稀有金属冶金第3章
第一章 稀土冶金学
钕还应用于有色金属材料
2)在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕,可提高 合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作 航空航天材料. 3)另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在 工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的 焊接和切削.在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器 代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口.钕也用 于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加 剂.随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展 和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间.
稀土冶金学
Hale Waihona Puke 主要内容 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 绪论 稀土元素矿物及其精矿的处理方法 溶剂萃取法分离稀土元素 离子交换色层法分离稀土元素 分离稀土元素的其他方法 稀土化合物的制备 稀土金属和合金的制取 稀土金属的提纯 火法冶炼生产稀土硅铁基合金 稀土生产过程的三废及处理
4.稀土元素的由来及用途
镧(La)lanthanum “镧”这个元素是1839年被命名的,当时有个叫 “莫桑德”的瑞典人发现铈土中含有其它元素, 他借用希腊语中“隐藏”一词把这种元素取名 为“镧”.从此,镧便登上了历史舞台. 镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材 料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、 贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材 料等.她也应用到制备许多有机化工产品的催化 剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家 把镧对作物的作用赋与“超级钙”的美称.
电子内迁移
镧系元素的最外层电子已填充到6s2,次外层5s25p6 也已填满,5d还空着或仅有一个电子,而处于内层的 4f电子却刚刚开始填充,从铈到镥充满共有14个电 子. 即镧系元素的最外层电子结构可以示为： 5s25p65d(0、1)6s2与钪、钇的最外层两层电子结构 3 s2 3p63d14s2和4s2 4p64d15s2相比较,可知结 构基本相同都是ns2(n—1)s2 (n—1)p6(n—1)d(0、 1)5s2,故使得17个元素的化学性质十分相近,用普 通的化学方法很难分离.
冶金反应动力学基础
(3-8)
即 nA = nA0 (1 − f A ) 。所以
JA
= − d (nA /V0 ) dt
= − d (nA0 (1 − f A ) /V0 ) dt
=
n A0 V0
df A dt
= CA0
df A dt
(3-9)
二、 质量作用定律 一定温度下的反应速率，与各个反应物的浓度的若干次方成正比。对基元反
流体中分子扩散的物质流为：
46
第三章 冶金反应动力学基础
47
J i = −DgradC 流体带动质点迁移的物质流为：
（3-36）
→→
Ji = vC
（3-37）
→
式中 v 为流体流速。所以对流扩散的总物质流为：
→
J = −DgradC + v C
（3-38）
如果在对流扩散中有化学反应存在，即在对流传质过程中出现物质的消耗或 积累，这时的对流方程还应增加化学反应影响项。
