第一讲由矿物提取金属的技术 内蒙古工业大学材料学院 材料合成与制备 IMUT 在地球上,绝大部分金属以化合态存在,如形成 金属的氧化物、硫化物、硅酸盐等,并与不含矿 物的脉石、杂质组成金属矿床。故生产金属材料 必须从矿石中提取金属,并进一步加工成所需的 材料。 冶金学是生产金属材料的科学,对于不同的矿石, 应采用不同的冶金原理进行生产。 铁矿大都以氧化铁形式存在,则采用还原反应,使铁从氧化物中还原 出来,并与脉石分离; 黄铜矿以硫化铜形式存在,则采用氧化反应,将大部分硫焙烧而除去 材料合成与制备 IMUT 常用的冶金方法 (1)火法冶金(又称高温冶金) 高温下冶金作业的总称。这种方法是利用燃料燃烧、电能或化学反应 产生的热量,在高温下进行一系列的冶金反应,生成熔融金属和熔渣, 然后将熔渣分离而获得金属。 (2)水法冶金(又称湿法冶金) 在溶液中冶金作业的总称。这种方法主要由两个过程组成;一是在溶 剂作用下,使矿石中的金属溶解;二是用置换、还原、电沉积等方法 将溶液中的金属分离出来。 水法冶金适用于处理金属含量较低而成分比较复杂的原料。其回收率 高、劳动条件较好,广泛适用于有色金属冶炼,如生产铜、锌、铀、 稀土金属等。 材料合成与制备 IMUT 常用的冶金方法 (3)电冶金 指用电能进行冶金作业的总称。可分为电热法和电化法两类。 (4)粉末冶金 指由金属或金属化合物制取金属粉末、压制成型和烧结而成制品的冶 金方法。它适用于生产高熔点金属(如钨、钼等)、难以切削加工的高 硬度合金制品(如硬质合金等)、不互溶金属制成的合金产品(如银和 钨制成的开关触头)、金属和非金属组成的制品(如铜和石墨制成的电 刷)、多孔性的金属制品(如青铜和石墨制成的含油轴承)等。 材料合成与制备 IMUT 主要内容 炼铁、炼钢 材料合成与制备IMUT 炼铁、炼钢生产过程 铁矿石 铁矿石 炼钢生铁 炼钢生铁 钢水 钢水 炼铁 炼钢 钢坯 钢坯 钢材 钢材 2011 年中国钢铁产量6.83亿吨(全球9亿吨) 2012年中国粗钢7.16亿吨,占46.3%(全球 15.478亿吨) 材料合成与制备 IMUT 1炼铁 1.1炼铁原理 用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁: 高炉冶炼生铁的本质就是从铁矿石中将铁还原出来 并熔化成铁水流出炉外。还原铁矿石需要的还原剂和热 量由燃料燃烧产生。炼铁的主要燃料是焦