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hocc豆叮
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有色冶金化工原理分析论文

摘要 :本文对有色冶金化工的生产过程进行了概括分析,对其中的工艺原理做出归纳探讨,以期让相关理论更加浅显明晰,对实际生产产生增益作用。

关键词 :有色冶金;化工过程;工作原理

1有色金属冶金技术现状及原理

目前金属的化工冶炼方法主要包括三种方式:火法冶金、湿法冶金和电冶金。

火法冶金

火法冶金在冶金领域是非常传统的生产方式,在整个操作中并未加入水溶液,因此这种方法也叫做干法冶金,主要的原理是制造高温的条件,矿石就能经过化学、物理反应,让其中的金属与其他的成分分离,这样就能提炼出金属单质。实际操作流程的第一步是矿石准备,第二步是冶炼,第三步是精炼。第一步:矿石准备选择精矿后要加入适当的熔剂,对精矿进行加热,让其中的矿料可以在加热情况下形成块状,或者是加入一些粘合剂来制造成型,形成小球状后结成球团,然后放进鼓风炉里进行冶炼。第二步:冶炼这一过程主要是生成两个部分,分别是炉渣和金属液。金属液中也是有着少量的杂质,因此要进行进一步的精炼。这一过程是在鼓风炉中发生,其中加入了必要的材料以及熔剂,并加入焦炭来作为还原剂,主要是为了在铁矿中还原出生铁,在铜矿中还原出粗铜,还有对硫化铅矿进行冶炼,还原出粗铅。除了生成金属液以外,还有诸多杂质组成的炉渣。若是在氧化条件下反应,对生铁用转炉来精炼,在转炉中引入适当的氧气,用氧化的方式将铁水中的杂质去除,并炼出一定品质的钢水,可以将其铸成钢锭,这就是氧化吹炼的过程。造锍熔炼是对硫化铜或者硫化镍矿石进行处理,通常来说是在反射炉以及矿热电炉中进行反应,也可以是用鼓风炉来反应。在其中会加入一些石英石熔剂,便于形成炉渣,炉渣之下会留下熔锍。第三步:精炼。这个步骤是为了将金属液中依旧存在的一些少量杂质进一步去除掉,可以让金属的纯度得到提升。如在炼钢的时候,可以对生铁进行适当的精炼,这样就能在其中去除掉更多的非金属杂质,或者是进行更加深入地脱硫。精炼铜则是将粗铜放在反射炉里氧化,再用电解的.方式进行精炼。不同的金属有着不同的精炼方式,在设备以及原料上都是有所区别的。

湿法冶金

这种方法的另一个名字叫水法冶金,是借助各类熔剂,通过一系列的化学反应,实现对金属的提取以及分离,主要的步骤分为四步,其中第一步就是浸出。①浸出就是将矿物里的目标成分引入到溶液里,便于接下来的步骤逐渐展开。②通过过滤等方法,将浸出液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③采用萃取法或离子交换法,将浸出液中目标组分富集,并和其他杂质离子分离。④从净化液中提取目标金属或化合物。湿法冶金在钴、镍、铝、铜、锌等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、大部分锌和部分铜都采用此法生产。湿法冶金对低品位矿和相似金属分离都具有很好的适用性,而且金属回收程度高,不会造成严重的环境污染,生产过程易实现连续化和自动化,利于提高生产效率[1]。

电冶金

电冶金是以电能为能源进行提取和处理金属的工艺,根据电能转化形式的不同分为电化冶金和电热冶金两类。电化冶金是利用电极反应而进行的冶炼方法,对电解质水溶液或熔盐等离子导体通以直流电,电解质便发生化学变化,在阳极上发生氧化反应,而在阴极上发生还原反应。电热冶金具有加热速度快、调温准确、温度高(可达2000℃),可以在各种气氛、压力或真空中作业,具有金属烧损少等优点,是冶炼稀有高熔点金属、半导体材料等的一种主要方法。例如,目前冶炼金属铝就属于电热冶金方式,首先从铝土矿中提取氧化铝,然后在氧化铝中加入冰晶石作为助熔剂,在高温下熔融电解。

