有色金属冶金原理 火法冶金部分
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有色冶金原理
有色冶金炉渣的酸碱性
有色冶金的酸碱性，习惯上用硅酸度表示，有时也用碱度表示。
认识三元系图
简单三元系图 如左下图所示，A，B，C 代表三种不同组元， 分别代表三种不同组元的初晶 区，边上的点（1、2、3）为 克 二元结晶点
化合物稳定性的判断：组成点在其对应的初晶区内则为稳定化合物。
CS-C2S-C2AS三元系图分析
(1)生产能力低,反应速度慢; (2)对设备的腐蚀性大; (3)流程长,液固分离困难.
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
第一章：冶金炉渣
炉渣，熔化后称为熔渣，是各种氧化物的熔体。在冶炼过程的技术经济指标在很大程度上与炉渣有关。
冶金炉渣的作用
①使脉石集中与金属或锍分离。 ②作为一种介质，其中进生着许多极为重要的冶金反应。 ③金属液滴或锍液滴的沉降分离（对机械夹杂损失起着决定性的作用） ④决定最高的冶炼温度（大致为炉渣熔化后温度加上一定过热的温度（150～250℃）） ⑤对杂质的脱除和浓度加以控制。 ⑥作为一种中间产物，杂质中含金属量高。 ⑦可调节电极插入渣中的深度调节电炉的功率。（起热传递作用）
三元系图的点线面
三元系图的点线面判断
二次结晶线与三元不变点与基元三角形的判断
二次结晶线的判断：任一结晶线相邻的两给元和点的连线与该结晶线上任一点作出的切线相交则此结晶线为共晶线，反之则为包晶线。--切线相交原则。（也可与三元不变点联系：共晶点上相连的结晶线全为共晶线，包晶点相连的结晶线至少有一条是包晶线）
冶炼对炉渣的要求
①熔点低（能耗）②密度低（与主体金属分层）③适当组成（如酸碱度）④腐蚀性小（保护炉衬）
炉渣的组成，对于大多数炉渣和钢渣，这三种氧化物是FeO、CaO、SiO2，对高炉和某些有色冶金炉渣则为CaO、Al2O3、SiO2。 组成炉渣的各种氧化物可分为三类： (1)碱性氧化物：CaO、MnO、Feo、MgO等，这类氧化物能供给氧离子O2-，如：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络合阴离子，如：SiO2+2O2-=SiO44- (3)两性氧化物：Al2O3、ZnO等，这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子面呈碱性，而碱性氧化物过剩时则对会吸收氧离子面呈酸性，如：Al2O3=2Al3++3O2- Al2O3+O2-=2AlO2-
有色冶金的酸碱性，习惯上用硅酸度表示，有时也用碱度表示。
认识三元系图
简单三元系图 如左下图所示，A，B，C 代表三种不同组元， 分别代表三种不同组元的初晶 区，边上的点（1、2、3）为 克 二元结晶点
化合物稳定性的判断：组成点在其对应的初晶区内则为稳定化合物。
CS-C2S-C2AS三元系图分析
(1)生产能力低,反应速度慢; (2)对设备的腐蚀性大; (3)流程长,液固分离困难.
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
第一章：冶金炉渣
炉渣，熔化后称为熔渣，是各种氧化物的熔体。在冶炼过程的技术经济指标在很大程度上与炉渣有关。
冶金炉渣的作用
①使脉石集中与金属或锍分离。 ②作为一种介质，其中进生着许多极为重要的冶金反应。 ③金属液滴或锍液滴的沉降分离（对机械夹杂损失起着决定性的作用） ④决定最高的冶炼温度（大致为炉渣熔化后温度加上一定过热的温度（150～250℃）） ⑤对杂质的脱除和浓度加以控制。 ⑥作为一种中间产物，杂质中含金属量高。 ⑦可调节电极插入渣中的深度调节电炉的功率。（起热传递作用）
三元系图的点线面
三元系图的点线面判断
二次结晶线与三元不变点与基元三角形的判断
二次结晶线的判断：任一结晶线相邻的两给元和点的连线与该结晶线上任一点作出的切线相交则此结晶线为共晶线，反之则为包晶线。--切线相交原则。（也可与三元不变点联系：共晶点上相连的结晶线全为共晶线，包晶点相连的结晶线至少有一条是包晶线）
冶炼对炉渣的要求
①熔点低（能耗）②密度低（与主体金属分层）③适当组成（如酸碱度）④腐蚀性小（保护炉衬）
炉渣的组成，对于大多数炉渣和钢渣，这三种氧化物是FeO、CaO、SiO2，对高炉和某些有色冶金炉渣则为CaO、Al2O3、SiO2。 组成炉渣的各种氧化物可分为三类： (1)碱性氧化物：CaO、MnO、Feo、MgO等，这类氧化物能供给氧离子O2-，如：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络合阴离子，如：SiO2+2O2-=SiO44- (3)两性氧化物：Al2O3、ZnO等，这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子面呈碱性，而碱性氧化物过剩时则对会吸收氧离子面呈酸性，如：Al2O3=2Al3++3O2- Al2O3+O2-=2AlO2-
火法冶金
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。
