稀有金属冶金第5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.
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
冶金工程基本知识
P38
高炉内各部位主要反应
还原
渗碳
造渣 脱硫
第三章 炼 铁
渗碳过程 P33 渗碳反应
2Fe +2CO = Fe3C + CO2 3[Fe] + C = [Fe3C] 主要反应
渗碳作用
第三章 炼 铁
造渣过程 (1)具有适当的熔化温度，以保证炉缸温度适当 (2)具有良好的流动性，以利渣铁分离 (3)具有足够的脱硫能力，以降低生铁含硫量 (4)具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用 (5)性能稳定，有利于保护炉衬
53
Kr
54
Rb Sr
Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In W Re Os Ir Pt Au Hg Tl
I
85
Xe
86
Cs Ba La Hf Ta Fr Ra Ac Ku
Po At
Rn
104 105 106
58-71
90-103
镧系
锕系
■稀有轻金属 ■稀有高熔点金属 ■稀土金属 ■稀有分散性金属 ■稀有放射性金属
第三章 炼 铁
高炉生产的主要技术经济指标 P39-40 高炉有效容积利用系数
平均水平 1.5-2.0 t/m3· d 先进水平 3.0 t/m3· d
焦比
ห้องสมุดไป่ตู้
生产1t生铁所消耗的焦炭量 一般水平 400-600 kg/tFe 先进水平 400 kg/tFe
第三章 炼 铁
冶炼强度
每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值
冶金工程基本知识
第一章 绪论
冶金 是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其它原 料中提取金属或化合物，并用各种加工方法制成 具有一定性能的金属材料的科学 冶金学 研究金属的制取、加工和改进金属性能的各种 技术及金属成分、组织结构、性能和相关基础理 论 分为提取冶金和物理冶金两门学科
冶金原理精品PPT课件
第二节 氯化反应的热力学
一、金属与氯的反应 氯的化学活性很强，所以绝大多数金属很易被氯 气氯化生成金属氯化物。所有金属氯化物的生成自由 能，在一般冶金温度下均为负值，且它们的△G—T 关系多数已经测出，在某些手册，专著中可以方便地 查得。 金属氯化物的—T关系也可用图示表达。为了便 于比较，将它们都换算成与一摩尔氯气反应的标准生 成吉布斯自由能变化。图5-1列出了它们的△G—T关 系。
冶金原理精品课程
所谓氯化冶金就是将矿石（或冶金半成品）与 氯化剂混合，在一定条件下发生化学反应，使金属 转变为氯化物再进一步将金属提取出来的方法。
氯化冶金主要包括氯化过程，氯化物的分离过 程，从纯氯化物中提取金属等三个基本过程。在自 然界中金属主要以氯化物、硫化物、硅酸盐、硫酸 盐等形式存在，因此从原料中制取金属氯化物的氯 化过程，显然是氯化冶金最基本和最重要的过程。
冶金原理精品课程
MeO +Cl2 === MeCl2 +O2 C + O2 === CO2 C +1/2O2 === CO2 由（4）×2 +得 （5）
冶金原理精品课程
Mg+Cl2=MgCl2 -）1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4
Mg
1 2 TiCi2
MgCl2
1 Ti 2
D G3q
DGMq gCl2
1 2
DGTqiCl 4
DG q MgCl2 DGq TiCl4
DG3q （3）
冶金原理精品课程
由图5-1可见,MgCl2的生成吉布斯自由能曲线在 下面，显然1/2TiCl4的生成吉布斯自由能曲线在上面，
冶金原理精品课程