动量传输服从 Newton 方程
τ xy
=
−η ∂vy ∂x
（3-39）
式中η为动粘度系数（g/cm·s）。运动粘滞系数为γ=η/ρ（cm2/s）。 热量传输服从 Fourier 定律：
qx
=
−λ
∂T ∂x
（3-40）
式中λ为导热系数（W/cm·℃）。导温系数为α=λ/ρCp（cm2/s）。
质量传输服从 Fick 定律：
k
=
k0
exp(−
ER RT
)
(3-11)
44
第三章 冶金反应动力学基础
45
3．3 冶金反应动力学基础
在同一相内进行的反应称为均相反应，而在不同相间发生的反应则称为多相 反应。高温冶金反应多半是在炉气、熔渣、金属之间进行的，属于多相反应多相 反应的特征是反应发生在不同的相界面上，反应物要从相内部传输到反应界面， 并在界面处发生化学反应，而生成物要从界面处离开。
锰矿在能源开发中的应用
锰矿的价值
环保技术
用于处理工业废水减少环境污染
医疗器械
制造医用设备提高医疗效率
农业生产
用于土壤改良促进作物生长
锰矿应用领域
能源产业
用于生产能源设备提高能源利用效率
锰矿特点
适合在恶劣条件下使用
耐磨性强
用于电子产品制造
导电性好
能长期保持稳定性
耐腐蚀
锰矿的性能优势
适用于高温环境
高温稳定性
符合现代环保要求
锰矿的发现历史
法国化学家吕沙尔将锰称为“氮气”，并发现了含锰的矿石
1840年
随后，锰矿在世界各地被发现，成为重要的金属资源之一
全球发现
浸出
通过溶剂的浸泡，使锰溶解于溶液中
氧化还原
利用氧化与还原反应的原理，将锰分离出来
锰矿提取的方法
冶炼
采用高温熔炼的方法，将锰从矿石中提取出来
锰矿主要用于生产合金、电池、冶金等领域。在能源开发中，锰矿的应用也逐渐得到关注和应用。
锰矿在地下水处理中的应用
锰矿在地下水处理中的应用
去除水中重金属离子
氧化剂功能
广泛应用于净化领域
颗粒状材料
可持续地处理地下水
环境友好
锰矿在冶金和金属加工领域的发展趋势
需求更高的材料性能
材料性能要求提高
锰矿应用领域广泛
应用范围扩大
未来有更多创新应用
创新应用领域增多
05
第5章 锰矿在环保领域中的应用
锰矿在钢铁生产中的作用
锰矿在钢铁生产中的作用
增加合金硬度
提高硬度
改善合金耐磨性能
提高耐磨性
提升钢铁性能
改善物理性能
锰矿在铝合金生产中的应用
《稀有金属冶金学》教学与实践
《 稀 有金属冶金学 》 教学 与实践
王明玉 ， 王 学文
（ 中南大学冶金 与环境学 院 ， 湖南长沙 ４ １ ０ ０ ８ ３ ）
［ 摘 要］ 结合稀有金属 冶金 学的课程特点 ， 在教 学 内容上 充分发挥 特 色教 学的优势 ， 通过教 学 内容 的合 理选择 ， 使学生掌握基 础知识 的前提 下 了解科技 的发展前沿 ； 在教 学方式上 ， 以 多媒体教 学为手段 ， 采 用对比教 学 的方法 ， 并通 过课 堂教 学与 实验 室相 结合 的方式， 最大限度地调动 学生学习的积极性和 自学能力； 考核 方式 注重方 法的理 解和基本
三、 教 学方 式
、
稀有金属冶金学是 有色 金属冶 金在稀 有金属 冶金方 面的 骨干课程 ， 其 内容 主要包括稀有 轻金属 、 稀 有高熔点金属 、 稀土
Байду номын сангаас
金属和稀有分散金属四部分 。该课程的主要特点有 ： 内容覆盖面广 ， 金属 的冶金提取 过程差别大 。稀有金 属的
（ 一） 对比教学的应 用 在课 程内容上 面虽然选 择钨 冶金 和钛 冶金作 为主 要教学
二、 教 学 内容 的 选 择 稀 有金 属冶金学 是 中南 大学 冶金工 程专业稀 有金 属冶金 方向本科 生的必修课 ， 也是其它 冶金 工程 专业方 向（ 轻冶方 向、
掌握 。例如钨冶金和钼冶金 ， 其元 素在水溶液 中的存在形态及 变化规律及存在很大的相 似性 ， 在课堂讲解过 程通 过对 比介绍 二者存在形态变化的异 同点 ， 不 但可 以让学生 理解为什么两种 元素容易伴生 ， 而 且也会 知道 两者 分 离过 程 的基本 方法 和难 点， 这些都有助于对钼冶金 工艺 流程 的认识 以及 以后的 自学。