精炼
进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。 如炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹 杂物，或进一步脱硫等；对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼，然 后铸成阳极进行电解精炼；对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、 锡、铁等，并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。 对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。
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。加入的炉料，除富矿、烧结块或球团外， 还加入熔剂（石灰石、石英石等），以便造渣，加入焦炭作为发热剂 产生高温和作为还原剂。可还原铁矿为生铁，还原氧化铜矿为粗铜， 还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。氧化吹炼：在氧化气氛下进行，如 对生铁采用转炉，吹入氧气，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷， 炼成合格的钢水，铸成钢锭。造锍熔炼：主要用于处理硫化铜矿或硫 化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英 石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层熔锍。 在造锍熔炼中，有一部分铁和硫被氧化，更重要的是通过熔炼使杂质 造渣，提高熔锍中主要金属的含量，起到化学富集的作用。
精炼
进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。 如炼钢是对生铁的精炼，在炼钢过程中去气、脱氧，并除去非金属夹 杂物，或进一步脱硫等；对粗铜则在精炼反射炉内进行氧化精炼，然 后铸成阳极进行电解精炼；对粗铅用氧化精炼除去所含的砷、锑、 锡、铁等，并可用特殊方法如派克司法以回收粗铅中所含的金及银。 对高纯金属则可用区域熔炼等方法进一步提炼。
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。加入的炉料，除富矿、烧结块或球团外， 还加入熔剂（石灰石、石英石等），以便造渣，加入焦炭作为发热剂 产生高温和作为还原剂。可还原铁矿为生铁，还原氧化铜矿为粗铜， 还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。氧化吹炼：在氧化气氛下进行，如 对生铁采用转炉，吹入氧气，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷， 炼成合格的钢水，铸成钢锭。造锍熔炼：主要用于处理硫化铜矿或硫 化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。加入的酸性石英 石熔剂与氧化生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层熔锍。 在造锍熔炼中，有一部分铁和硫被氧化，更重要的是通过熔炼使杂质 造渣，提高熔锍中主要金属的含量，起到化学富集的作用。
火法冶炼与湿法冶炼的比较分析
其他领域
湿法冶炼还可应用于稀土 元素、稀有金属等领域。
Part
03
火法与湿法冶炼的比较
工艺流程比较
火法冶炼
火法冶炼是一种高温熔炼过程，通过加热将矿石和还原剂熔 化，形成金属和炉渣。该过程包括预处理、熔炼、精炼等步 骤，最终得到金属或金属化合物。
湿法冶炼
湿法冶炼是一种化学浸出过程，通过酸、碱或盐类溶液将矿 石中的有价金属浸出，然后通过萃取、沉淀等方法从浸出液 中提取金属。该过程包括破碎、磨细、浸出、提取等步骤。
历史与发展
历史
湿法冶炼起源于古代，随着化学和冶炼技术的发展，逐渐形成了现代的湿法冶 炼技术。
发展
近年来，湿法冶炼技术不断发展，出现了许多新的工艺和设备，提高了金属的 提取率和生产效率。
应用领域
有色金属
湿法冶炼广泛应用于铜、 铅、锌、镍等有色金属的 提取。
贵金属
金、银等贵金属的提取也 常采用湿法冶炼技术。
历史与发展
历史
火法冶炼起源于古代，随着技术的发展和进步，不断有新的工艺和设备涌现，提高了金 属的提取率和生产效率。
发展
现代火法冶炼技术正朝着高效、节能、环保的方向发展，如采用先进的熔炼技术和炉子 结构，提高能源利用效率和金属回收率。
应用领域
钢铁工业
火法冶炼是钢铁工业中铁矿石炼铁的 主要方法之一，通过高炉、转炉等设 备将铁矿石中的铁元素还原成生铁或 钢水。
缺点分析
成本高
湿法冶炼所需的化学品和能源消 耗较大，导致生产成本较高。
废弃物处理难度大
湿法冶炼产生的废水和固废需要 经过处理才能排放或利用，处理 难度较大。