2有色冶金化工生产的核心设备的工作原理

虽然冶金化工产品种类众多,冶炼方法一般各不相同,但诸多生产流程所应用原理却大致相同,核心设备上也有着一定的共同点[2],下面对几种主要设备介绍。高炉冶炼原理:高炉生产乃连续进行,在实际操作中,是从炉顶的位置加入各类原料以及添加剂,从下部的风口鼓入高温达到一千摄氏度以上的热风,同时喷入煤粉等燃料。铁矿石的成分主要是铁的氧化物,这样用高温的方式就可以用燃料在燃烧后形成的一氧化碳,用来进行还原反应,实现对铁矿石中氧化物的还原,就能得到单质铁。这种情况下形成的是高温铁水,从出铁口就可以放出。同时在铁矿石中有着诸多的其他物质,构成了炉渣,炉渣就要从出渣口的位置排出,经过除尘处理之后,这些还能作为一些工业的生产原料。

3结束语

理论对实践具有指导意义,通过对理论的研究解析,了解工艺、反应及设备的本质,使实际生产具有更高的经济效益和时间效益。本文浅析了冶金化工生产中的几种主流方法的原理和工艺流程,对部分设备进行了理论分析。当前我国冶金设备正在高速地革新,冶金设备提升的同时,冶金化工在不同领域也会有广泛的发展前景。面对当前的压力和未来的挑战,我们需要不断深入地研究原理,并与先进技术相结合优化现有设备与工艺,在实践中解决各类有色冶金化工问题。

参考文献

[1]中国工程院化工、冶金与材料工程第十一届学术会议——“‘化工、冶金、材料’前沿与创新”在宁波隆重举行[J].杭州化工,2016,46(04):44.

[2].济南冶金化工设备有限公司一流的煤化工及焦化设备专业制造商[J].燃料与化工,2016,47(01):2.

