3.1火法冶金基础
火法冶炼基本工艺知识
精炼工艺
精炼是熔炼的后续工艺，通过加入还原剂、脱氧剂等手段，将粗金属中的杂质去除，提高金属纯度的 过程。
精炼工艺可分为氧化精炼和还原精炼两种方法。氧化精炼通过加入氧化剂将杂质氧化成可分离的氧化物； 还原精炼通过加入还原剂将杂质还原成可分离的金属或化合物。
精炼过程中，金属的纯度可得到显著提高，以满足不同工业领域的需求。
现代火法冶炼
现代火法冶炼技术已经实现了高 度自动化和智能化，同时注重环 境保护和资源循环利用，如采用
环保型的熔融还原工艺等。
02
火法冶炼的原料与燃料
原料种类与要求
矿石
作为主要的原料，要求品位高、成分稳定，易于冶炼。
熔剂
用于降低杂质含量，常见的熔剂有石灰石、白云石等。
燃料
提供冶炼所需的热量，常见的燃料有煤炭、石油等。
火法冶炼基本工艺知识
目录
• 火法冶炼概述 • 火法冶炼的原料与燃料 • 火法冶炼工艺流程 • 火法冶炼设备与工具 • 火法冶炼环境保护与安全 • 火法冶炼的应用与发展趋势
01
火法冶炼概述
定义与特点
定义
火法冶炼是一种通过高温反应从矿石 中提取金属的过程，主要利用了金属 氧化物与碳、氢等还原剂之间的高温 还原反应。
连铸工艺
连铸是将熔融金属浇注到固定形 状的结晶器中，通过冷却、凝固、 拉坯等工序，连续生产出一定规
格的铸坯的过程。
连铸工艺可分为板坯连铸和方坯 连铸两种类型。板坯连铸用于生 产厚度较大的板材，方坯连铸用
于生产较小断面的方坯。
连铸过程中，铸坯的质量和尺寸 精度对后续轧制工艺的影响至关
重要。
轧制工艺
轧制是通过轧机将铸坯或钢材加工成所需形状和尺寸的成品或半成品的过程。
铜火法冶金原理基础知识全解
铜火法冶金原理基础知识全解1.铜矿的种类铜矿主要分为硫化铜矿和氧化铜矿两大类。
硫化铜矿包括黄铜矿、黄铜铁矿、黄铁矿等，氧化铜矿包括赤铁矿、绿矾石等。
不同的铜矿含有不同的铜含量和矿石结构，会影响到冶炼的方法和工艺流程的选择。
2.铜的提取方法铜的提取主要有火法冶金和湿法冶金两种方法。
火法冶金是指利用高温将铜矿石还原成金属铜的过程，而湿法冶金是指通过水溶液处理将铜离子沉积成金属铜的过程。
3.铜的火法冶金方法熔炼是将铜矿石与一定数量的焙烧助剂一起加入炉中，在高温下进行还原反应，将矿石中的铜鼓出来。
熔炼过程中，会采用不同的炉型，如隧道炉、转炉等，具体选择根据矿石种类和产量来决定。
焙烧是在熔炼之前将铜矿石进行预处理，使其中的硫化物转化为氧化物，提高熔炼效果。
焙烧会生成二氧化硫气体，需要进行捕集和处理，以减少环境污染。
浸出是将焙烧后的矿石进行浸出，从中提取出铜。
浸出过程可以采用硫酸浸出法或氨浸出法，具体选择取决于矿石和工艺条件。
4.铜的提纯方法通过火法冶炼得到的铜中还存在一些杂质，需要进行进一步的提纯。
铜的提纯主要有电解法和火法法两种。
电解法是将铜放入电解槽中，通过电解的方式将其中的杂质分离出来，得到纯净的铜。
电解法可以用于提纯高纯度铜，但成本较高。
火法法是指将铜通过高温蒸发和凝结的方式进行提纯。
火法法包括铸造法、蒸馏法和氧化冶炼法等。
不同的火法方法可以去除不同的杂质，从而得到高纯度的铜。
5.铜矿资源的循环利用铜矿资源是有限的，为了实现可持续发展，需要进行铜矿资源的循环利用。
目前，已经有一些技术用于回收和利用废铜，如冶金渣的综合利用和废电线的回收等。
总结：铜火法冶金是利用火法冶炼技术从铜矿中提取铜金属的过程。
它包括熔炼、焙烧和浸出三个步骤，以及提纯的方法。
铜矿资源的循环利用也是一个重要的课题。
通过这些基础知识的学习，我们能更好地了解铜火法冶金的原理和应用。
冶金基础知识
冶金基础知识冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。
那么你对冶金了解多少呢?以下是由店铺整理关于冶金知识的内容，希望大家喜欢!冶金的主要技术火法冶金火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。
矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要提取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。
实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热;金属热还原过程也是自热进行的。
火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。
湿法冶金湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。
湿法冶金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过200℃左右，极个别情况温度可达300℃。
湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。
1、浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子(阳离子或络阴离子)形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。
浸出后经沉清和过滤，得到含金属(离子)的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣(浸出渣)。
对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。
例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，都是常用的预备处理方法。
1、净化在浸出过程中，常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液，从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。
2、制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。
电冶金电冶金是利用电能提取金属的方法。
根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。
1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。
在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只饲冶炼时热能来源不同。
火法冶金——精选推荐
火法冶金主讲：钟晓聪时间：11月7日报告提纲❶基本概念❷火法冶金设备❸铜冶金在火法冶金过程中，处于熔融状态的反应介质和反应产物(或中间产品)称为金属熔体。