工艺流程长
湿法冶炼工艺流程相对较长，需 要经过多道工序，增加了设备投 资和生产难度。
冶金学-Zn-08-7-火法炼锌
锌冶金
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
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
第二篇 火法冶金原理 第3章 硫化矿的火法冶金 8h资料
有色冶金原理
2MeS 3O2 2MeO 2SO2 有色金属硫化矿氧化焙烧
（1）
MeS O2 Me SO2
（2）
金属硫化物直接氧化成金属的反应，这 类金属对氧和硫的亲和力都比较小，其 硫化物容易离解，而其中的硫又很容易 被空气中的氧所氧化，产生二氧化硫， 使金属得到还原。
目录 3.1 3.2
直接氧化熔炼硫化物制取金属
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
7
安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
3.1.2 硫化矿高温下五种反应类型
硫化矿的处理过程虽然比较复杂，但从硫化 矿物在高温下的化学反应来考虑，大致可归 纳为五种类型：
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
8
安徽工业大学 ·有色金属冶金系
1000.000 1500.000 2000.000
T (C)
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
12
安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
deltaG (kJ)
200.00 150.00 100.00
50.00 0.00 0
-50.00 -100.00 -150.00 -200.00
目录
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安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
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火法及湿法冶金原理及应用
火法及湿法冶金原理
熔化、溶解
• 火法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，通过物理、化学反应，从中分离出粗金属，然后再将粗金 属精炼。（干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼）
• 湿法冶金是用酸、碱、盐类等的水溶液，以物理、化学方法从矿 石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。 （浸出、净化、制备金属等过程）
• 火法：矿石-熔化-分离 • 湿法：矿石-溶解-分离
火法冶金原理
• 冶金熔体——（金属熔体，熔锍，熔渣，熔盐）（火法冶金中的 过程产物）
• 金属熔体，液态的金属或者合金，（高炉中的铁水，火法精炼得 到的粗铜液）
• 熔锍，多种金属硫化物的共熔体（Cu2S，FeS，CoS，PbS等）
• 熔渣，各种氧化物熔合成的熔体，（矿物原料中的主金属以金属 熔体或熔锍形态产出，其中的脉石成分及伴生的杂志金属则与熔 剂一起熔合成一种主要成分为氧化物的熔体，及熔渣。熔渣是一 种非常复杂的多组分体系，含有CaO，FeO，MnO，MgO，Al2O3， SiO2，Fe2O3等氧化物，少量氟化物，氯化物，硫化物）
• 熔盐，盐的熔融态液体。常见的熔盐体系由碱金属或碱土金属组 成的卤化物、碳酸盐、硝酸盐或者磷酸盐组成。熔盐不含水，具 有许多与水溶液不同的性质，如，热稳定性高，蒸气压低，黏度 低，导电性好，离子迁移和扩散速度较快，热容量高等
在冶金领域，以熔盐为介质的熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、 锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼。 这些金属由于都属于 负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解成为唯一的 或占主导地位的方法。
pH373
6.79
6.78
5.58
—
3.16 4.35
◆ 当Me2+的活度为1时，要求pH<pH；
熔化、溶解
• 火法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，通过物理、化学反应，从中分离出粗金属，然后再将粗金 属精炼。（干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼）
• 湿法冶金是用酸、碱、盐类等的水溶液，以物理、化学方法从矿 石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。 （浸出、净化、制备金属等过程）
