有色冶金基础知识

为提供必要的温度， 需加入燃料燃烧，并送入空气或富氧空气。粗金属或金 属富集物由于与熔融炉渣互溶度很小和密度差异而分层得以分离。
富集物有锍、黄渣等，他们尚需进一步吹炼或用其他方法处理才能得到金属。
熔炼可分为：
和
。
04、火法冶金
熔炼
氧化熔炼 以氧化反应为主的的熔炼过程，如硫化铜、镍矿物原料的造锍熔炼、锍的吹炼、 硫化锑精矿鼓风炉熔炼等。主要反应：
常用过滤器有回转筒真空过滤机、带式过滤机、 板框式过滤机等。
05、湿法冶金
溶液净化
结晶法： 物质从溶液、熔融物或蒸气中以晶体状态析出的过程。在湿法冶金中，结晶操作主 要是从溶液中析出晶体。 物质从溶液中结晶析出主要依赖于它的过饱和度，产生过饱和度的方法可分为降温、 蒸发、真空和盐析结晶四种。 1、降温结晶将溶液冷却使之变为过饱和溶液而发生结晶的过程。 2、蒸发结晶在常压或减压下蒸发溶液以除去部分溶剂，使之变为过饱和溶液而发 生的结晶过程。 3、真空结晶溶液在真空和外界绝热的条件下闪急蒸发，由于部分溶剂移除和固溶 剂快速蒸发时吸收热量则造成溶液冷却的双重作用使溶液变为过饱和而发生的结晶 过程。 4、盐析结晶向溶液中加入溶解度大的盐类，以降低被结晶物的溶解度，使之达到 过饱和而发生的结晶过程。
是以盐作溶剂浸出有价金属的过程。如硫化矿用硫酸铁浸出铜：
CuS+Fe2(SO4)3→CuSO4+2FeSO4+S 氯化钠浸出铅：
PbSO4+2NaCl→Na2SO4+PbCl2 PbCl2+2NaCl＝Na2[PbCl4] 氰化钠浸出矿石中的金和银：
2Au+4NaCN+O2+2H2O＝2Na[Au(CN)2]+2NaOH+H2O2 2Au+H2O2+4NaCN＝2NaAu(CN)2+2NaOH
有色冶金基础知识
东莞市新东欣环保投资有限公司 2019年07月01日
目
Contents
录 01
金属与有色金属
02
冶金及冶金分类
03
有色金属冶炼
04
火法冶金
05
湿法冶金
01、金属与有色金属
元素周期表中共有118种元素 金属96种 金属是一种具有光泽、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质 非金属22种 通常条件下为气体或没有金属特性的脆性固体或液体
04、火法冶金
熔炼
还原熔炼
金属氧化物料在高温熔炼炉还原气氛下被还原成熔体金属的熔炼方法。 还原熔炼采用碳质还原剂（煤、焦炭等）。高温条件下碳质还原剂与金属氧化物
发生的反应如下： Me0+C = Me+CO MeO+CO = Me+CO2 CO2+C = 2CO MeO与C的反应为固相接触，受接触面限制，反应不能很好的进行，CO气体还
冶金
02、冶金及冶金分类
冶金
02、冶金及冶金分类
冶金
02、冶金及冶金分类
冶金
02、冶金及冶金分类
冶金
02、冶金及冶金分类
冶金分类
冶金工业
黑色冶金工 业
有色冶金工 业
生铁、钢和铁合金 （如铬铁、锰铁等）
的生产
其余所有各种金属 的生产
03、有色金属冶炼
有色冶金概述
有色冶金工业指通过熔炼、精练、电解或其他方法从有色金属矿、废杂金属料等有色金属原 料中 金属的生产活动。有色冶金指除黑色金属以外的所有金属的生产，包括对有色金属 矿的开采、选矿、冶炼以及加工成材的工业部门。 按其生产性质可分为: ①重金属的生产，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等; ②轻金属的生产，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡; ③贵金属的生产，如金、银、铂、铀等。 ④半金属性质价于金属和非金属之间，如硅、硒、碲、砷、硼等。 ⑤稀有金属的生产，如镓、铟、锗和稀土金属等。 由于有色金属各个具有独特性能，在现代化工业生产中已广泛使用，是工业生产中很重要的 一个部门。我国有色金属分布很不均衡，四川攀枝花铁矿中，含有10种有色金属钒、钛、镍 等，甘肃金昌市的金川镍矿，内蒙古的白云鄂博稀土矿，湖北大冶、江西德兴、安徽铜陵的 铜矿，江西大余的钨矿、湖南锡矿山的锑矿，云南个旧的锡矿，湖南水口山的铅锌矿。
并流萃取
萃取的，又叫阳离子交换萃取剂。 逆流萃取
P204
错流萃取
2、中性萃取剂：是由萃取剂的