稀土冶金学
第一章稀土冶金学1.什么是稀土？稀土元素有哪些特征稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧La铈Ce镨Pr钕钷钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥,以及与镧系的15个元素密切相关的两个—钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素.简称稀土RE 或r。
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4)稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物5)稀土具有类似微量元素的性质2、稀土金属元素在钢铁中有哪些应用，概述其改善炼钢钢组织结构的机理。
稀土加入钢中,可起到脱氧、脱硫、改变夹杂物形态等净化和变质作用,在某些钢中还能有微合金化的作用,稀土能够提高钢的抗氧化能力,高温强度和塑性、疲劳寿命、耐腐蚀性及抗裂性等. 1)净化作用2）细化组织3）对夹杂物的形态控制4）在耐大气腐蚀钢中加入稀土,使钢的内锈层致密铸铁:变质作用净化作用改善铸造性能3、稀土在有色金属中有哪些应用，举例说明。
稀土具有很高的化学活性和较大的原子半径,加入到有色金属及其合金中,可细化晶粒、防止偏析、除气、除杂和净化以及改善金相组织等作用,从而达到改善机械性能、物理性能和加工性能等综合目的.由于稀土金属的净化、调质作用,对这些有色金属都能起到细化晶粒,提高再结晶温度,从而对铸造合金能显著地改善工艺性能,对变型合金能显著地提高加工性能;对镍、钴基的耐热合金能提高抗氧化和抗高温腐蚀的能力,对超硬合金可以改善韧性和耐磨性.高强度稀土铝合金电缆、6063稀土铝合金及应用、稀土锌铝热镀合金、稀土铜耐磨合金、稀土硬质合金第二章稀土矿物原料1、稀土矿物主要有哪些，各有何特征？独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。
轻稀土的主要矿物有：氟碳铈矿Ce(CO3)F 和独居石（CePO4）。
重稀土的主要矿物有：磷钇矿（YPO4），褐钇铌矿（YNbO4）独居石：又名磷铈镧矿。
化学成分及性质：（Ce，La，Y，Th）[PO4]。
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8.含铝矿物的分子式（刚玉、三水铝石、一水铝石、明矾石、霞石）：高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O、刚玉Al2O3、三水铝石Al(OH)3、一水铝石AlOOH 、明矾石(K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3、霞石(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2。
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。
金属材料的冶炼ppt课件
▪ 粗铅熔析除铜所得到的铜 含铅要高于0.06％。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
➢ 主要讲解钢铁冶炼和有色金 属冶炼。
概述
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
第1章
金属材料的制备
冶金工艺
1.1 冶金工艺
金属冶金按其原理可划分为：火法冶金(又称干 法冶金) 、湿法冶金、电冶金三大基本类型。
第1章 金属材料的制备
1.2 钢铁冶金
钢铁冶炼
铸造生铁
铁矿石
炼铁
炼钢
铸锭
轧制
钢材
一 炼铁： 铁矿石（化合态）→铁单质（游离态）
（1）基本反应原理： 3CO+
高温
Fe2O3=====2Fe+3CO2