• 火法：矿石-熔化-分离 • 湿法：矿石-溶解-分离
火法冶金原理
• 冶金熔体——（金属熔体，熔锍，熔渣，熔盐）（火法冶金中的 过程产物）
• 金属熔体，液态的金属或者合金，（高炉中的铁水，火法精炼得 到的粗铜液）
• 熔锍，多种金属硫化物的共熔体（Cu2S，FeS，CoS，PbS等）
• 熔渣，各种氧化物熔合成的熔体，（矿物原料中的主金属以金属 熔体或熔锍形态产出，其中的脉石成分及伴生的杂志金属则与熔 剂一起熔合成一种主要成分为氧化物的熔体，及熔渣。熔渣是一 种非常复杂的多组分体系，含有CaO，FeO，MnO，MgO，Al2O3， SiO2，Fe2O3等氧化物，少量氟化物，氯化物，硫化物）
• 熔盐，盐的熔融态液体。常见的熔盐体系由碱金属或碱土金属组 成的卤化物、碳酸盐、硝酸盐或者磷酸盐组成。熔盐不含水，具 有许多与水溶液不同的性质，如，热稳定性高，蒸气压低，黏度 低，导电性好，离子迁移和扩散速度较快，热容量高等
在冶金领域，以熔盐为介质的熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、 锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼。 这些金属由于都属于 负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解成为唯一的 或占主导地位的方法。
pH373
6.79
6.78
5.58
—
3.16 4.35
◆ 当Me2+的活度为1时，要求pH<pH；
金属冶炼中的火法与湿法冶金技术
贵金属回收
在金银等贵金属的提取和 回收方面，湿法冶金技术 也发挥了重要作用。
04
火法与湿法冶金技术的比较与选 择
技术特点的比较
火法冶金
通过高温熔炼、还原、精炼等工艺， 将矿石转化为金属的过程。具有工艺 简单、生产效率高、成本低等优点， 但能耗大、污染较严重。
湿法冶金
利用化学反应和分离技术，将矿石中 的金属提取出来的过程。具有能耗低 、环保效果好、适用于处理低品位矿 石等优点，但工艺复杂、成本较高。
02
高温下，矿石中的金属会与氧发生反应，生成相应的金属氧化物。通过控制反 应条件，如温度、压力和气氛，可以实现金属与杂质的分离。
03
火法冶金技术通常需要在高温熔炼炉中进行，如鼓风炉、电弧炉和转炉等。
火法冶金技术的工艺流程
准备原料
将矿石破碎、磨细，并进行预 处理，如除尘、除杂等。
熔炼
将准备好的原料加入高温熔炼 炉中，进行高温熔炼，使金属 与杂质分离。
由于火法冶金技术需要高温条件，因此对于一些熔点较高的 金属，如铁、锰、铬等，火法冶金技术是主要的提取方法。 同时，对于一些稀有和贵金属，如金、银等，也可以通过火 法冶金技术提取。
03
湿法冶金技术
湿法冶金技术的原理
湿法冶金技术原理
湿法冶金是一种利用化学反应从矿石中提取和纯化金属的过程。它主要依赖于 酸、碱、盐等化学溶剂，通过溶解、沉淀、氧化还原等反应，将金属从矿石中 分离出来。
湿法冶金与火法冶金比较
与火法冶金相比，湿法冶金具有能耗低、污染小、金属回收率高等优点，但工 艺流程较长，需要更多的设备和化学品。
湿法冶金技术的工艺流程
01
02
03
04
矿石的破碎与磨细
有色金属冶金常用方法总结
有色金属冶金常用方法总结有色金属冶金常用方法总结00制取有色金属的方法有火法冶金、湿法冶金、电冶金。
一、火法冶金火法冶金就是在利用燃料燃烧或电能产生的热或某些化学反应所放出的热的高温条件下，将矿石或精矿经受一系列的物理化学变化过程，使其中的金属与脉石或其他杂质分离，而得到金属的冶金方法。
简言之，所有在高温下进行的冶金过程都属于火法冶金。
它包括矿石准备、冶炼、精炼三个步骤。
(一)矿石准备矿石准备一般包括选矿、烧结或焙烧。
选矿是对采出的矿石采用物理或化学方法将矿物原料中的有用矿物和无用矿物或有害矿物分开，或将多种有用矿物分离开的工艺过程。
选出的精矿作为加工或冶炼的原料。
选矿方法又有重选、浮选、磁选、电选、拣选、化学选等。
烧结是将粉矿同燃料或熔剂均匀混合，经过布料器铺到带式烧结机的台车或盘式烧结机的烧结盘上，然后在1250～1300℃的温度下进行点火烧成块矿。
生产烧结矿的烧结方法主要分抽风烧结和鼓风烧结两种。
焙烧是将矿石、精矿或金属化合物在空气中不加或配加一定的物料(如炭粉、氯化剂等)，加热到低于炉料的熔点，发生氧化、还原或其他化学变化的过程。
焙烧方法有氧化焙烧、硫酸化焙烧、挥发焙烧、氯化焙烧、氯化离析焙烧、还原焙烧、氧化钠化焙烧、煅烧。
上述各种焙烧以所用设备的不同又有流态化焙烧、固定床焙烧、移动床焙烧和旋风焙烧等。
(二)冶炼冶炼实际上是采用熔炼、还原和蒸馏等方法进行金属提取或富集的过程。
火法冶炼过程中一般形成两种熔体：一种是由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣;另一种是熔锍或含有少量杂质的金属液。
冶炼一般分为还原冶炼、造锍冶炼、氧化吹炼。
还原冶炼是在高温熔炼炉内的还原气氛下进行。
加入此炉料有富矿或烧结块或球团矿，造渣用的熔剂石灰石或石英石，发热剂焦炭产生高温，也作还原剂，还原氧化铜为粗铜，或还原氧化铅为粗铅。
造锍冶炼是主要用于处理硫化铜或硫化镍矿，一般在反射炉、矿热电炉或鼓风炉内进行。