作者:胡睿康 单位:澧县第一中学

175 评论

杨枝甘露儿

1957年,40多岁的陈新民正值年富力强、想大展宏图的时候,不幸,他在反右派斗争中蒙受冤屈。他虽被撤职,但仍以报国之心,忠实地履行教师的职责。他先后讲授物理化学、冶金热力学、普通冶金学、冶金计算、冶金分析、金属X射线、金属腐蚀与防护等课程。他以清晰的思想、渊博的知识启迪学生,教学效果极佳。学生评论:“陈老师娓娓道来,妙趣横生,深入浅出,易懂易记,像被带进了科学与艺术的殿堂,是一种极大的享受。”1959年冬,他被摘掉了“右派”的帽子,担任了教研室主任,开始创设以有色冶金为特色的冶金物理化学新专业。有色金属品种繁多,工艺复杂,除采用火法冶炼、氧化还原等方法外,还有硫化、氯化、羰化等过程,以及湿法冶金和电化学等方法。万事开头难,陈新民在创办新专业的过程中遇到了很多拦路虎。他夜以继日地查阅文献资料,殚精竭虑地奋笔耕耘,与教研室的同志一起,编写了近百万字的讲义。缺乏实验设备,他带领几个教师从废旧仓库中找代用品。例如,找到一台报废的医用X光机,就把它改造成用于观察高温冶金熔体的X射线装置,用这台设备开展了高水平的科研工作。他们还结合实验,撰写了一批科研论文。此后,他们将这个专业发展为火法冶金过程物理化学、湿法冶金过程物理化学、冶金电化学三个分支,并主攻了以下研究方向:(1)常见有色金属氧化物氯化平衡的研究;(2)有色金属主要矿物硫化物焙烧时气体平衡组成的研究;(3)冶金过程反应的动力学研究;(4)金属—氧系的热力学研究;(5)熔融法测定金属中气体的热力学分析的研究;(6)高温冶金熔体X射线装置及应用的研究等。1976年后,他主编的《物理化学》 、《冶金热力学导论》 、 《火法冶金过程物理化学》等教材先后出版。其中《火法冶金过程物理化学》获中国有色金属工业总公司高校优秀教材一等奖。他的论文多次在《金属学报》等刊物上发表,或在全国性的学术会议上宣读。其中, 《氯化镁水合物热分解的综合研究》 、 《金属中气体分析的热力学基础》等论文,获冶金部和湖南省重大科技成果奖。特别是“金属—氧系热力学和动力学”、“高温熔体物化性质”的研究成果,为中国有色金属的开发综合利用提供了理论依据,在一些重点建设项目中得到了应用。他是中国第一批博士研究生导师,曾主持制订了中南工业大学培养研究生的一整套制度,已编印成《研究生手册》供湖南省高校使用。自1984年以来,他指导的学生撰写的论文有6篇在全国性学术会议上获奖。如国家教委博士基金项目《高温冶金熔体X射线影视仪及其实验技术》于1985年通过鉴定,被认为是“国内首创,达到80年代世界先进水平”,1987年获湖南省教委科研成果一等奖。国家自然科学基金项目《金属—氧系热力学性质及β-钨亚稳性质研究》也通过国家鉴定,被评为1988年湖南省十大科技成果之一。他培养的博士生李晶在他的指导下完成了《冰铜熔炼过程的界面现象与金属损失的研究》 ,获中国科学技术协会首届青年科技奖,并被破格提升为教授。他积极创导和参与学术交流活动。曾当选为中国金属学会冶金物理化学分会副主任委员,中国有色金属学会第一届理事会常务理事兼冶金物理化学学术委员会主任委员。在从事教学和科研之外,陈新民担负了繁重的社会工作,包括国务院学位委员会第一届冶金学科评议组副组长,湖南省教育系统高级职称评委会副主任,中国高等教育学会常务理事,湖南省第五、第六、第七届人大常委会副主任,湖南省政协常委、副主席,第五、第六、第七届全国政协委员,民盟中央常委和湖南省委主任委员等职。他多次在人大、政协等重要会议上,为国民经济建设、民主政治建设、湖南的改革开放提出了许多积极的建议,其中最多的是有关教育问题的建议。他主张培养学生德育为首,全面发展;反对片面追求升学率;强调提高全民族的文化素质。他认为校风建设是学校建设的关键;有好的校风才能创造育人的好环境,促进人才成长。他说:“衡量一个学校水平高不高,标准主要看培养的学生是不是德智体全面发展。”这些真知灼见是他几十年办教育的切身体会。他为促进教育事业的改革和发展,为国分忧,献计献策,是共产党的忠实诤友。1981年3月,陈新民被选为中国科学院技术科学部委员。他先后出席过在北京、杭州、昆明、长沙召开的国际冶金学术会议;还应邀去美国、德国的一些大学讲学或作校际学术交流访问。为发展中国有色金属冶金事业,他不遗余力,作出了可贵的贡献。1992年冬,陈新民八旬高龄仍被选为民盟湖南省主任委员。他是六届中央常委,年底赴北京参加民盟第七次全国代表大会,由于心脏病突发,于12月23日22时20分溘然辞世。25日中共湖南省委根据他生前要求,追认他为中国共产党正式党员。

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fionazhang77

你百度一下湿法冶金,里面有比较详细的解说!如果还有问题,再百度一下火法冶金,比较一下就出来了! 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。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。③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。 湿法冶金hydrometallurgy 利用某种溶剂,借助化学反应(包括氧化、还原、中和、水解及络合等反应),对原料中的金属进行提取和分离的冶金过程。又称水法冶金。湿法冶金包括4个主要步骤:①用溶剂将原料中有用成分转入溶液,即浸取。②浸取溶液与残渣分离,同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子回收。③浸取溶液的净化和富集,常用离子交换和溶剂萃取技术或其他化学沉淀方法。④从净化液中提取金属或化合物。湿法冶金在锌、铝、铜、铀等工业中占有重要地位,世界上全部的氧化铝、氧化铀,大部分锌和部分铜都是用湿法生产的。湿法冶金的优点在于对非常低品位矿石(金、铀)的适用性,对相似金属(铪与锆)难分离情况的适用性;以及和火法冶金相比,材料的周转比较简单,原料中有价金属综合回收程度高,有利于环境保护,并且生产过程较易实现连续化和自动化。

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