的、方法及分类
得到尽可能纯的金属; 提取金属中无害的杂质,因它们有使用价值, 如从铅中回收银。
目的
火法精炼的步骤
使均匀的熔融粗金属中产生多相体系(如金属 —渣,金属—金属,金属—气体); 把上述产生的各两相体系用物理方法分离。
第九章
粗金属的火法精炼
1
本章要点
本章介绍了粗金属精炼常用的各种方法及其原理,主要要 点包括: 1. 熔析精炼; 2. 萃取精炼; 3. 区域精炼; 4. 金属蒸馏精炼; 5. 氧化精炼(可参看氧化反应); 6. 硫化精炼(可参看硫化矿冶金);
2
第九章 粗金属的火法精炼
9.1
粗金属火法精炼的目的、方法及分类
精炼方法的分类
物理方法,如区域熔炼、熔析精炼、蒸馏等; 化学方法,如化学萃取、氧化精炼、硫化精炼 、卤化精炼等。
4
第九章 粗金属的火法精炼
9.2 熔析精炼
定 义
定 应 义 用
步Hale Waihona Puke 定骤 义所谓熔析, 是指熔体在熔融 状态或其缓慢冷 却过程中,使液 相或固相分离。 在冷却金属合金 时,除了共晶组 成以外,都会产 生熔析现象。
而乘积0.0156x4.789×65=4.886公斤锌· 吨精炼铅-l。这是非常近 似的残留锌含量(忽视残存的银量并假设锌浓度较小)。故与银发生反 应的锌量为: 0.98 7.775 3 65.4 6.927 公斤 2 107 .9
则精炼除去98%银时所需加入的锌量,即溶液中的残留锌量和与 银反应的锌量之总和为: 4.886十6.927=11.81公斤锌· 吨粗铅-1。实 践中.由于达不到平衡以及银锌化合物活度由于渣壳中铅的存在而小 于1,这些都能使锌的需要量产生差异,因此实际新的需要量稍大于 上述计算的预计值。一般铅中残留的锌含量约为0.6%(重量)或大 约5.5公斤· 吨精铅-1,而总的添加锌量则常常接近18公斤· 吨-1。
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第九章 粗金属的火法精炼
在均匀合金中产生多相的方法有下列两种:
1 熔化
将粗金属缓缓加热到一定温度,其中一部分熔化 成液体,而另一部分仍为固体,借此将金属与其杂质 分离。如图9-1所示,A(纯金属)与B(杂质)形成简单共 晶体系,其共晶成分为a。设将粗金属b加热到共晶温 度时,就会出现共晶成分的液相,而杂质B则留在固 相内。因此经过熔析处理,粗金属b内杂质B的组成由 6%降到 a%。
在实际操作中, 常采用分两批加锌 的两段脱银法。精 炼过程的第一阶段 产出含银很高的渣 壳,但在第二阶段 却为了尽可能多地 从铅水中除去银而 使渣壳含有过量的 锌。在过程第二阶 段形成的这种富锌 渣壳可以用于新的 一锅粗铅作为帕克 斯法第一阶段,所 需的添加锌料。
为阐明帕克斯 法所涉及的热力 学,现举出下列 例题。但应指出 ,由于在过程温 度下生成的渣壳 实际上也可能是 由铅、银和锌的 三元合金所组成 ,而不是夹带铅 的银锌化合物。 因此,在实际操 作中,其组成就 可能变得更复杂 。
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第九章 粗金属的火法精炼
粗金属的熔析精炼过程是以状态图为基础的。现以粗铅 熔析除铜为例说明。
图9-2 Cu-Pb二元系的平衡状态图
铅精炼的第一步 是用精炼锅撇渣法除 铜。Cu-Pb原相图示 于图9-2。该系有一 低熔点共晶,此时99 %以上的铅以液态与 固体纯铜相平衡。尽 管粗铅含铜少于1%, 但铜的大部分仍可通 过缓慢地冷却铅水到 450—350℃ ,富铜 渣便浮于铅水表面而 被除去。
熔析现象在有色 金属冶炼过程中却广 泛地应用于精炼粗金 属,例如粗铅熔析除 银、粗锌熔析除铁除 铅、粗锡熔析除铁等 。 除了精炼粗金属 外,也有其他一些冶 金过程以熔析现象作 为基础的分层冶炼, 例如铜镍冰铜的分层 熔炼。
使在均匀的合金中产 生多相体系(液体+液 体或液体+固体)。产 生多相体系可以用加 热、缓冷等方法。 由第一步所产生的两 相按比重不同而进行 分层。如果分层为二 液相则分别放出;如 果分层为固体和液体 ,则利用漏勺、捞渣 器等使两相分离。
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第九章 粗金属的火法精炼
例9-1 一无锌粗铅水,每吨含7.775公斤银,在500℃时加锌除银。今假 设其反应产物纯Ag2Zn3,试求除去98%银时每吨粗铅所需添加的锌量? 已知: (γ˚Zn)Pb=11,(γ˚Zn)Pb=2.3 2Ag(l)+3Zn(l)=Ag 2Zn3,ΔG˚500=-127612 J/摩尔 解: 以一吨粗铅为计算基础。 初始组成: 0.072公斤摩尔Ag· 吨粗铅-1 4.789公斤摩尔跳· 吨粗铅-1 500℃时平衡常数: logK=8.62 K=4.17×108= 取反应产物Ag2Zn3的活度等于1。 由上式得 =2.4×10-9 即 =2.4×10-9 欲除去98%的Ag,则最终残存于精炼铅中Ag量为: (1-0.98)×0.072=1.44X10-3公斤摩尔· 吨精炼铅-1。
2 结晶
图9-1 简单共晶体系
将粗金属缓缓冷却到一定温度,熔体中某成分 由于溶解度减小,因而成固体析出,其余大部分熔体 仍保持在液体状态,借此以分离金属及其所含杂质。 也有这种情况,在冷却粗金属熔体时,并不出 现固体,而是出现另一独立的液相,它与原来的熔体 分层。如粗锌分离铅即是如此。
以上两种方法都是在不恒温的情况下进行的!
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第九章 粗金属的火法精炼
残存银的摩尔数是:
N Ag 1.44 3.0 10 4 3 4.789 10
与纯Ag,Zn,接触的熔体铅中锌的平衡摩尔分数可计算求得:
x Zn 3 2.4 10 3 0.0156 4 2 2 3 (3 10 ) (2.3) (11)
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第九章 粗金属的火法精炼
9.3 萃取精炼
在熔融粗 金属中加入 附加物,此 附加物与粗 金属内杂质 生成不溶解 于熔体的化 合物面析出 。例如粗铅 加锌除银, 粗铅加钙除 铋精炼等, 都是此类方 法的应用。
现以铅水加锌 除银的帕克斯法 来加以阐明。锌 极易与银化合而 生成不溶于铅水 的锌银化合物。 该方法在约500℃ 时向粗铅中加入 足够量的锌(达2% 重量),搅拌铅水 并使其稍许冷却 则在熔池上形成 富银渣壳,该渣 壳除含银和锌外 ,含铅可达70% 。