根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为如下四种类型：金属熔体，熔渣，熔盐，熔锍金属熔体: 液态的金属和合金，如高炉炼铁中的铁水，各种炼钢工艺中的钢水，火法炼铜中的粗铜液，铝电解得到的铝液。
金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且是冶炼过程中多相反应的直接参加者。
许多物理过程和化学反应都是在金属熔体和熔渣之间进行，因此，金属熔体的物理化学性质对冶炼过程的各项工艺指标有着非常重要的影响。
熔渣：主要是各种氧化物熔合而成的熔体。
在许多火法冶炼过程中，矿物原料中的金属往往以金属，合金或熔锍的形态产出，而其中的脉石成分及伴生的杂质金属则与熔剂一起熔合成主要成分为氧化物的熔渣。
熔渣通常是一种非常复杂的多组分体系，除含CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3等氧化物外，还可能还有少量氟化物硫化物等，甚至还夹带少量的金属。
熔渣：熔渣是金属提炼和精炼的主要产物之一，大多数冶炼过程中产生的熔渣按质量约为熔融金属或熔锍质量的1~5倍。
熔渣不仅产量大，而且在冶炼过程中常常起着非常重要的作用。
然而，不同熔渣所起到的作用是不完全相同的，可分为冶炼渣，精炼渣，富集渣，合成渣。
冶炼渣：这种炉渣是在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为产物的熔炼过程中生成的，主要作用在于汇集炉料（矿石/精矿，燃料，熔剂）中的全部脉石成分，灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物（金属，熔锍）分离。
高炉炼铁的铁矿石中含有大量的脉石，在冶炼过程中，脉石成分(Al2O3,CaO,SiO2等)与燃料(焦炭)中的灰分以及为改善熔渣的物理化学性质而加入的溶剂(石灰石，白云石，硅石等)反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。
硫化矿的造锍熔炼中，铜镍等的硫化物与炉料中铁的硫化物熔融在一起，形成熔锍；铁的氧化物FeO,Fe3O4则与造渣剂(SiO2)及其他脉石成分形成熔渣，两者由于密度不同而实现分离。
冶金学-Zn-08-7-火法炼锌
3火法炼锌
3.1 火法炼锌概述 3.2 火法炼锌基本原理 3.3 火法炼锌的生产实践 3.4 锌的火法精炼
3.1 火法炼锌概述 火法炼锌是将含 火法炼锌是将含ZnO的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 的死焙烧矿用碳质还原剂还原得 到金属锌的过程。由于ZnO较难还原，所以火法炼锌必须 较难还原， 到金属锌的过程。由于 较难还原 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。 在强还原和高于锌沸点的温度下进行。还原出来的锌蒸气 经冷凝后得到液体锌。 经冷凝后得到液体锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 还原蒸馏法主要包括竖罐炼锌、平罐炼锌和电炉炼锌。 竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热。 竖罐和平罐炼锌是间接加热，电炉炼锌为直接加热。共同 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且CO2含量少， 含量少， 特点是：产生的炉气中锌蒸气浓度大，而且 容易冷凝得到液体锌。 容易冷凝得到液体锌。 20世纪 年代开发，60年代投入工业生产的密闭鼓风 世纪50年代开发 世纪 年代开发， 年代投入工业生产的密闭鼓风 炉炼锌(简称 炉炼锌 简称ISP)法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 法是一种适合于冶炼铅锌混合矿的炼锌 简称 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含CO2含量高而锌含 方法。它的特点是采用铅雨冷凝法从含 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。 量低的炉气中冷凝锌，产出铅和锌两种产品。
3.2 火法炼锌基本原理 R D* P A B Q
3.2 火法炼锌基本原理 3.2.1氧化锌的碳热还原反应基础 氧化锌的碳热还原反应基础 （ 1 ） PZn =50662Pa 的 p 线 与 aZn=1 的 Q 线 相 交 于 B 点 此时Zn的气液两相共存 （826℃），此时 的气液两相共存 ； ℃ （ 2）温度大于 ） 温度大于826℃ 生成锌蒸汽 ， 低于 ℃ 生成锌蒸汽，低于826℃生成液态锌 。 ℃ 生成液态锌。 但低温还原要求P 分压很低，难于 但低温还原要求 CO2/ PCO ≈10-3± ，且PCO 分压很低 难于 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 实现；因此还原产出液态锌在工程上是不可行的。 线相交于A点 （ 3 ） PZn=50662Pa 的 p线 PCO=50662Pa 的 R 线相交于 点 线 这是总压 总压1atm时ZnO与Zn(g)共存点； 共存点； （920℃），这是总压 ℃ 时 与 稳定； （4）总压 ）总压1atm时，温度大于 时 温度大于920℃， Zn(g)稳定 ； 温度小 ℃ 稳定； 于920℃， ZnO稳定； ℃ 稳定
有色金属冶金原理 火法冶金部分
炉渣酸碱度的表示：常用硅酸度和碱度来表示。 硅酸度=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的 质量之和。 碱度=氧化钙（%质量）/氧化硅（%质量） 例题：
某铅鼓风炉还原炉渣成分为SiO2 36%、 CaO 10%、FeO 40%、 ZnO 8%。 酸性氧化物： SiO2 36 碱性氧化物： CaO 、FeO 、 ZnO 炉渣的硅酸度=
用等熔化温度曲线，可以查已知成分炉 渣的熔化温度。 熔化温度的变化是有规律的。即化合物 熔点最高，并向二元包晶点、共晶点方 向不断降低，再由二元包晶点、共晶点 向三元包晶点、三元共晶点方向降低， 三元共晶点的熔化温度最低。
第四节 熔融炉渣的结构
炉渣的结构与物理化学性能密切相关 目前难于直接测定炉渣的结构，可间接 推测。 存在两种理论：分子理论和离子理论。
第一节 概述
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。 炉渣的作用： 主要作用是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.