加人酸性石英石熔剂与氧生成的氧化亚铁和脉石造渣，熔渣之下形成一层含主金属的熔锍，使被制取的金属在熔锍中得到富集。
有色金属火法冶炼
有色金属火法冶炼作者：赵喜鹏来源：《城市建设理论研究》2013年第36期摘要：有色金属种类繁多，冶炼的方法也是多种多样，主要分为火法冶炼、湿法提取和电化学沉积，本文主要根据近年来冶炼工艺技术的发展，重点介绍有色金属的火法冶炼。
关键词：有色金属；火法冶炼中图分类号： P618.4 文献标识码： A近年来，有色重金属与轻金属的火法冶炼工艺技术得到了很大的发展，本文介绍了火法冶炼的特点及其工艺流程，并通过对铜的火法冶炼的分析，对有色金属的火法冶炼进行探讨。
一、有色金属火法冶炼的特点有色金属通常指除去铁和铁基合金以外的所有金属，可以分为重金属、轻金属、贵金属及稀有金属。
在有色重金属的火法冶炼中，所采用的矿石多为铜、铅、锌、锡等硫化物礦，因此与钢铁工业相比，在冶炼中产生的气体和冶炼中遇到的熔体都有很大差异。
在火法冶炼中，由于含硫量较大，在冶炼炉气的气氛中含有大量硫化气体，而产生的熔体不仅含有金属熔体和氧化物熔渣，还有硫化物熔体如冰铜等。
虽然冶炼时的温度和钢铁冶炼相比较低，但火法冶炼中的熔体的熔化温度却比钢铁冶炼中遇到的熔体低得多，而且流动性很好，极易渗入到耐火材料内。
火法冶炼中产生的熔渣多为FeO-SiO2渣系，而且渣量比较大，渣的侵蚀也非常严重。
二、火法冶炼的工艺流程火法冶炼是把矿石和必要的添加物放在炉中加热，熔化为液体生成所需的化学反应，通过还原-氧化反应，利用高温从矿石中提取金属或其化合物。
因为在冶炼过程中没有水溶液的参与，又被称为干法冶金。
火法冶金主要应用于钢铁生产、有色金属造锍溶炼和熔盐电解以及铁合金生产等，是最古老但在现代工业中应用规模最大的金属冶炼方法。
火法冶炼的工艺流程可以分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤：1、矿石的准备通过选矿得到细粒的精矿后，先在冶炼要使用的鼓风炉内加入冶金熔剂，使之能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物发生作用，对鼓风炉加热至低于炉料的熔点使溶剂烧结成块，或是添加粘合剂使之压制成型，也可以滚成小球再烧结成球团或加水混捏。
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
材料工程基础-第1章金属材料的制备--冶金
㈠、火法冶金的基本过程
①矿石准备
选矿 焙烧 烧结(球化) 不加添加剂的焙烧，也称煅烧： I、分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时 制得二氧化碳气体； II、活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分 解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔， 易于进一步加工生产氧化铝；
1.1 冶金工艺
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料 ①铁矿石 ②熔剂，用于除去SiO2CaOHgOAlO3。熔炼时，熔剂 和杂质生产密度较低的炉渣，浮于铁水表面 ③耐火材料。耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 ④燃料。主要是焦炭，提供热量和还原剂
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料①铁矿石
1.2 钢铁冶炼
的化合物析出或造
渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相
间分
配比的不同。
◇ 利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金
属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精
炼（区域熔炼）。
◇ 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、升华精炼。
1.1 冶金工艺
㈠、火法冶金的基本过程 ③精炼
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异， ◆ 形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
◆ 或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留下
来。
1.1 冶金工艺
㈡、火法冶金的主要方法
◆ 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
1.1 冶金工艺
三、电冶金 ㈠电热熔炼 ②电磁熔炼 以电磁热流体力学理论为基础，研究冶金过程和 材料制备的科学。它是借助电流、磁场所形成的 电磁力，对冶金（材料制备）过程中金属的表面 形态、流动、传质、化学反应、结晶等过程施加 影响，以便控制其变化或反应过程。