利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂（主要 是CO)从铁矿石中还原出铁。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
2 . 固-液分离：将浸出液与残渣分离成液相和固相。 3. 溶液净化 ：分离掉杂质，净化和富集溶液。 4. 提取金属或化合物：利用电解、化学置换和加压氢还原
等方发提取金属或化合物。
▪ 在有色金金属、稀有金属及贵金属的冶金中占重要地位。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
离子交换与吸附
中南大学 稀有金属冶金研究所
第（1）与（7）步骤为对流扩散，其速率在10－2m/S数量级， 而（ 4 ）为化学反应，其速率通常大于 10－ 2m/S, 因此都不可 能成为速度的控制步骤。（ 2 ）与（ 6 ）步骤称为膜扩散， （3）与（5）步骤为粒扩散，其速率都在10－5m/S数量级， 因此往往成为速度的控制步骤。
离子交换原理
中南大学 稀有金属冶金研究所
– 离子交换过程是被分离组分在水溶液与固体离子交 换剂之间发生的一种化学计量分配过程。
mRn B nAm nRm A mBn
– 吸附主要是通过离子交换剂上的固定基团与反离子 间的静电引力,同时也可能存在其它化学键合。
– 与萃取类比：
• 酸性络合萃取（阳离子交换） • 离子缔合萃取（阴离子交换）
中南大学 稀有金属冶金研究所
电解质溶液浓度与非交换吸入量关系
电解质溶液浓度 （元电荷物质浓度, mol/L）
0.01 0.1 0.32 1.0 3.2
非交换吸入量（Y／Q）％
0.01 ～1 ～8 ～50 ～250
离子交换动力学
• 从动力学角度上说，离子交换过程的实质是 – 水相与树脂相之间的传质过程
对离子交换设备的基本要求是：
（1）树脂与溶液应接触良好; （2）树脂在柱内停留时间要长，溶液在柱内停留时间在保证吸附率前提 下应尽量短; （3）树脂相与溶液相容易分离; （4）尽量减少或避免树脂的磨损与破碎。
中南大学 稀有金属冶金研究所
• 固定床
– 固定床是工程上使用最为普遍的一类离子交换设备 – 优点
道南势EDon:
当RA型阳树脂与强电解质AY的稀溶液接触时，树脂相中阳离子A ＋的浓度远远大于稀溶液中A＋的浓度，故少量A＋从树脂相进入溶 液相，而溶液中的极少量Y－进入树脂相，致使树脂相带负电荷， 溶液相带正电荷，从而在两相间形式一个电势差，称之为道南势 EDon。 显然道南势一建立，静电作用将阻止A＋继续进一步离开树脂相， 排斥Y－进入树脂相，直到浓度差所产生的作用与道南势的作用相 抵消即达到平衡为止。离子交换树脂对电解质的这种排斥作用， 通常称为道南排斥。所以一般情况下，稀溶液中可忽略中性分子 进入树脂相。
有色冶金工厂初步设计内容和深度的原则规定
各有色设计单位在试行过程中，可将存在 的问题以及修改意见报有色总公司基建部，以 便在适当时机再做修定。
八、本《原则规定》各章节的内容，不作为各设计单位 内部专业分工的依据，各设计单位可根据各自的习惯进行专 业分工。
九、本《原则规定》只适用于国内大、中型有色冶金工 厂设计，对小型项目可参照本规定的要求酌情编制。
目录
笫一章 总论………………………………1
第二章 第三章 笫四章
技术经济…………………………3 有色金属冶练……………………9 有色金属加工……………………14
说明种类、规格、特性、需要量、供应情况以及包装与
运输情况，列表说明化学成分，物理性质，燃料的发热值，
以及固体燃料的灰分组成、熔点等数据。
第二节工艺流程
一、引述可行性研究报告的结论，补充其必要的内容。
推荐合理的生产流程。
二、论述设计中所采用的新技术、新设备、新材料的先
进、适用、可靠性及其特殊要求。 三、说明所选用的生产流程能耗情况，综合利用和三废