金属氧化物与氯气反应的—T关系已有人 测出，列于图5-2，图5-3中。从图中可见： SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO在标准状 态下不能被氯气氯化。而许多金属的氧化物如 PbO、Cu2O、CdO、NiO、ZnO、CoO、BiO 可以被氯气氯化。
《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。
第五章冶金工业分析
第五章冶金工业分析冶金工业是指利用各类金属矿石或金属原料，通过物理和化学的处理方法，将金属分离、提取、精炼和加工成为各种金属产品的产业。
冶金工业是重要的基础工业，对于国家的工业化进程和经济发展具有重要的意义。
本章将对冶金工业的一些重要方面进行分析，包括冶金工业的特点、发展趋势以及对环境和资源的影响。
冶金工业的特点是多样性和综合性。
随着科技的进步和社会的发展，冶金工业的发展越来越多样化，涉及到的金属种类越来越多。
从传统的铁、铜、铝到现代的稀有金属、钢铁合金等，冶金工业的范围越来越广泛。
同时，冶金工业是综合性的产业，不仅包括金属的提取和加工，还包括冶金机械、冶金材料、冶金工艺等多个方面。
冶金工业的发展趋势主要表现在技术进步和节能减排方面。
随着科技的进步，冶金工业的生产技术不断创新和改进，从而提高了生产效率和产品质量。
例如，采用现代化的冶炼设备和自动化的生产线，可以大幅度提高生产效率和工作环境，减少人力成本和能源消耗。
此外，为了减少对环境的影响，冶金工业也在不断推进节能减排的措施，例如优化工艺流程、改进设备设计、提高资源利用率等。
冶金工业对环境和资源的影响主要体现在废气、废水和固体废弃物的排放方面。
冶金工业的生产过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，其中包含有害物质和重金属物质。
这些废物的排放对环境造成污染，影响生态平衡和人类健康。
为了减少对环境的影响，冶金工业需要采取相应的减排措施，包括废气净化、废水处理和固体废弃物处置等。
另外，冶金工业还对资源的利用和保护提出了重要要求。
矿石是冶金工业的重要原料，但矿石资源是有限的。
为了保护资源和延长矿石的利用寿命，冶金工业需要开发和利用新型矿石资源，提高矿石的回收率和利用效率。
此外，冶金工业还需要考虑资源的可再生性和可持续性，以实现资源的循环利用和环境的可持续发展。
综上所述，冶金工业是一项重要的基础工业，对国家的工业化进程和经济发展具有重要意义。
随着科技的进步和社会的发展，冶金工业的发展趋势主要表现在技术进步和节能减排方面。
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。
有色冶金概论复习
复习重点（绪论和有色金属冶金部分）重点章节【第四章3、4、7】、【第五章2】、【第六章1、2、3、4、6、7】【第七章（1-5、1-6）小节、（2-2、2-3）、3、4】【第八章1-2、2-2】【第九章3、6】一、名词解释：1. 拜耳法答：拜耳法是直接利用含有大量游离苛性碱循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶掖，井用加氢氧化铝种子(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。
2. 冰铜答：冰铜为金属硫化物的熔体，主要成分是Cu2S和Fe S，此外还有Pb S、Ni3S2、Zn S等以及少量的金属氧化物Fe3O4。
3. 重金属答：一般指密度在5t/m3以上的金属。
4. 矿石答：含有用矿物的矿物集合体，如其中金属的含量在现代技术经济条件下能够回收加以利用时，这个矿物集合体就叫做矿石。
5.有色金属：狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
广义的有色金属还包括有色合金。
6.铝硅比:指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量比，即A/S= Al2O3/ SiO2。
7.电解精炼；在直流电的作用下，阳极不断溶解，阴极不断析出，杂质被留在溶液中的电化学过程。
8.还原熔炼；在高温下，在还原气氛下所进行的熔炼。