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3.
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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。 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。 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。 在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是中 间产物。 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这些反应 的完全程度。 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。
材料工程基础第七章冶金工程基础
M代 表 金 属 元 素
（ 7 1） （ 7 2）
MeS( 固 、 液 ） 1.5O2 MeO固 、 液 、 气 SO2 气
[Me’S](液)+MeO(液)= [MeS](液)+[Me’O](液)
(Me’为杂质金属元素)
(7—3)
氧化熔炼是一个富集和分离过程，按所用设备
结晶法是使溶液净化的一种方法。
2．蒸馏
蒸馏是一种利用液体混合物中各组分蒸气压的差异，加 热混合物至一定的温度使蒸气压大的组分蒸发，或由矿 物中还原出来的组分以气态挥发，然后再使其冷凝成液
体或固体的过程。
蒸馏的方法很多，有简单蒸馏、真空蒸馏、分子蒸馏等。
蒸馏是湿法冶金提取有色金属的重要过程之一，这种
粗铅、粗锡和粗锑中加硫除铜、铁是硫化精炼的典
型应用。
(3)氯化精炼
通入氯气或加入氯化物使杂质形成氯化物而与主 金属分离的火法精炼方法。
该方法是基于氯对杂质的亲和力大于主金属，
且以生成的氯化物不溶或少溶于主金属为前提 条件。
(4)碱性精炼
向粗金属熔体中加入碱，使杂质氧化并与碱结合成渣而
固-液分离过程包括洗涤、过滤或离心分离等， 是湿法冶金中比较复杂的单元操作。
除涉及高效固液分离设备的开发和应用基础理论研究外，
对新型絮凝剂(带微孔的液固分离剂)的研究亦属重要环节。
三、溶液净化
指除去溶液中杂质的湿法冶金过程。
一般浸出液中除含欲提取金属外，尚有金属和非金属杂质，故必须
先分离掉这些杂质才能最终提取目的金属。
第七章 冶金工程基础
材料工程基础
冶金工程是材料的源头工程。
不仅金属材料的生产离不开冶金工程，一些 特种无机材料的制备也涉及冶金工程。
火法冶金技术
火法冶金技术火法冶金技术一、概述：火法冶金技术是一种通过高温熔炼和还原来提取金属的方法。
它是一种古老的冶金技术，可以追溯到公元前3000年左右的青铜时代。
随着时间的推移，火法冶金技术得到了不断改进和完善，成为现代冶金工业中不可或缺的一部分。
二、基本原理：火法冶金技术利用高温将矿石中的有用物质分离出来。
在这个过程中，矿石被加热到高温，并且与还原剂接触，使有用物质被还原成为金属或者合金。
在这个过程中，还原剂可以是碳、氢气、焦炭等物质。
三、火法冶金技术分类：1. 熔融还原法：这种方法将矿石加入到高温下的反应器中，并且与还原剂接触。
在这个过程中，有用物质被还原成为金属或者合金，并且从反应器底部排出。
2. 熔融氧化法：这种方法将有用物质暴露在高温下的氧化气氛中。
在这个过程中，有用物质被氧化成为金属或者合金，并且从反应器底部排出。
3. 熔融转炉法：这种方法是一种特殊的熔融还原法，其使用转炉来加热和混合原料。
4. 熔盐电解法：这种方法利用高温下的电解作用来分离有用物质。
在这个过程中，有用物质被电解成为金属或者合金，并且从反应器底部排出。
四、火法冶金技术应用：火法冶金技术广泛应用于提取铜、铁、锌、铅等金属。
其中最常见的应用是提取铜。
在这个过程中，铜矿经过浸出和萃取后被转化为纯铜，并且通过火法冶金技术得到最终产品。
五、火法冶金技术的优点和缺点：1. 优点：火法冶金技术可以处理大量的矿石，并且可以处理低品位的原料。
此外，它也可以处理包含多种有用物质的复杂矿石。
2. 缺点：火法冶金技术需要大量能源来维持高温，因此它的能源消耗非常高。
此外，火法冶金技术也会产生大量的废弃物和污染物，对环境造成严重影响。
六、火法冶金技术的发展趋势：随着环保意识的增强，火法冶金技术已经逐渐被取代。
现代冶金工业更加注重环保和可持续性发展。
因此，新型的绿色冶金技术正在得到广泛关注和应用。
这些新型技术包括氧化还原过程、电解过程、生物浸出等方法。
七、结论：火法冶金技术是一种古老而有效的提取金属的方法。
火法冶炼技术
火法冶炼过程中产生的废水含有重金属、 酸碱物质和其他有害物质，未经处理直接 排放会对水体造成严重污染。
土壤污染
资源消耗
火法冶炼过程中产生的废渣和尾矿未经妥 善处理，会直接或间接地污染土壤。
火法冶炼需要大量的能源和原材料，对资 源消耗较大，且对矿石品位要求较高，导 致资源浪费。
火法冶炼的可持续发展策略
合金化
根据产品要求，加入适量的合金元素，调整熔体 的成分。
精炼设备
选择合适的精炼设备，如真空精炼炉、喷粉精炼 炉等，以提高精炼效果。
产品处理与运
产品铸造
将熔体倒入模具中，冷却凝固后得到产品。
产品检验