笫五章 收尘………………………………18 笫 六 章 制 酸 …… …… … …… … … 20 第七章 化验室与试验室…………………25 第八章 气体站……………………………26 第九章 环境保护…………………………29 第十章 总图运输…………………………31 第十一章 给排水…………………………39 第十二章 电力、自动化仪表及电信………44 第十三章 热工………………………………50 第十四章 采暖、通风、空调及冷冻………58 第十五章 机修、汽修、电修及仓库………65 第十六章 土建………………………………6 8 第十七章 概算………….. 初步设计书附表、附件、附图……
冶金工程pptch1课件内容
石，烧陶窑为金属的冶铸预备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。在甘肃东乡县林烧陶窑为金属的 冶铸预备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。在甘肃东乡县林家马家窑文化遗址中发觉的距今约家马家 窑文化遗址中发觉的距今约5000年的青铜刀，以及在其他一些新石器晚期遗址中相年的青铜刀，以及在其他一些新
有坑冶食货志载唐前期有坑冶168处,
15、计银冶处，计银冶58处,铜冶处，铜冶96处，铁山处，铁山5处，锡山处，锡山2处，铅山处，铅山4处。处 。6.明清时期冶金业的进展明清时期冶金业的进展这一时期金、铜、铁、锡、铅、锌的生产规模和产量都
比唐宋时期有所增长，并生产白铜这一时期金、铜、铁、锡、铅、锌的生产规模和产量都比唐宋时期有所增长 ，并生产白铜（铜银锌合金）。银两逐步成为主要货币，银产量亦有增长。（铜银锌合金）。银两逐步成为主要货 币，银产量亦有增长。1.2.2近代钢铁冶炼技术的进展近代钢铁冶炼技术的进展历史上，西方钢铁生产技术长期落后 于中国。历史上，西方钢铁生产技术长期落后于中国。18世纪中期，工业革命世纪中期，工业革命在英国首先
稀有金属冶金学
• D.以沈阳为中心的东北市场：主要是冶金、 军工、电池行业，年消费镍约6000吨。随 着宝钢、太钢不锈钢计划的实施，东北地 区的不锈钢生产会逐步萎缩，优势将集中 在高温合金和军工钢方面，消费量呈递减 趋势。
• a.作金属材料，包括制作不锈钢，耐热合金钢和各种合 金等3000多种%。主要用在钢 材及其他金属材料的基体上覆盖一层耐用、耐腐蚀的表 面层，其防腐性能要比镀锌层高20~15%。
• c. 在石油化工的氢化过程中作催化剂。在煤的气化过程 中，当用CO和H2合成甲烷时发生下列反应：CO + 3H2 →CH4 + H2O（温度800℃、催化剂）常用的催化剂为高 度分散在氧化铝基体上的镍复合材料(Ni25~27%)。这种 催化剂不易被H2S、SO2所毒化。
A.在大气中不易生锈以及能抵抗苛性碱的 腐蚀。大气实验结果，99%纯度的镍在 20年内不生锈痕，无论在水溶液或熔盐 内镍抵抗苛性碱的能力都很强，在50% 沸腾苛性钠溶液中每年的腐蚀性速度不 超过25微米，对盐类溶液只容易受到氧 化性盐类（如氯化高铁或次氯酸铁盐） 的侵蚀。镍能抵抗所有的有机化合物。
• E.镍具有磁性，是许多磁性物料（由高 导磁率的软磁合金至高矫顽力的永磁合 金）的主要组成部分，其含量常为 10~20% 。
1.2.1.2 化学性质
金属镍是元素周期表第8副族铁磁金属 之一，原子序数28，原子量58.71,熔点 1453±1℃，沸点2800℃。天然生成的金属 镍有五种稳定的同位素：Ni5867.7%、 Ni6026.2%、 Ni611.25%、Ni623.66%、 Ni641.66% 。其主要化学性质有：
第一章 稀有金属锗铟钛冶金
稀有金属锗、铟、钛冶金昆明理工大学冶金与能源工程学院二0一二年九月稀有金属锗、铟、钛冶金（24学时）第一单元稀有金属概论（3学时）第二单元锗冶金（3学时）第一节锗的性质、应用以及锗工业的发展和展望第二节制取锗的各种途径第三单元铟冶金（3学时）第一节铟的性质、应用及铟工业的发展和展望第二节制取铟的各种途径第四单元第一章钛冶金（3学时）第一节钛的性质、应用及钛工业的发展和展望（1学时）第二节制取钛的各种途径（1学时）第三节海绵钛的工业生产方法（1学时）第二章钛渣和人造金红石生产（3学时）第一节电炉熔炼钛渣的基本理论第二节熔炼钛渣的工艺和设备第三节选择性浸出制取人造金红石第三章粗四氯化钛的生产（3学时）第一节氯化冶金概况第二节沸腾氯化工艺流程和设备第四章粗四氯化钛的精制（2学时）第一节精制四氯化钛的原理第二节精制四氯化钛的工艺实践第五章镁还原法生产海绵钛（1学时）第一节镁还原反应过程的特点第二节镁还原四氯化钛的工艺实践第六章钛白（二氧化钛）生产（3学时）第一节钛白的主要性质、用途和品种第一节硫酸法生产钛白第二节氯化法生产钛白教学参考书1.