电子给予体与中性无机分子作用，
增加无机分子在有机相中的溶解
度，实现萃取。TBP
3、碱性萃取剂：其对金属络阴 箱式萃取
离子的萃取过程是阴离子的交换 过程，又叫阴离子交换萃取。
离心萃取
N235
溶剂萃取工艺过程一般由萃取、 洗涤和反萃取组成。
04、火法冶金
焙烧
盐化焙烧
2/3MeS+O2 → 2/3MeO+2/3SO2 2SO2+O2 → 2SO3 MeO+SO3 → MeSO4 铜精矿、铜钴精矿、钴硫精矿及低品位金属物料的处 理。 硫酸化焙烧控制条件主要有温度和送风量。在同一温度 下，各种硫酸盐的分解压和稳定性是不同的，温度越高， 硫酸盐越不稳定，容易分解为氧化物。 利用各种硫酸盐稳定性的差异，通过适控制温度， 进行选择性硫酸化焙烧。当送风量能使气相中的SO3具有 最大值时，便是硫酸化焙烧最合适的送风量。
05、湿法冶金
固液分离
沉降分离： 是借助于重力作用将浸出矿浆分离为含固体量
较多的底流和清亮的溢流的液固分离方法。 提高底流浓度的工业设备称之为浓缩槽或澄清槽。 借助化学试剂—聚凝剂或絮凝剂可使颗粒互相凝 聚，絮凝剂可使细颗粒形成絮团来强化沉降过程。
配合使用
过滤分离：
利用多孔介质拦截浸出矿浆中的固体粒子，用压 强差或其他外力为推动力，使液体通过微孔的液 固分离方法。
氯化精炼 碱性精炼
04、火法冶金
原料准备
04、火法冶金
原料准备
04、火法冶金
焙烧
氧多化膛焙炉烧
流态化沸腾焙烧
氧化焙烧是用氧化剂是物料中的金属化合物炉转变为氧化物的工艺。目的是为了获得
氧化物以利于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。
04、火法冶金
概述
火法冶金就是在
（利用燃料燃烧或电能产生的热或某种化学反应所放出
的热）将
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
，而得到 的冶金方法。
原料准备
焙烧
熔炼
精炼
配料混合 干燥 制粒、制团
氧化焙烧 还原焙烧 盐化焙烧 氯化焙烧
熔池熔炼
顶、侧、低吹
闪速熔炼
还原电炉
精馏精炼 熔析精炼
硫化锌氧压浸出的基本反应：ZnS+H2SO4+1/202=ZnSO4+S+H2O
2、碱浸出
用碱性溶液作溶剂的浸出方法。常用的碱有氢氧化钠、碳酸钠和氨水。碱性溶液的浸出能力一般较酸性溶液弱，但浸出的选 择性较好，浸出液较纯，对设备的腐蚀性小。
ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O 3、盐浸出
AgCl + 2NH3.H2O==Ag(NH3)2Cl + 2H2O
（Kivcet）法和氧气喷撒熔炼（OSS）法。
04、火法冶金
熔炼
氧气底吹炼铅法（QSL法）
熔池熔炼 将炉料直接加入鼓风翻腾的熔池中迅速完成气、液、固相间主要反应的强化熔炼
方法。 按反应气体鼓入熔体方式，分为侧吹、顶吹和底吹三种。
1)侧吹 从设于侧墙和埋入熔池的风口直接将富氧空气鼓入铜锍—炉渣熔体内。有 诺兰达法、瓦纽科夫法、特尼恩特法和白银炼铜法。 2）顶吹 从炉顶往炉内插入喷枪，喷枪出口距熔池液面一定高度或浸没与熔体之中。 有三菱法、顶吹旋转法和艾萨熔炼法等炼铜、炼镍和炼铅法。 3）底吹 采用卧式长形圆筒反应器，在用墙分开的氧化段和还原段都设有数个底吹 喷嘴，氧化段喷吹氧气，还原段喷吹氧气和还原剂（煤粉或天然气），贫化炉渣， 回收铅锌。
原剂对金属氧化物的还原起主要作用。因此，必须加过量的还原剂（C）。
04、火法冶金
熔炼
电炉炼锌原则流程图
05、湿法冶金
概述
湿法冶金是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在 溶液中或以新的固相析出，进行金属分离、富集和提取的科学技术。由于这种冶金 过程大都是在水溶液中进行，故称湿法冶金。
湿法炼锌常规流程
05、湿法冶金
浸出
1、酸浸出
用酸作溶剂浸出有价金属的方法。常用的酸有无机酸和有机酸。有色冶金中硫酸常用于氧化铜矿的浸出、锌焙砂浸出、镍锍 和硫化锌精矿的氧压浸出等。
ZnO＋H2SO4 ＝ZnSO4+H2O
CuO＋H2SO4 ＝CuSO4+H2O
Fe2O3 + 6HCl ＝ 2FeCl3 + 3H2O