对产品进行质量检验，确保产品质量符合要 求。
产品包装与运输
对合格产品进行包装，并选择适当的运输方 式，确保产品的安全运输。
火法冶炼技术的分类
1 2
根据处理方式分类
可分为矿石的预处理、熔炼、吹炼、精炼等。
根据处理对象分类
可分为铜火法冶炼、铅火法冶炼、锌火法冶炼等 。
3
根据能源利用方式分类
可分为直接火法冶炼和电热法冶炼等。
02
火法冶炼的基本原理
熔炼原理
熔炼是通过加热将矿 石和溶剂转化为熔融 态，以提取有价金属 的过程。
02
精炼方法包括电解精炼、化学精炼、区域熔炼等。
03
精炼过程中需要控制工艺参数，如温度、压力、电 流密度等，以确保金属的纯度和质量。
03
火法冶炼的工艺流程
原料准备
原料来源
确保原料的充足供应，通常来源于矿山、废金属回收等。
原料品质
对原料进行质量检查，去除杂质，确保原料的质量符合冶炼要求 。
原料储存
建立合理的原料仓库，确保原料的安全储存，防止潮湿、锈蚀等 问题。
火法冶金
原料准备
配料和混合 干燥
制粒 制团
配料是根据冶炼要求将所需的各种物料按一定数量比进行配合和混合的过程，为炉料准备的一道作业，常用 的有干式配料和湿式配料。
焙烧
氧化焙烧 盐化焙烧
氯化焙烧 还原焙烧
氧化焙烧是用氧化剂使物料中的金属化合物转变为氧化物的工艺过程。目的是为了获得氧化物以利下一步熔 炼制取粗金属，并回收其中的热量和有价成分。氧化焙烧多用于硫化矿冶炼。有时也为了挥发除去硫化矿中的砷 和锑等有害杂质，也进行氧化焙烧。
氧化焙烧时硫化矿先热分解变成低价硫化物和硫，最后生成氧化物。
圆筒形制粒机是一稍有倾斜的圆筒，粉料从筒的一端加入，在进料端的适当位置加入水分和胶粘剂，粉料在 圆筒中边滚动边长大，完成制粒，从另一端排出生球粒。这种方法虽然有设备简单、操作方便的特点，但产出的 生球粒大小不一，强度较差。
圆盘形制粒机是一个有倾角的浅底型旋转圆盘，装入的物料受旋转圆盘所驱动，在重复旋涡状运动中逐渐长 大，完成造球过程。容易转动的长大的生球团移向上层，以相当于供料量的数量从圆盘边缘溢流排出。由于圆盘 有分级作用，因而能产出粒度较均匀的生球团粒。制粒常用的胶粘剂有皂土、消石灰及造纸废液等。
冶炼物料中除主金属氧化物外往往还含有多种次要的金属氧化物，在还原熔炼过程中也还原成金属，并且熔 于主金属中，所以还原熔炼得到的金属是含有多种杂质的粗金属。如鼓风炉熔炼铅、反射炉熔炼锡、铋和锑等。 为得到纯金属还需进一步精炼。
除了金属氧化物外，还原熔炼正常与否与高铁氧化物的还原和造渣密切相关。物料中的高价铁氧化物被还原 成低价铁氧化物（FeO），然后与物料中的SiO2、CaO等组分反应造渣。
火法冶金技术
火法冶金技术1. 简介火法冶金技术是一种利用高温和氧化反应来提取金属的工艺方法。
它是人类历史上最早发展起来的冶金技术之一，广泛应用于矿石的提炼和精炼过程中。
通过控制反应条件和处理原料，火法冶金技术能够将金属从其氧化物中还原出来，并获得高纯度的金属产品。
2. 原理火法冶金技术基于氧化还原反应原理，通过加热和氧化作用将金属从其氧化物中分离出来。
一般而言，该过程包括以下几个步骤：2.1 矿石预处理在进行火法冶金之前，通常需要对矿石进行预处理。
这包括去除杂质、粉碎、浸泡等步骤，以便提高冶炼效率和产品质量。
2.2 矿石焙烧焙烧是火法冶金过程中的关键步骤之一。
在焙烧过程中，将粉碎后的矿石加热至一定温度，使其发生物理和化学变化。
焙烧可以去除矿石中的水分、二氧化碳等挥发性成分，并将金属氧化物转化为更易于还原的形式。
2.3 还原反应在焙烧后，矿石中的金属氧化物被转化为相应的金属还原物。
在高温下，通过加入还原剂或控制气氛中的气体成分，可以促进金属氧化物与还原剂之间的反应，将金属从其氧化物中还原出来。
2.4 精炼和提纯通过火法冶金技术获得的金属通常需要进一步精炼和提纯，以去除残留的杂质和提高产品纯度。
这可以通过电解、溶解、萃取等方法实现。
3. 应用领域火法冶金技术在多个领域得到了广泛应用：3.1 铁冶炼火法冶金技术最早应用于铁冶炼过程中。
利用高温和还原剂（如木炭）进行冶炼，将铁从铁矿石中提取出来。
这种方法被称为高炉冶炼，是现代钢铁工业的基础。
3.2 铜冶炼火法冶金技术也广泛应用于铜冶炼过程中。
通过高温和还原剂将铜从其硫化物或氧化物中还原出来，得到纯铜产品。
这种方法被称为火法精炼，是铜工业的重要组成部分。
3.3 锌、铅等有色金属冶炼除了铁和铜，火法冶金技术还被应用于锌、铅等有色金属的冶炼过程中。
通过控制反应条件和处理原料，可以将锌、铅等金属从其硫化物或氧化物中还原出来，并获得高纯度的金属产品。
4. 发展趋势随着科学技术的进步，火法冶金技术也在不断发展和改进。
火法冶金
火法冶金火法冶金是指在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石分离开的各种作业。
火法冶金是提取纯金属最古老、最常用的方法。
火法冶炼所采用的步骤有焙烧、熔炼、吹炼、火法精炼、电解精炼以及化学精炼。
电解精炼可以使用火法冶金炼出来的金属达到较高的纯度.用燃料、电能或其他能源产生高温，在高温下，从矿石中提取和精炼金属或其化合物的冶金方法。
火法冶金一般分矿石准备、冶炼、精炼和烟气处理等步骤。
是最古老、现代应用规模最大的金属冶炼方法。
目前钢铁生产应用火法冶金、重有色金属硫化矿主要采用火法冶金。
此法因没有水溶液参加，故又称干法冶金。
火法冶金的主要化学反应是还原-氧化反应。