王吉昆何蔼平《现代锗冶金》冶金工业出版社2005.2.(俄)П.И.ФЕДОРОВ.Р.Х.АКЧУРИН．铟的化学手册[M]．北京大学出版社,20053、王树楷.《铟冶金》. 北京: 冶金工业出版社. 20064、莫畏罗方承等《钛冶金第二版》冶金工业出版社19985、孙康《钛提取冶金物理化学》冶金工业出版社20016、李洪桂《稀有金属冶金学》冶金工业出版社1990.7、吴炳乾《稀土冶金学》中南工业大学出版社1997.第一单元稀有金属概论（3学时）1.1 稀有金属的概念中文名称：稀有金属英文名称：rare metal，less-common metal定义：地壳中丰度很低或分布稀散或不容易经济地提取的金属。
对“稀有金属”包括的范围，目前在学术上尚没有统一的划分标准。
根据我国惯例，一般认为它包括周期表中约59个金属(包括人造元素)。
钛的基础知识
稀有金属的基本知识第一节、 钛及钛合金钛在化学元素周期表中属IVB 族元素，原子序数为22，在地壳中的含量为0.61%，在所有元素中名列第九，在常用元素中仅次于铝、铁、镁，居第四，钛在地壳中大都以金红石（TIO 2）和钛铁矿等形式的存在，由于分离提取困难具有工业意义的金属钛直到本世纪四十年代才生产出来，因为一般把钛成为稀有轻金属。
钛及其合金的密度小，抗拉强度高，而且在通常的使用温度内，其比强度（抗拉强度/密度）在几乎所有金属材料中最高，因而该金属最初的应用是在航空、航天领域，主要是满足现代航天技术对航空器材料的低重量、高强度要求。
另外，钛在适当的氧化环境中可以形成一种薄而坚固的氧化膜，具有优异的耐蚀性能，正式由于合金优异的耐蚀性能，是的钛在近年来由军用向民用的国度速度相当快。
目前钛及钛合金已经被广泛地应用于冶金、石化、造船、氯碱、建筑、体育器械等其他非航空领域。
纯钛的熔点为1668±4℃，沸点为3535℃，密度为4.505G/CM 3, 导热系数0.036卡/cm ·S ·℃,热膨胀系数为8.2×10-6·Ω·mm ， 弹性模量为10850kg/mm 2.。
1.2基本分类一、概述钛以两种同素异构体存在，一种称为α钛，具有密排六方结构的晶体，其晶格排列密度大；另一种为β钛具有体心立方结构的晶体，在纯钛中，α相在温度882.5℃以下是稳定的，当温度超过882.5℃后变为β相，882.5℃称为α/β的转变温度，即相变点。
β相从882.5℃到熔点都是稳定的。
二、几个常用的概念1、α稳定型α稳定型指的是钛合金中的添加元素容易溶解于α相中，随着合金元素含量的增加能使α相在较高的温度下保持稳定并提高了α/β转变温度，属于这类合金的添加元素包括铝、锡、锗、氧、氮、碳2、β稳定型β稳定型β同晶型的合金元素完全溶于β相中，即使在平衡条件下也不发生分解。
随着该类元素含量的增加，转变温度降低，此类元素有钒、钽、钼、铌。
冶金工贸安全管理规定(3篇)
第1篇第一章总则第一条为加强冶金工贸行业的安全管理，预防事故发生，保障员工生命财产安全，维护社会稳定，根据《中华人民共和国安全生产法》等相关法律法规，结合冶金工贸行业实际情况，制定本规定。
第二条本规定适用于我国境内所有冶金工贸企业，包括但不限于钢铁、有色金属、稀有金属、建材、机械等行业。
第三条冶金工贸企业应当坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，建立健全安全生产责任制，确保安全生产措施落实到位。
第四条各级人民政府、有关部门和冶金工贸企业应当加强安全生产宣传教育，提高员工安全意识和自我保护能力。
第五条国家对冶金工贸行业实施严格的安全生产许可制度，未取得安全生产许可证的企业不得从事生产经营活动。