①矿石准备
选矿 焙烧 烧结(球化) 不加添加剂的焙烧，也称煅烧： I、分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时 制得二氧化碳气体； II、活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分 解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔， 易于进一步加工生产氧化铝；
1.1 冶金工艺
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料 ①铁矿石 ②熔剂，用于除去SiO2CaOHgOAlO3。熔炼时，熔剂 和杂质生产密度较低的炉渣，浮于铁水表面 ③耐火材料。耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 ④燃料。主要是焦炭，提供热量和还原剂
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料①铁矿石
1.2 钢铁冶炼
的化合物析出或造
渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相
间分
配比的不同。
◇ 利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金
属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精
炼（区域熔炼）。
◇ 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、升华精炼。
1.1 冶金工艺
㈠、火法冶金的基本过程 ③精炼
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异， ◆ 形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
◆ 或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留下
来。
1.1 冶金工艺
㈡、火法冶金的主要方法
◆ 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
1.1 冶金工艺
三、电冶金 ㈠电热熔炼 ②电磁熔炼 以电磁热流体力学理论为基础，研究冶金过程和 材料制备的科学。它是借助电流、磁场所形成的 电磁力，对冶金（材料制备）过程中金属的表面 形态、流动、传质、化学反应、结晶等过程施加 影响，以便控制其变化或反应过程。
金属冶炼的原理与过程
将精炼后的金属铸锭或轧制成所需规 格和形状的金属材料。
精炼
对粗金属进行进一步的提纯和精炼， 以获得高纯度的金属。
2023
PART 04
金属冶炼的环保与安全
REPORTING
废气处理与排放
废气处理
金属冶炼过程中产生的废气需要进行 处理，以减少对环境的污染。常见的 废气处理方法包括燃烧法、吸收法、 吸附法和生物法等。
04
适用于多种金属的冶炼，如铁、 铜、镍等。
优缺点
火法冶炼具有工艺成熟、生产效 率高、成本较低等优点，但同时 也存在能耗高、对环境影响较大 等缺点。
湿法冶炼
总结词
利用化学反应在溶液中提取金属的过程。
详细描述
湿法冶炼是利用合适的化学试剂与矿石反应，将金属元素从矿石中溶解到溶液 中，再通过沉淀、结晶、电解等方法将金属从溶液中提取出来。该方法适用于 处理低品位矿石，且对环境影响较小。
熔炼
将原料加热至高温，使其 熔化为液态，同时进行必 要的氧化或还原反应。
还原
在熔炼过程中，通过加入 还原剂将金属氧化物还原 为金属单质。
杂质去除
在熔炼过程中，通过加入 造渣剂等除去金属中的杂 质，提高纯度。
金属的提取与精炼
粗金属的提取
铸锭与轧制
在熔炼过程中，通过适当的方法将金 属从熔融态中提取出来。
VS
废水排放
经过处理的废水需要经过严格的监测和评 估，确保其符合国家和地区的排放标准。 对于超标的废水，需要采取措施进行进一 步处理或限制排放。
废渣处理与利用
废渣处理
金属冶炼过程中产生的废渣需要进行处理， 以减少对环境的污染。常见的废渣处理方法 包括固化法、焚烧法和生物法等。
废渣利用
火法冶炼技术
资源高效利用
通过技术创新和循环经济模式，实现资源的更加 高效利用，降低资源消耗和环境影响。
THANKS FOR WATCHING
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精炼过程
控制精炼温度、时间、气氛等参数，确保金属的纯度达到要求。
产品处理与运
产品形态
根据需要，将金属铸造成 不同的产品形态，如锭、 块、棒等。
产品包装
对产品进行适当的包装， 以防止输过程中的安全和保 护。
CHAPTER 04
火法冶炼的应用与实例
02
根据反应温度
分为高温火法冶炼和低温火法冶炼。高温火法冶炼是指在高温下进行化
学反应提取金属的过程；低温火法冶炼是指在低温下进行化学反应提取