9.造锍熔炼；在一台高温冶金设备中，含有硫的炉料及燃料和熔剂，在和氧的反应过程中，生成含二氧化硫的烟气、氧化物融合体的炉渣、以及金属硫化物的融合体的冰铜的过程。
10氧位、磷位、分解压、熔析精炼、萃取精炼、氧化精炼、硫化精炼、浸出、净化、沉积、简答题：1.什么是冶金，其目的是什么?冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
冶金的目的就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来并加以提纯。
2.简述冶金（学科）的分类。
冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学提取冶金学：研究提取金属，存在化学反应。
稀有金属的冶炼与工艺
汇报人：可编辑 2024-01-05
目录
• 稀有金属的种类与特性 • 稀有金属的冶炼技术 • 稀有金属的提取工艺 • 稀有金属的生产现状与市场分析 • 稀有金属的未来发展与挑战
01
稀有金属的种类与特性
稀有金属的种类
镧系元素
锕系元素
包括镧、铈、镨、钕等元素，具有特殊的 物理和化学性质，广泛应用于高科技领域 。
矿石的富集与分离
富集
通过化学或物理方法将矿石中的稀有 金属富集，提高其品位。
分离
将富集后的稀有金属与杂质分离，常 用的分离方法有化学沉淀法、萃取法 等。
金属的精炼与提纯
精炼
通过高温还原、电解等方法将分离后 的稀有金属进一步提纯。
提纯
采用化学或物理方法将精炼后的金属 进一步提纯，以满足不同需求。
04
总结词
通过高温还原反应从矿石中提取稀有金属的过程。
详细描述
火法冶炼通常在高温条件下进行，通过加入还原剂（如碳）将矿石中的目标金 属还原出来。该方法适用于处理含有高品位、易提取的稀有金属矿石。
湿法冶炼
总结词
利用化学溶剂将矿石中的目标金属溶解，再通过沉淀、萃取等方法提取的过程。
详细描述
湿法冶炼主要利用酸、碱或盐类等溶剂与矿石中的目标金属发生化学反应，使其 溶解于溶液中，再通过沉淀、萃取等手段将金属分离出来。该方法适用于处理低 品位、难提取的稀有金属矿石。
稀有金属的生产现状与市 场分析
全球稀有金属的生产现状
全球稀有金属产量
随着科技和工业的不断发展，全 球对稀有金属的需求持续增长，
但产量有限，供不应求。
生产地区分布
全球稀有金属主要生产地区包括中 国、俄罗斯、澳大利亚等，这些地 区拥有丰富的矿产资源和先进的采 矿技术。
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
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)。
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。
有色冶金概论-第5章 金银冶金
影响混汞效果的因素
1）汞液的组成 2）接触面节清洁度 3）矿浆性质 4）温度 5）汞的表面阴极化
1）汞液的组成
少量金银和贱金属（铜、铅、锌在汞中不超 过0.1%）可降低汞的表面张力，改善湿润效 果。但贱金属过量时，由于它们在汞珠表面 形成氧化物薄膜。在酸性介质中此氧此物薄 膜被溶解，故对湿润效果影响不大；在碱性 介质中则会破坏汞对金的湿润。
5.2 混汞法提取金银
混汞法是一种古老的提金方法。由于汞对金粒有良 好的湿润性，所以在它们接触时，首先形成固溶体， 其后形成Au3Hg、Au2Hg、AuHg3等化合物，即所谓 汞膏。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。 游离状态的银可以直接汞齐化；化合物的银则需加 入还原剂使银还原后才能混汞形成汞膏。
汞对金银的湿润能力良好；汞对其他贱金属， 由于它们多以硫化物或氧化物存在，故难以 湿润；汞对脉石的湿润性也很差。由此可见， 汞齐化首先要求金粒暴露出新鲜的表面，亦 即矿石应先磨碎才与汞混合。另外，据研究， 汞中溶解有金、银、铜、铅，都能提高汞对 金的湿润性。升高温度可降低汞的表面张力， 有利于汞对金的湿润。
图5-1 碾盘机