第二章安全生产责任制第六条冶金工贸企业法定代表人对本企业的安全生产工作全面负责，分管安全生产的负责人协助法定代表人履行安全生产职责。
第七条企业应当建立健全安全生产责任制，明确各级人员的安全职责，层层签订安全生产责任书。
第八条企业应当设立安全生产管理机构，配备专职或者兼职安全生产管理人员，负责安全生产日常管理工作。
第九条企业应当建立健全安全生产规章制度，包括但不限于安全生产操作规程、设备设施管理制度、应急救援预案等。
第十条企业应当对安全生产管理人员进行专业培训，提高其安全生产管理能力。
第三章安全生产条件第十一条冶金工贸企业应当具备下列安全生产条件：（一）依法取得安全生产许可证；（二）具有符合国家规定的安全生产设施；（三）建立健全安全生产管理制度；（四）配备必要的安全生产设备；（五）设置安全生产警示标志；（六）定期进行安全检查，及时发现和消除安全隐患；（七）对从业人员进行安全教育培训；（八）对安全生产违法行为进行查处。
第十二条企业应当定期对安全生产设施进行维护保养，确保其正常运行。
第十三条企业应当对生产场所进行合理布局，确保生产作业安全。
第十四条企业应当建立健全应急救援体系，制定应急救援预案，并定期组织演练。
稀有金属及贵金属冶金工程
目次1总则 (1)2基本规定 (2)2.1一般规定 (2)2.2项目规划与选址 (3)2.3可研论证、勘察设计与施工建设 (3)2.4运维、改造、拆除与应急响应 (4)2.5冶金设备、备品备件与维修设施 (4)2.6能源资源节约与新工艺新技术新设备 (4)2.7生态环境保护设施 (5)2.8安全卫生 (5)2.9辐射防护 (7)2.10个人防护 (9)3备料设施与产品储运设施 (10)3.1一般规定 (10)3.2原料要求 (10)3.3原辅材料及能源燃料储运设施 (10)3.4原辅材料预处理及煤粉制备设施 (10)3.5化学品与金属产品储存 (10)4冶金工艺过程设施与产品包装设施 (12)4.1一般规定 (12)4.2锂铷铯(碱金属)冶金 (12)4.3铍(碱土金属)冶金 (13)4.4稀土冶金 (13)4.5钒冶金 (14)4.6钛冶金 (15)4.7锆铪冶金 (16)4.8钽铌冶金 (17)4.9钨冶金 (17)4.10钼和铼冶金 (18)4.11稀散金属冶金 (18)4.12金银及稀贵金属冶金 (19)4.13资源再生与二次资源预处理 (19)5分析检测中心 (20)6公用工程与配套设施 (21)6.1一般规定 (21)6.2总图布置 (21)6.3建筑结构 (21)6.4暖通 (22)6.5给排水 (22)6.6供配电与控制室 (22)6.7洁净室、电磁屏蔽与减振降噪 (23)6.8动力设施及特殊设施 (23)附录A：稀冶项目规模划分 (24)附录B：稀冶项目工艺生产装置抗震设防与火灾危险类别 (25)附录C：稀冶项目安防等级 (38)附录D：稀冶项目作业区洁净度等级 (39)附录E：主要危毒化学品 (40)附录F：现行环保标准 (76)附：起草说明 (93)1总则1.0.1为贯彻执行国家技术经济政策，促进技术进步，确保稀有金属及贵金属冶金工程项目(本规范简称“稀冶项目”) 在规划、立项、设计、建设、运维、改造、拆除等全生命周期的技术管理过程中有效地保障人民生命财产安全、人身健康、工程质量安全、生态环境安全、公众权益和公共利益，促进能源资源节约利用，满足国家经济建设和社会发展，实现项目的基本功能和性能，制定本规范。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 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。
2 酸性络合萃取体系
• 特点
萃取剂为酸性萃取剂：酸性磷萃取剂、羧酸萃取剂、螯 合萃取剂等
被萃组分为阳离子或络阳离子 萃取过程为阳离子交换反应 萃取剂常以二聚分子形态存在于非极性溶剂中(HA)2
• 举例：P204萃取稀土
RE3+(aq)+3(HA)2(org)=RE(HA 2) 3(org) +3H +(aq)