又称高温冶金。
利用高温从矿石中提取金属或金属化合物的冶金过程，是提取冶金的主要方法。
此过程没有水溶液参与反应，所以又称干法冶金。
主要用于钢铁冶炼、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等。
火法冶金的典型工艺过程有矿石准备、冶炼、精炼三个步骤；其主要反应是还原-氧化反应。
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。
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。
硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是：除去硫和易挥发的杂质，并使之转变成金属氧化物，以便进行还原冶炼；使硫化物成为硫酸盐，随后用湿法浸取；局部除硫，使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。
②冶炼。
此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍（有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体）或含有少量杂质的金属液。
有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式：还原冶炼：是在还原气氛下的鼓风炉内进行。
火法冶金工艺介绍
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近代冶金：高炉炼铁、转炉炼钢等工艺的出现
火法冶金工艺应用领域
02
火法冶金工艺流程
原料准备
矿石筛分：将破碎后的矿石进行筛分，去除杂质和细粒
矿石来源：选择合适的矿石来源，如铁矿、铜矿等
矿石破碎：将矿石破碎成合适的粒度，便于后续处理
矿石混合：将不同种类的矿石进行混合，以获得更好的冶金效果
熔炼
熔炼过程：将矿石、金属等原料在高温下熔化，形成熔体
火法冶金工艺主要包括熔炼、精炼、浇铸等步骤。
火法冶金工艺广泛应用于铜、铁、铝、铅、锌等金属的冶炼。
火法冶金工艺的优点是生产效率高，成本低，但缺点是环境污染严重。
火法冶金工艺发展历程
古代冶金：青铜器、铁器等金属制品的冶炼
未来冶金：绿色冶金、智能化冶金等发展方向
现代冶金：电炉炼钢、真空冶金等先进技术的应用
节能降耗：降低能耗，提高能源利用效率
创新工艺：开发新型冶金工艺，提高产品质量和性能
火法冶金工艺应用领域拓展方向
环保领域：火法冶金工艺在废旧金属回收、废气处理等方面的应用
电子领域：火法冶金工艺在半导体、电子元器件制造等方面的应用
材料领域：火法冶金工艺在新型材料、复合材料等方面的应用
能源领域：火法冶金工艺在太阳能电池、燃料电池等方面的应用
熔融金属：金属在高温下熔化，形成液态金属
精炼：通过精炼工艺，去除金属中的杂质，提高金属纯度
精炼原理
火法冶金工艺：通过高温熔融金属，使杂质与金属分离
精炼过程：将金属熔融，加入添加剂，使杂质与金属分离
精炼目的：提高金属纯度，改善金属性能
精炼方法：包括吹炼、精炼、电解等
精炼效果：提高金属纯度，改善金属性能，降低成本
火法冶金
火法冶金：火法冶金是指在高温下应用冶金炉把有价金属和精矿中的大量脉石分离开的各种作业
液—液萃取分离法又称溶剂萃取分离法，简称萃取分离法。
这种方法是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起震荡，这时，一些组分进入有机相中，另一些组分仍留在水相中，从而达到分离富集的目的。
为什么能形成醛肟？
羟胺作为亲核试剂与醛上的羰基发生亲核加成.首先带孤对电子的氮原子进攻羰基碳,而羰基碳上的电子向氧迁移使氧呈负电性,原羟胺上的H转移到羰基氧上形成羟基,而后发生消去反应,碳脱羟基,氮脱氢,得到-CH=NOH.。
火法冶金的原理
火法冶金的原理
火法冶金的原理是将矿石或原材料加热到熔点以上 ,使之熔化为
液态,经过与熔剂发生物理化学反应,使所需金属与杂志分离,再冷凝为
固体而提取金属原材料,此法可通过对原料精炼达到提纯及合金化目的,以制备高质量的锭坯;
火法冶金（Pyrometallurgy）
又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，生成所需的化学反应，从而分离出用于精炼的粗金属的方法。
常见方法
汞：热分解法：2HgO(s)=加热=2Hg(l)+O2(g)；
铜：置换法：CuSO4+Fe==Cu+FeSO4 (湿法炼铜）；
铝：电解法：2Al2O3=通电=4Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物）；
镁：电解法：MgCl2(熔融)=通电=Mg(s)+Cl2(g)；
钠：电解法：2NaCl=通电=2Na+Cl2(g)；
钾：原理是高沸点金属制低沸点金属：Na+KCl=(高温，真空)=K+NaCl；
铁：热还原法：2Fe2O3+3C=高温=4Fe+3CO2↑。
高炉炼铁：Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2
1。
火法冶金知识点总结
火法冶金知识点总结矿石的炼制1. 矿石的赋存形式：矿石通常以自然化合物的形式存在，例如氧化物、硫化物、碳酸盐等。