金属的过程。
03
根据处理方式
分为连续式火法冶炼和间歇式火法冶炼。连续式火法冶炼是指物料在反
应器内连续通过高温区进行提取金属的过程；间歇式火法冶炼是指物料
在反应器内分批进行提取金属的过程。
利用火法冶炼技术从复杂矿石中提取稀有金属如锆、铪、铌、钽 等。
再生资源回收
对废旧金属进行高温熔炼，提取其中有价值的元素，实现资源的循 环利用。
核能利用
核燃料的生产过程中，火法冶炼技术用于提取铀、钚等核燃料元素 。
CHAPTER 05
火法冶炼的环境影响与可持 续发展
火法冶炼的环境影响
空气污染
水体污染
特点
火法冶炼技术具有处理量大、适 应性强、金属回收率高、成本相 对较低等优点，但也存在能耗高 、环境污染较严重等缺点。
火法冶炼技术的发展历程
古代火法冶炼
现代火法冶炼
古代火法冶炼以直接冶炼矿石为主， 主要采用简单的高温反应，如炼铁、 炼铜等。
现代火法冶炼技术不断创新和发展， 采用先进的反应器、熔炼炉和自动化 控制系统，以提高生产效率和环保性 能。
通过技术创新和循环经济模式，实现资源的更加 高效利用，降低资源消耗和环境影响。
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精炼过程
控制精炼温度、时间、气氛等参数，确保金属的纯度达到要求。
产品处理与运
产品形态
根据需要，将金属铸造成 不同的产品形态，如锭、 块、棒等。
产品包装
对产品进行适当的包装， 以防止输过程中的安全和保 护。
CHAPTER 04
火法冶炼的应用与实例
02
根据反应温度
分为高温火法冶炼和低温火法冶炼。高温火法冶炼是指在高温下进行化
学反应提取金属的过程；低温火法冶炼是指在低温下进行化学反应提取
金属的过程。
03
根据处理方式
分为连续式火法冶炼和间歇式火法冶炼。连续式火法冶炼是指物料在反
应器内连续通过高温区进行提取金属的过程；间歇式火法冶炼是指物料
在反应器内分批进行提取金属的过程。
利用火法冶炼技术从复杂矿石中提取稀有金属如锆、铪、铌、钽 等。
再生资源回收
对废旧金属进行高温熔炼，提取其中有价值的元素，实现资源的循 环利用。
核能利用
核燃料的生产过程中，火法冶炼技术用于提取铀、钚等核燃料元素 。
CHAPTER 05
火法冶炼的环境影响与可持 续发展
火法冶炼的环境影响
空气污染
水体污染
特点
火法冶炼技术具有处理量大、适 应性强、金属回收率高、成本相 对较低等优点，但也存在能耗高 、环境污染较严重等缺点。
火法冶炼技术的发展历程
古代火法冶炼
现代火法冶炼
古代火法冶炼以直接冶炼矿石为主， 主要采用简单的高温反应，如炼铁、 炼铜等。
现代火法冶炼技术不断创新和发展， 采用先进的反应器、熔炼炉和自动化 控制系统，以提高生产效率和环保性 能。
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。
火法冶金工艺介绍
汇报人：
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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
有色金属冶金技术
有色金属冶金技术的发展历程
古代冶金技术
古代人类通过简单的物理方法， 如采矿、破碎和熔炼等，提取有
色金属。
近代冶金技术
随着科技的发展，开始采用更先进 的物理和化学方法提取有色金属， 如电解法、萃取法等。
现代冶金技术
现代冶金技术结合了物理、化学和 材料科学等多学科知识，实现了有 色金属的高效、节能和环保生产。
钛冶金技术的案例分析
总结词
技术原理
工艺流程
应用领域
优缺点
介绍钛冶金技术的案例 分析，包括技术原理、 工艺流程、应用领域和 优缺点等方面的内容。
钛冶金技术主要采用氯 化法和镁热还原法，通 过化学反应将钛元素从 其化合物中提取出来。
氯化法主要包括氯化、 精制、还原等环节，镁 热还原法则主要包括熔 炼、真空电弧凝壳熔炼 等环节。
新材料
研发具有优异性能的有色金属新材料，满足高端制造业、新能源等领域的需求，是未来发展的重要方 向。
新技术
推动有色金属冶金技术的创新发展，开发高效、低成本、环保的冶金新技术，提高生产效率和产品质 量。
智能化与自动化技术的应用
智能化
通过智能化技术的应用，实现生产过程的自动化、智能化控制，提高生产效率和产品质 量。
有色金属冶金技术
目录
• 有色金属冶金技术概述 • 有色金属的提取冶金技术 • 有色金属的精炼与加工技术 • 有色金属冶金技术的挑战与未来发展 • 有色金属冶金技术的典型案例分析
01
有色金有色金属冶金技术是指通过物理或化 学方法从矿石中提取、纯化和制备有 色金属及其合金的工艺技术。
表面处理
采用化学、物理或机械方法对金属材料表面进行处理，以提高其耐腐蚀性、耐磨 性和装饰性。
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。
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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.
2.
3.
4.
5.
6.