外混汞法常设在内混汞法后面或氰化法前面。它的 磨矿是用选矿厂的常用设备，它的混汞是用固定式、 振动式或其他形式的混汞板。图5-3为混汞板的一种 形式，它是带有中间捕集器的固定混汞板。木制的 倾斜板面上铺有铜板和设有构糟，尾端横装一水槽 接捕金器。铜板清洁后用氯化铵、二氧化硅和汞擦 洗，使其表面形成铜汞膏并贴附一层汞，以便捕获 矿浆中的金粒进行混汞。细金粒和汞在捕金器中回 收，汞膏和大金粒则聚集在混汞板上的捕沟中。混 汞板的金汞膏用橡皮刮子刮下，并在混汞板上重新 刷上一层薄汞，以便继续进行混汞。
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。
钢铁是怎样炼成的第五章批注
钢铁是怎样炼成的第五章批注第五章《钢铁如何炼制》1.钢铁炼制过程：钢铁炼制分为炼铁和轧制两部分。
炼铁是指将铁矿石加热到一定温度，使矿石中的氧化物脱除，并将熔铁充分浸渍碳，以熔铁的方式熔炼成铁的过程，而轧制则是将熔化钢铁冷却到一定温度，用压力或者剪切力，使其变成一定形状的板材或者其他各种造型钢铁产品的过程。
2.炼铁工艺：炼铁工艺主要由炉料破碎、焙烧、连续熔炼、连铸四个步骤组成。
在这四个步骤中，炉料破碎一般采用破碎机、粉碎机和磨机等机械设备破碎；焙烧是指将破碎的矿石加热到一定温度，使矿石中的氧化物熔化；连续熔炼将焙烧生成的橡精混合碳炉料按一定配比进行熔融，保证得到钢水中所含铁含量；连铸就是将熔化的钢铁浇入到铸模中，再加工成标准型号的产品。
3.轧制技术：轧制技术是将熔化钢铁冷却到一定温度，用压力或者剪切力，使其变成一定形状的板材或者其他各种造型钢铁产品的技术。
轧制技术有轧制、锻压、锻造、冷拔等多种，其中，轧制技术是最常用的，它有多种轧制方法，如热轧、冷轧、宽厚轧、弹性轧等，每种轧制技术都可以按照不同的要求获得不同的成品形状。
4.热处理工艺：热处理工艺是指对钢铁进行时效处理或者其他不同处理方法，以改变其组织结构，以达到改善物理性能和机械性能的目的。
热处理一般有正火、回火、淬火几种工艺，正火是在一定温度下，保持原钢的性能并增加屈服强度的处理；回火是将经正火处理的钢经过热处理后变软的处理；淬火则通过将钢火至一定温度，使得钢的抗拉强度提高。
5.钢水分级：钢水是由熔炼的钢铁混合着碳炉料，铁素体+碳化物+几何形状（颗粒），三部分组成，其中碳化物是赋予钢铁强度和韧性的原料，碳化物多添加，钢铁抗弯强度和塑性大，受冷变形小，耐热性强，但不韧性，反之反之。
所以，分级是根据碳化物形状和数量来确定，确定碳酸铁的品级，主要是根据钢水中碳化物的形状和大小，以保证钢筋的品质。
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2.乳状液膜
– 由基质（溶剂）－流动 载体（萃取剂）－表面 活性剂组成
– 以小乳滴形式分散于料 液之中
膜外相(料液)
膜内相 (反萃液)
液膜
图５－2b 乳状液膜示意图
3 基本原理
• 选择性迁移的机理－金属离子可萃性差异 • 推动力——化学位梯度（如pH梯度） １）．逆向迁移机理 ２）．同向迁移机理
1）.逆向迁移机理
– 影响液膜稳定性及稀土分离效果的因素
• 胺类（N205)优于酯类（span 80） • N205用量↑→分离效果↑
２．液膜萃取
– 步骤 1)调节稀土渗浸液pH=5 2)混合，150～200 r/min搅拌
– 影响因素
• 膜内相种类: HCl时,稀土萃取率>99%, H2SO4时,稀土萃取率25%, • 酸度：膜内相HCl浓度↑→RE提取率↑；膜稳定性↑；
三、乳化液膜体系的技术操作
• 特点:萃取、反萃合二为一；萃取剂用量少、成本低
• 液膜分离的一般流程 • 乳状液膜从低含量稀土浸出液中回收稀土
１．制膜
混合（萃取剂＋溶剂＋表面活性剂＋膜内相）
搅拌 生成油包水（W/O）乳状液
– 稳定性特别重要（以破损率表示）
• 破乳率ε=膜外相中酸的总量／原始酸的总量 • 如放置１hr后， ε＜2％，稳定
例：悬浮聚合法合成CL-P204
悬浮有机相组成: 苯乙烯＋二乙烯苯＋P204 +引发剂（过氧化乙烯，过氧化苯甲酰等）
水相组成: 纯水＋分散剂（甲基纤维素，羟乙基纤维素等）
条件: 85℃，保温12hr, 95℃,保温10hr