在火法冶金中，矿石需要经过破碎、磨砂等步骤，将其分解为可熔性的金属氧化物或硫化物。
2. 冶炼反应：在热学条件下，矿石中的金属元素与还原剂发生反应，生成金属和残余物质。
例如，金属氧化物与还原剂反应生成金属和氧化物废渣。
3. 冶炼过程：冶炼过程包括破碎、磨砂、焙烧、还原、熔炼等步骤。
其中，焙烧是将矿石在高温下加热，使其氧化物或硫化物转化为可还原的物质；还原是利用还原剂将金属氧化物还原为金属；熔炼是使金属在高温下熔化，从而分离出来。
4. 废渣处理：经过冶炼后产生的残余物质通常称为废渣，包括氧化物、硅酸盐、硫酸盐等。
废渣处理是冶炼工艺中重要的步骤，它可以通过浸出、冶金反应等方法，将废渣中的有用金属提取出来。
金属的提取1. 精炼方法：金属的提取通常经过两个阶段，首先是初步冶炼，然后是精炼。
精炼是将金属从含有杂质的金属锭中提取出来，使其达到一定的纯度。
2. 蒸馏：金属的蒸馏是一种常用的精炼方法，它利用金属的蒸汽压与杂质的蒸汽压的差异，将金属从其他材料中分离出来。
3. 微量金属的提取：某些金属存在于矿石中仅以微量的形式存在，对于这些金属的提取需要采用特殊的方法，例如电解法、浸出法等。
4. 金属的合金化：金属通常以合金的形式存在，合金是由两种或多种金属或非金属元素组成的材料。
合金化是利用合金的性质，改变金属的硬度、耐腐蚀性、电导率等特性。
火法冶金的应用1. 金属冶炼：火法冶金广泛应用于金属的冶炼过程，包括铁、铝、铜、铅、锌等金属的提取和精炼。
2. 金属合金的制备：火法冶金还可以用于金属合金的制备，包括不同金属之间的合金和金属与非金属之间的合金。
3. 废弃物处理：火法冶金可以用于处理工业废渣和废料，其中包括废弃的金属制品、矿石残渣等。
4. 环保技术：火法冶金在过程中产生的废气、废水等污染物，需要采用环保技术进行处理，以减少对环境的影响。
国家职业资格培训教程-----火法冶炼工
国家职业资格培训教程-----火法冶炼工国家职业资格培训教程-----火法冶炼工基础知识1、重有色金属基础知识1.1 主要几种金属的性质1.1.1铜的性质1.1.2镍的性质1.1.3铅的性质1.1.4锌的性质1.1.5锡的性质1.1.6其他金属的性质1.2 主要几种金属的主要化合物性质 1.2.1铜的主要化合物性质1.2.2镍的主要化合物性质1.2.3铅的主要化合物性质1.2.4锌的主要化合物性质1.2.5锡的主要化合物性质 1.2.6其他金属的主要化合物性质1.3 主要几种金属的用途及产销1.3.1铜的用途及产销1.3.2镍的用途及产销1.3.3铅的用途及产销1.3.4锌的用途及产销1.3.5锡的用途及产销1.3.6其他金属的用途及产销1. 4主要几种金属的矿物、矿石及精矿的组成和分类1.4.1铜的矿物、矿石及精矿的组成和分类1.4.2镍的矿物、矿石及精矿的组成和分类1.4.3铅的矿物、矿石及精矿的组成和分类1.4.4锌的矿物、矿石及精矿的组成和分类 1.4.5锡的矿物、矿石及精矿的组成和分类 1.4.6其他金属的矿物、矿石及精矿的组成和分类1.5主要几种金属的冶炼方法1.5.1铜的冶炼方法1.5.2镍的冶炼方法1.5.3铅的冶炼方法1.5.4锌的冶炼方法1.5.5锡的冶炼方法1.5.6其他金属的冶炼方法2、重有色金属冶金原理基础知识 2.1冶金炉渣基础知识2.2化合物的离解,生成反应基础知识 2.3氧化物的还原反应基础知识2.4硫化矿的火法冶金基础知识2.5粗金属的火法精炼基础知识3、安全与卫生知识3.1安全基础知识3.2劳动保护基础知识3.3环境保护基础知识4、设备、设施维护基础知识4.1冶金炉窑及设施维护基础知识4.2机电设备维护基础知识4.3耐火材料基础知识5、ISO9000:2000质量管理体系基础知识5.1基础与术语基础知识5.2生产和服务提供中相关知识和意识6、相关法律、法规基础知识6.1劳动法的相关知识6.2产品质量法的相关知识6.3环境保护法的相关知识 6.4安全生产法的相关知识初级1、开炉(分金属、分炉型) 1.1开炉准备开炉准备的意义及目的。
关于火法冶金的工艺
关于火法冶金的工艺火法冶金是一种利用高温气流、燃烧等方式将矿石中的金属矿物进行提取和分离的冶金工艺。
它是人类在金属冶炼领域的一项重要技术，广泛应用于铁、铜、锌、铅等金属的提取和加工过程中。
火法冶金的基本步骤包括矿石的选矿、矿石的粉碎、矿石的焙烧、矿石的浸出和金属的提取等环节。
首先，选矿是指根据矿石的成分和质量特点，通过各种方法对矿石进行分离和筛选，以提高矿石的金属含量。
然后，将矿石进行粉碎，使其颗粒尺寸适合进一步处理。
接下来，矿石进入焙烧炉，经过高温气流的作用，使矿石内部的金属矿物与氧化剂发生化学反应，产生金属氧化物或其他化合物。
同时，焙烧过程还可以使矿石的颗粒结构发生变化，便于后续处理。
焙烧后的矿石会被送入浸出槽，通过溶剂的浸出或溶解作用，将金属矿物分离出来。
最后，利用电解、还原等方法，将金属从溶液中提取出来，并经过进一步的加工和处理，得到所需的金属产品。
火法冶金的优点是可以处理多种矿石，适用范围广，并且在金属提取方面具有一定的灵活性。
它的工艺流程相对简单，操作方便，能够实现大规模生产。
此外，火法冶金过程中可以较好地控制温度、气流等因素，有利于控制反应的进行和产物的质量。
同时，火法冶金对原料的要求相对较低，可利用矿石中的多种金属矿物进行提取，这有助于综合利用资源，减少环境污染。