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。
2.氧化物融化后的离解
氧化物加热熔化后的离解性能与氧化物的阳离 子与阴离子之间的静电引力有关，静电引力与 阳离子和阴离子的电荷数成正比，与离子半径 和的平方成反比。 离子键分数是离子键与离子键加共价键的比值。
第五节 熔融炉渣的物理化学 性质
物理化学性质：粘度、表面张力，密度， 熔化温度，电导率等。 一、熔渣的粘度 1. 定义： P=ηF(dV)/(ds)
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 冶金炉渣 化合物的离解-生成反应 氧化物的还原 硫化矿的火法冶金 氧化物和硫化物的火法氯化 粗金属的火法精炼 熔盐电解
第一章 冶金炉渣
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 炉渣的组成 炉渣系二、三元状态图 熔融炉渣的结构 熔融炉渣的物理化学性质 炉渣的活度
32 0.36 60 1.44 16 16 16 0.10 0.40 0.08 56 71.8 81.4
第三节 炉渣系二、三元状态 图
有色金属冶金的炉渣和钢渣主要由FeO 、 CaO、SiO2三种氧化物组成。 高炉渣和电炉炼锡炉渣，铝土矿烧结熟 料等主要由CaO、Al2O3、SiO2三种氧化 物组成。 所以主要研究这两个三元系，及相关的 二元系。
一、炉渣结构的分子理论
与固态渣相似,熔渣中存在各种简单化合 物。 熔渣种只有游离化合物才能参与反应 认为熔渣是理想溶液，因而渣中游离氧 化物的活度可以用摩尔分数表示。 分子理论与熔渣间缺乏有机联系，分子 理论不能说明熔渣的电导、粘度等性能。来自二、熔渣结构的离子理论
离子理论的建立依据是 1. X射线结构分析 2. 统计热力学 3. 熔渣的物理化学性质的研究。
四、熔渣的热含量
单位重量的炉渣由298K加热到指定温度 时所吸收的热量为炉渣的热含量。
第六节 熔渣的活度
活度：有效浓度 活度=浓度×活度系数 活度的测量：化学平衡法 电动势法 活度的计算：
2. 熔渣的粘度与成分和温度的关系。
二、熔渣的密度
固体渣的密度可近似地有组成炉渣的氧 化物的密度用加和法计算。
三、熔渣的表面张力
熔渣的表面张力与组成炉渣的离子间相互作用 能有关，可哟离子的静电位来描述。 熔渣中静电位小的离子将被静电位大的离子排 斥到熔渣表面，使表面质点的配位数趋向饱和， 表面过剩能量降低，因而可降低熔渣的表面张 力，这种物质就是表面活性物质。 温度升高，表明活性物质的的作用减弱，表面 张力增加。
有色金属冶金基础 （火法冶金部分）
绪言
有色金属：除铁、锰、铬以外的金属。 有色金属冶金原理的任务：研究和确定各种 有色金属冶金过程所遵循的具有普遍意义的 内在规律，从而为发展新工艺和改造老工艺 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： 1. 过程进行在原则上是否可行。 2. 过程以什么速度进行。 3. 过程何时停止或达到平衡。
CaO-SiO2 二元系
FeO-SiO2二元系
三元系的组成表示法 • 浓度三角形 • 浓度三角形的性质 等含量规则 等比例规则 背向规则 直线规则
CaO-AlO-SiO三元系
是铝冶金、锡冶金、高炉炉渣和各种硅酸盐材 料（水泥、玻璃、陶瓷）的基本状态图。 体系基本情况： 简单化合物三个：S、C、A 二元化合物十个：其中稳定5个 不稳定5个 三元化合物2个：稳定化合物钙长石CAS2和钙铝 黄长石C2AS。
第二节
炉渣的组成
炉渣的组成极为复杂。常由5-6种氧化 物组成。最多的氧化物一般为三种，占 炉渣总量的80%以上。
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+ + O22. 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。 SiO2+O2=SiO423. 两性氧化物：Al2O3、ZnO等。这类氧化物在 酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性， 在碱性氧化物过剩时，则会吸收氧离子形成 洛合阴离子而呈酸性。 Al2O3=2Al3+ + 3O2Al2O3 + O2- = 2AlO2-
CaO-AlO-SiO三元系
共有15个化合物，故有15个初晶液相面。 二元共晶点8个（E） 二元包晶点5个（P） 二元共晶线23条 二元包晶线5条 三元共晶点8个 三元包晶点7个
切线规则：用于判断是共晶线还是包晶 线。即在曲线上任一点作切线，该切线 必与两平衡固相的组成点的联线或延长 线相交，与联线相交的是共晶线，与延 长线相交的是包晶线。
相率 F=c-φ+2 f——自由度数：即在温度、压强、组分浓 度等可能影响体系平衡状态的诸变量中， 可以在一定范围内任意改变而不会引起 旧相消失或新相产生的独立变量的数目。 c——独立组元数：即构成平衡体系所有各 相组成所需要的最少组分数。 Φ——相数：
Al2O3-SiO2二元系
CaO-Al2O3二元系
离子理论的要点
1. 熔渣完全由阳离子和阴离子组成，阳离
子和阴离子所带电荷总量相等，故熔渣 本身不带电。 2. 与晶体相同，熔渣中每个离子周围都是 异号离子。 3. 电荷相同的离子和邻近离子的相互作用 力完全相等，与离子种类无关。
1.纯氧化物的结构
主要是SiO2，CaO，FeO。 鲍林第一定律：在阳离子周围形成一个 阴离子多面体，阳离子和阴离子半径之 和决定阳离子和阴离子之间距离，而配 位数取决于半径比。 鲍林第二定律：在一配位结构中，公用 的边、公用面的存在，会降低这一结构 的稳定性。