水相
悬浮有机相
一、萃取色层分离的基本原理
１．分配系数与分离系数
分配系数 : D C s / C m 分离系数 : D 1 / D 2 金属离子在流动相中的
中RE3+浓度↑，峰距↓（分离度RS↓）
– 淋洗液流速：流速↑→理论塔板数↓→RS↓ – 温度：一般50±５℃为宜
2. 萃取色层分离稀土的工艺实践
– 装柱——负载——淋洗——淋洗液浓缩沉淀
装柱
长径比17～20，树脂粒度0.13～0.074mm
负载 淋洗
料液RE2O3 60 ～ 80g/L, 酸度0.２～ 0.3mol/L
分数 :
R Nm Nm Ns
1
1
1
1 N s 1 Cs •Vs 1 D • Vs
NmCm •Vm来自Vm保留体积 : V R V m / R V m D • V s
D=(VR-Vm)/Vs
Cs:固定相中的金属浓度 Ns:固定相中的金属摩尔数 Vs:固定相（树脂）体积
Cm:流动相中的金属浓度 Nm:流动相中的金属摩尔数 Vm:流动相体积(色柱自由体积)
• 定义
– 以含有萃取剂的有机载体（树脂）为固定相的色层分
离法
• 优点：
料液 淋洗剂（移动相）
– 高选择性（萃取）+高效性（离子交换）
• 固定相的种类
固定相
1)浸渍树脂
疏水硅球上吸附萃取剂
2)萃淋树脂
用悬浮聚合原理(
)将萃取剂固定在有机高分子
化合物上得到的树脂，萃淋树脂萃取剂浓度高
（40%～60%），结合牢固，使用寿命长．
萃取
UO2(SO4)42- + 2H++2R3N 反萃 (R3NH)2UO2(SO4)2
二、液膜传质速率
ddNt1
δ PS(CI
CI
)
I
N1——从体积V1迁移出的摩尔数 P——渗透系数
CI、CII——膜两侧溶液I和II在膜界面处的浓度 S——膜的面积
δ——膜的厚度
• 乳化液滴半径↓，比表面积↑
• 表面活性剂影响液滴的大小及液膜的厚度
料液 淋洗剂（移动相）
吸附带 固定相
浓 保留体积VR 度
单组成色谱图
2.分离度（分辨率）
• 每个组成都有一个色谱峰，且有特定的保留体积VR • 每个色谱峰都有特征的峰宽W • (VR2-VR1)越大，W越小分离效果越好 • 分离R 度 S(W V 1 R 2W V 2)R 1 /22(W V R 12 W V 2 R 1) (R S1.3 时可定 )
二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和物
• 分离操作步骤
– 吸附——洗涤——淋洗（梯度淋洗）
• 使用树脂
– P507萃淋树脂（选择性高，淋洗酸度低）
1. 萃取色层分离稀土的影响因素
– 固定相中P507的含量： Rs在P507=48%时显示最大值 – 淋洗液酸度：酸度↑，色谱峰前移，峰高↑，峰宽↓，流出液
迁移速度↑ • 水乳比↑→ 液膜用量↓；膜内相RE浓度↑，提取率↑
适宜水乳比500:15～20
３．澄清及后处理
• 破乳——热学、化学、超声、离心、高压静电凝聚
４．设备: 与萃取类似
第二节 萃取色层法分离
• 概述 一、萃取色层分离过程中的基本概念 二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和
物
萃取色层概述
50±５℃， 梯度淋洗（Gd-Tb-Dy分离：0.5,0.7,0.9mol/L HCl）
淋洗液浓缩沉淀 浓缩至50g/L以上
第五章 液膜萃取及萃取色层法
分离提取稀土元素
第一节 液膜萃取分离稀土
一、液膜分离技术的基本概念及原理 二、液膜传质速率 三、乳化液膜体系的技术操作
第二节 萃取色层分离稀土
一、液膜分离技术的基本概念及原理
1.支撑液膜
– 把含有流动载体（如萃 取剂）与有机溶剂所组 成的有机相吸着在惰性 的微孔聚合体膜上所组 成液膜
例：用P507作流动载体萃取稀土 – 稀土料液与膜外部界面的萃取反应
• RE3+ + 3(HA)2 → RE(HA2)3+3H+
– 膜内相与膜内界面的反萃反应
• RE(HA2)3+3H+ → RE3+ + 3(HA)2
pH=4-5
4-6mol/L HCl
2）.同向迁移机理
例： 用碱性萃取剂（叔胺，季铵盐）流动载体萃取金属 配合阴离子