然而，火法冶金也存在一些问题和挑战。
首先，火法冶金过程中的高温和强氧化环境会导致矿石中的有害元素得以释放，从而产生大量的有毒废气和废渣。
这些废弃物的处理和环境保护成为火法冶金工艺中的一大难题。
其次，火法冶金的能耗较大，对能源的需求较高。
特别是在富含金属的低品位矿石的提取过程中，对能源的消耗更加显著。
此外，火法冶金对环境和人体健康也存在一定的安全隐患，例如，焙烧过程中会产生大量的烟尘和有毒气体，对工人的健康造成威胁。
因此，为了解决火法冶金工艺中的问题和挑战，需要加强环境保护措施，减少废弃物的产生和对环境的污染。
同时，还需要研发和应用新的工艺和技术，提高金属提取率和能源利用率，降低能耗和环境影响。
2 第二章 火法提取冶金基础
低共熔二元体体系 M — Pt Au Ag 等
富集杂质——高炉渣、转炉渣 高炉渣、 富集杂质 高炉渣
火法冶金“相分离” 火法冶金“相分离”原理
液(固)——液相分离条件：
①密度（ρ kg·m-3） ②界面张力（σ J·m-2） ③粘度（η Pa·S）
固——固相分离的方法：
①重力 ②浮选 ③磁选
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小粒度焦炭体积占全部焦炭体积的百 分 比 (%)
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实验数据回归结果
ρ = 23.3 +
87.3 r
0.0008 （1.8 − ) p
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碳质还原剂的反应活性
碳质还原的CO 反应性： 碳质还原的 2反应性： CO2（g） + C焦=2CO （g）
G − G1 CR = ×100% G
G—反应前的焦炭质量 反应前的焦炭质量 G1—反应后的焦炭质量 反应后的焦炭质量
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MnSi + 4CO
还原剂——焦炭、兰炭、木炭 焦炭、兰炭、 还原剂 焦炭
铁合金炉外精炼技术 脱碳法生产中、低碳锰铁和铬铁 脱碳法生产中、 高纯硅铁的生产（氧化精炼、 高纯硅铁的生产（氧化精炼、氯化 精炼） 精炼）
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铁合金生产方法的分类
冶 炼 设 备 冶 金 原 理 操 作 方 法 产 品 品 种 高碳锰铁、锰硅合金、硅铁、 工业硅、硅钙合金、高碳铬铁、 硅铬合金、高碳镍铁、磷铁 磷铁 钨铁、高碳钼铁、 钨铁 高碳钼铁、高碳钒铁 高碳钼铁 中、低碳锰铁及中、低、微碳 铬铁 钒铁、铌铁、金属铬、 钒铁、铌铁、金属铬、低碳钼 硼铁、硅锆铁、钛铁、 铁、硼铁、硅锆铁、钛铁、钨 铁 电解金属锰、 电解金属锰、电解金属铬 氧气吹炼 熔融 真空固体脱碳法 碳还原法 中、低碳铬铁及中、低碳锰铁 钛铁、硅铝钡、硅铝钡钙 钛铁 微碳铬铁、氮化铬、氮化锰 氮化铬、 氮化铬 高碳镍铁、高碳锰铁、镜铁 埋弧电炉法 碳还原法 电 炉 法 硅还原法 电弧炉法 放 热 法 电弧炉-钢包冶炼法 铝热法（包括铝硅或硅 发热剂与电炉并用法）
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3. 金属液与熔渣间的氧化一还原反应； a) 熔渣的结构与性质； b) 熔渣—金属界面；
① 熔渣—金界面的性质； ② 熔渣与金属间的界面结构； ③ 熔渣-金属界面性质及两相间的化学反应
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3.1.2 湿法冶金化学基础- 金属熔盐电解与水溶液电解（4学时）
原Cu分O等为）3类；：中易等还还原原氧氧化化物物（（能能被被C固O及体H碳2还还原原，，如但 不一定能被CO 还原，如Cr，Nb， V， Si等）；难还 原氧化物（在很高温度下才能被C还原的 ，如CaO， MgO， Al2O3等） • （2）对实际情况应具体分析，比如虽然CO不能在 标准状态（PCO=1,PCO2=1)下还原FeO， 但实际高炉状 态是PCO/PCO2>1,所以CO 可以还原FeO。
•影响分解压的相变包括金属的熔化、沸腾或化合物的相变。 •微小颗粒的氧化物的分解压比原来增加了。但一般半径要小到10-7m (100纳 米）才能看出效果来。
（2）从分解反应的优势区图看化合物的开始分解温度与沸腾温度
反应过程特点如下：
(1)参加反应的凝聚相大都是固相纯物质，在以纯物 质为标准态时，它们的活度为1；恒温恒压下体系 的平衡常数关系式中仅用温度及气相组分的分压 (或体积浓度)作为热力学参数。
4. Pyrometallurgy can bring about the reduction of a compound, which cannot take place in presence of water i.e. it has got ability to extract the reactive metals which can’t be reduced from aqueous solutions. Ex. Alkaline earth metals, zirconium, titanium etc.