3）萃余分数： ΦB [B]n/[B]F
EB -1 EBn1 -1
ΦA
[A]n/[A]F
EA -1 EAn1 -1
lg( EA 1 1)
4）萃取级数： n
ΦA
1
lg EA
• 特点： 1）可得纯B（ 不很大时）；
2 ）收率低 ； 3）有机相耗量相对错流萃取要小
3 分流萃取
• 定义：有机相和洗涤液从萃取设备两端连续加入，萃取料液从中段某
1 错流萃取
• 定义：一份料液依次与多份有机相接触的萃取方式 • 萃取过程示意图：
S0
S0
S0
F0
1 F1
2 F2
3
S0
n
Fn（纯B）
S1
S2
S3
Sn
F0—萃取料液；S0—空白有机相
• 萃取计算：φA =[A]n/[A]F =1/(1+EA)n；
φB =[B]n/[B]F =1/(1+EB)n
n lg[A]F /[A]n lg(1 EA)
第三章 溶剂萃取法分离稀土元素
第一节 萃取过程的基本原理 第二节 萃取法分离铀、钍和稀土 第三节 萃取法分离稀土元素 第四节 萃取设备
第一节 萃取过程的基本原理
一、常用萃取剂 二、萃取体系 三、串级萃取方式及计算
一、常用萃取剂
• 基本要求：6点基本要求 • 常用萃取剂分类及其主要性质：
萃取剂的分类 常见萃取剂及稀释剂的基本性能
特点：1） 可得纯B（ 很大时）；2）收率低；3）有机相耗量大
2 逆流萃取
• 定义：萃取料液与有机相在萃取设备两端连续加入，两相在级
与级之间逆向流动的萃取方式
• 萃取过程示意图：
F0
F1
F2
1
2
3
Sn
Sn-1
Sn-2
Fn（纯B）
n S0
• 萃取计算
1）B的纯化倍数：b
产品中B与A的比值 料液中B与A的比值
萃取剂性能的基本要求
• 至少有一个功能基：O、 P 、N、 S • 相当长的碳链或苯环 • 具有较高的选择性和萃取容量 • 化学性能稳定、无毒 • 物理性能优良 • 合适的价格
常用萃取剂分类及其主要性质
• 按酸碱性分类
– 酸性萃取剂 – 中性萃取剂 – 碱性萃取剂
• 按基团分类
– 含氧萃取剂：酮、醇、醚、脂等 – 中性含磷萃取剂：TBP、P305、TOPO等 – 酸性磷型萃取剂： P204、 P507 – 螯合萃取剂及羧酸类萃取剂：噻吩、HTTA、8-羟
• 相比或流比：R =V（org）/V （aq） • 萃取比：E=D·R
• 萃取率：q=E/(1+E)×100%
• 萃取组分：A—易萃组分；B—难萃组分
• 分离系数：βA/B=DA/DB =EA/EB • 级数：两相经过一次混合和分离即称为一级。
n —萃取段级数；m—洗涤段级数
• 萃余分数：φA =[A]n/[A]F ； φB =[B]n/[B]F
1 中性络合萃取体系
• 特点：
萃取剂为中性萃取剂，如醇、脂、醚、中性磷萃取剂 萃取剂与被萃组分依靠配位键组成中性络合物 被萃组分以中性分子形态被萃取
• 举例：
(RO)3P=O:
NO3
TBP萃取硝酸稀土
NO3 RE :OP(OR)3
(RO)3P=O:
NO3
3TBP (org) + RE3+(aq) +3NO3- (aq) =RE(NO3)3 ·3TBP (org)
• 分类
二元异类—— TBP+P204，N263+TBP 二元同类——HA+TTA，TBPO+TOPO 三元——HA+DIOMP+N263
• 机理
生成更为稳定的可萃配合物
生成配合物的疏水性更强
• 举例： TBP和HTTA协同萃取稀土
TBP和HTTA协同萃取稀土
• RE3+(aq)+3HA(org) + x H2O =REA3 ·x H2O (org) +3H +(aq) REA3 ·x H2O (org) + xTBP (org) = REA3 ·xTBP (org) + x H2O
3 离子缔合萃取体系
• 特点
含氧或含氮萃取剂：乙醚、胺类萃取剂及季铵盐等 被萃组分通常为络阴离子 被萃组分和萃取剂形成离子缔合物
• 举例：
硝酸季铵盐萃取硝酸稀土
RE(NO3) 63-(org)+3R3CH3NNO3(aq)= (R3CH3N) 3·RE(NO3) 6(org) +3NO3 - (aq)