04、火法冶金
熔炼
氧化熔炼
密闭鼓风炉炼锌（ISP法）
03、火法冶金
熔炼
闪速熔炼 将硫化精矿（铜、镍精矿）、熔剂与氧气或富氧空气或预热空气仪器喷入赤热反
应塔内，使炉料在飘悬状态下迅速氧化和熔化的熔炼工艺。 优点： 1）细颗粒物悬浮于紊流中，化学反应速度快； 2）细颗粒干精矿具有大的表面积，反应速度快； 3）烟气中SO2含量高，易于综合利用； 闪速熔炼：奥托昆普（Outokumpu）型、国际镍公司因科（Inco）型、基夫赛特
05、湿法冶金
溶液净化
溶剂萃取：
溶剂萃取是利用溶质在两种不相混溶的液相之间的不同分配来达到分离和富集的目的。 具有平衡速度快、选择性强、分离后富集效果好、产品纯度高、能连续作业和易于实现
自动化生产等优点，现已广泛应用于多种稀有金属和常用金属的提取过程。
萃取剂
萃取过程
1、酸性萃取剂：是由萃取剂活 性基的氢与金属离子交换来实现
96种金属中： 铁、铬、锰列为黑色金属； 其余为有色金属。
重金属、轻金属、贵金属、稀 有金属和半金属。
02、冶金及冶金分类
冶金
冶金就是从 中 金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有 的过程和工艺。
原料
冶金过程
矿石
二次金属资 火法冶金 湿法冶金 电冶金
源
冶金产品 金属材料
02、冶金及冶金分类
氧化焙烧时硫化矿先热分解变成低价硫化物和硫，最后生成氧化物和。如下：
MeS2=MeS+1/2S2 1/2S2+O2=SO2 总反应M：eSM+1e/S22=OM2=eMOe+O2S+OSO2 2 一些硫化矿的氧化焙烧是放热反应，所放出的热量可使反应自热（或部分自热）进 行到底。
氧化焙烧设备有回转窑、多膛焙烧炉、流态化焙烧炉等。
MeS(s,l)+O2(g) = Me(l)+SO2(g) MeS(s,l)+1.5O2 = MeO(s,l,g)+SO2(g) Me、[MMee’代’S]表(l)+金(M属eO，)([l)]代= [表M主eS金](l)属+[M熔e体’O，](l（)→）Fe代S(表l) +熔C渣u2O。(l) = FeO (l) + Cu2S(l) 有色金属冶炼过程发生硫化矿的氧化反应是： 2MeS+3O2→2MeO+2SO2（氧化熔炼） [FeS]+（MeO）→[MeS]+（FeO）（造锍熔炼） [MeS]+O2→[Me]+SO2（直接熔炼） [MeS]+2(MeO)→3[Me]+SO2（锍的吹炼） 氧化熔炼是一个富集和分离过程，如铜、镍硫化精矿，在熔炼时将铜、镍富集到 锍中，同时被氧化后，与杂质金属（如铁）和脉石一道造渣除去而分离。 按工艺特征分为：闪速熔炼、熔池熔炼、旋涡熔炼、富氧熔炼、热风熔炼和 自热熔炼。
氯化的物料可以是氧化物、碳化物、硫化 物及金属或合金。常用氯化剂可以是Cl2、HCL、 CCl4、CaCl2、NaCl、MgCl2、FeCl3
如： MeO+Cl2 → MeCl2+1/2O2 根据作业温度条件，分为中温氯化焙烧和高
温氯化焙烧。前者作业温度不高，生成的氯化 物以固态存在，利用其水溶性，在浸出工序中 加以提取。高温氯化因焙烧温度高，而氯化物 沸点较低，因此生成的氯化物往往同时挥发进 入气相后而富集。
氯化物沸点低、熔点不高，与金属矿、硫化
物、氧化物几乎不互溶，既易生成，又易还原 或分解，再加上氯化焙烧选择性好，使得氯化 焙烧得到广泛应用。
典型范例有：金红石或高钛渣氯化法制取 TiCl4，二氧化锆氯化法制取ZrCl4。
04、火法冶金
熔炼
熔炼是指炉料在 （1200K~1600K）炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金 属或金属富集物和炉渣的冶金过程。炉料除精矿、焙砂、烧结矿等外，有时还需添 加为使炉料易于熔融的熔剂，以及为进行某种反应而加入还原剂。
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473K左右，极个别情况温度可达573K。
浸出
固液分离
溶液净化
金属提取
酸浸 碱浸 盐浸 氧化、还原浸出
沉降分离 过滤分离
结晶法 溶剂萃取 沉淀法
中和、硫化、共沉等
电解法 化学法 还原法 置换法
05、湿法冶金
氧化铜矿湿 法冶炼流程