天然存在的金属
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表1. 示出了纯金属的熔点。但众所周知，杂质会使 金属熔点降低，如含4％C的铁在1100℃即熔化。古 物遗迹表明，古人使用的金属很少纯的。
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☆冶金原理 提取冶金原理（第一卷） 作者： [美]F.哈伯斯 出版社： 出版日期：1978年7月第1版 页数：252
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铜器和铜剑：青铜 锡铅加入铜形成青铜合金，硬度增强， Sn%<25% 30%<Sn%<36%,白铜，光亮，但是脆。作为铜镜
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1.3 氧化铁间接还原平衡图
O
•反应1平衡曲线基本与横坐标重合，说明Fe2O3很容易被CO还原。 •反应1，3，4曲线向上，为放热反应 •反应2曲线向下，为吸热反应 •反应2，3，4相交于O，O点自由度为0
CaCO3＝CaO + CO2 或应用于氧化物的水合物，其温度约1200℃：
2A1(OH)3＝A12O3 ＋ 3H2O 蒸汽
2. 不稳定化合物的分解(离解) 在120℃下
这项技术实际上是一种制取高纯金属的标准方法
1.2.火法冶金的还原方法-Smelting( 熔炼)
火法冶金过程中一般采用还原方法从氧化物矿石中 提取金属。按照工业上采用的还原剂种类不同，可 将还原过程分为三类： 用可燃气体作还原剂的间接还原法：CO， H2； 用固体碳作还原剂的直接还原法：C； 用金属作还原剂的金属热还原法：Al，Si等。
（间接还原） （碳的气化）
MO+C=M+CO
（直接还原）
当体系中有微量的CO时，只要有固体还原物C，直接还原就剧烈进行 下去，而且越来越快。最终消耗的不是CO，而是C。
1.2.1 氧化铁直接还原平衡图
• 利用氧化铁间接还原的叉子曲线加上碳的气化反应（S型曲线） 可以得到氧化铁直接还原的平衡图。间接还原的叉子曲线与碳 的气化反应交点为（T=656 ℃，%CO=42.4）及（T=710 ℃， %C=60%）。
advantages of pyrometallurgy are:
1. Reaction rates are greatly accelerated at high temperatures. So small units can achieve hiSome reactions which are not thermodynamically possible at low temperature become possible at high temperatures.
[1]. Adalbert Lossin "Copper" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a07_471
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Pyrometallurgical methods of metal production are usually cheaper and suited for large scale productions. Some of the noteworthy
火法冶金的应用限制
• 可以想象到，高炉生产的金属熔点不能太高，否 则就很难熔化，从而不能与脉石分开；
• 所处理的金属性质不能太活泼，否则高炉中的碳 不能把它还原成金属；
• 所处理的矿石中金属含量不能太低，否则金属回 收率低，金属因熔于炉渣中而损失，且焦炭消耗 量大。
• 为此，低品位矿石需经选矿富集成高品位精矿后， 才适用于火法冶炼。当矿石中含有多种金属时， 在操作及综合回收方面，火法有时存在着一定的 因难
3. At high temperatures the products get melted or vaporized which makes easy, the physical separation of product metal from the gangue.Ex. Meta-Slag separation.
• T>710 ℃，反应为FeOFe。（稳定相是Fe） • 656 ℃<T<710 ℃，反应Fe3O4FeO。（稳定相是FeO） • T<656 ℃，C气化反应发生。CCO。（稳定相是Fe3O4）
1.3 固体氧化物的间接还原
• 用可燃气体作还原剂的间接还原法：CO， H2 • 各种氧化物的还原有如下规律： • （1）在氧势图（Ellingham图）上，将氧化物的还
（a）熔渣-金属界面； （b）熔渣与金属间的界面结构； （c）熔渣-金属界面性质及两相间的化学反应
金属材料化学:（制备、加工及服役过程中的化学问题）
火法冶金化学基础
thermometallurgy; pyrometallurgy; fire metallurgy
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1、 火法冶金概述
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火法冶金
• 火法冶金通常是在高温下操作，使矿石熔化 及金属氧化物还原，在熔化状态下使金属与 脉石分开。例如在1000 －1450℃下，在高炉 或鼓风炉中冶炼氧化矿，可生产出铜、铅、 铁等。
Pyrometallurgy is a branch of extractive metallurgy. It consists of the thermal treatment of minerals and metallurgical ores and concentrates to bring about physical and chemical transformations in the materials to enable recovery of valuable metals. Pyrometallurgical treatment may produce saleable products such as pure metals, or intermediate compounds or alloys, suitable as feed for further processing. Examples of elements extracted by pyrometallurgical processes include the oxides of less reactive elements like Fe, Cu, Zn,Chromium, Tin, Manganese.[1]
(2)可直观地用由ΔGθ计算出的平衡分压(或浓度)和 温度构成的优势区图，确定凝聚相产物形成或稳 定存在的热力学区域。
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1.1 化合物分解
以上三原则都体现在铁的氧化 物优势区图中。
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1.1 化合物分解
1．分解焙烧(焙解) 其目的在于改变矿石中所含矿物的化学成分，分解反应是 其主要反应． 这种焙烧方法应用于碳酸盐， 在1000 1200℃下进行：
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1.2 .1 固体氧化物直接还原
• 直接还原是用固体还原固体氧化物，还原 反应为：MO+C=M+CO
•
2MO+C=2M+CO2
直接还原反应的机理--------二步理论，间接还原反应和C的气化反应的
组合
MO+CO=M+CO2 ΔH1ϴ=<0
+）CO2+C=2CO
ΔH2ϴ>0
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• 制备、加工及服役过程中的化学问题
• 火法冶金与湿法冶金
– 湿法冶金就是金属矿物原料在酸性介质或碱性介质的水溶液进行 化学处理或有机溶剂萃取、分离杂质、提取金属及其化合物的过 程。湿法冶金作为一项独立的技术是在第二次世界大战时期迅速 发展起来的，在提取铀等一些矿物质的时候不能采用传统的火法 冶金，而只能用化学溶剂把他们分离出来，这种提炼金属的方法 就是湿法冶金。