有色、黑色金属的基本冶炼过程（原料原理反应式）

本教材内容分为铜冶金、铅冶金、锌冶金、氧化铝生产、铝电解、镁冶金、钛冶金七部分，本着内容适度的原则，兼顾高职高专学生的接受能力，简要介绍了六种金属的生产原理与工艺等内容，注重理论联系实际，激发学生的学习兴趣。各节首均设有内容导读，在每节后面附有思考题，深浅适宜，有助于学生能力的培养；书后附有部分习题参考答案。

基本介绍书名 ：有色金属冶金 作者 ：王鸿雁 ISBN ：9787122072221 定价 ：39.00元 出版社 ：化学工业出版社 出版时间 ： 2010-2-1 开本 ：16开 内容简介,图书目录, 内容简介 本书可作为高职高专学校冶金专业的教材；不仅适合冶金企业的科研人员和工程技术人员阅读，也可供职工培训使用。 图书目录 0 绪论 0.1 金属及其分类 0.2 矿物、矿石和精矿 0.3 冶金的概念及冶金方法分类 思考题 1 铜冶金 1.1 概述 1.1.1 铜的物理性质 1.1.2 铜的化学性质 1.1.3 铜的主要化合物及其性质 1.1.4 铜及化合物的用途 1.1.5 炼铜原料 1.1.6 铜的生产方法 思考题 1.2 造锍熔炼的基本原理 1.2.1 概述 1.2.2 造锍熔炼过程的主要化学反应类型 1.2.3 冰铜和炉渣的性质及分离 1.2.4 铜在炉渣中的损失 思考题 1.3 造锍熔炼生产实践 1.3.1 概述 1.3.2 密闭鼓风炉熔炼 1.3.3 闪速熔炼 1.3.4 熔池熔炼 思考题 1.4 冰铜的吹炼 1.4.1 概述 1.4.2 冰铜吹炼的工艺 1.4.3 铜锍吹炼的基本原理 1.4.4 冰铜吹炼的生产实践 思考题 1.5 炉渣贫化 1.5.1 概述 1.5.2 熔炼贫化过程的热力学分析 1.5.3 电炉贫化 1.5.4 浮选选矿法贫化 思考题 1.6 粗铜的火法精炼 1.6.1 概述 1.6.2 火法精炼的理论基础 1.6.3 精炼炉及精炼工艺 1.6.4 火法精炼的发展 思考题 1.7 铜的电解精炼 1.7.1 概述 1.7.2 铜电解过程理论基础 1.7.3 铜电解工艺实践 1.7.4 电解精炼的主要设备与装置 思考题 1.8 湿法炼铜 1.8.1 概述 1.8.2 湿法炼铜的浸出过程 1.8.3 从含铜溶液回收铜 1.8.4 湿法炼铜的主要方法 思考题 1.9 再生铜的生产 1.9.1 概述 1.9.2 再生铜的生产工艺 思考题 2铅冶金64 21概述64 211铅的物理性质64 212铅的化学性质65 213铅的主要化合物及性质65 214铅的用途67 215炼铅原料67 216铅的冶炼方法68 思考题70 22硫化铅精矿的烧结焙烧71 221硫化铅精矿烧结焙烧的目的71 222硫化铅精矿烧结焙烧的化学反应71 223烧结焙烧实践76 思考题81 23铅烧结块的鼓风炉熔炼81 231概述81 232铅鼓风炉还原熔炼的基本原理82 233鼓风炉炼铅的生产实践87 思考题91 24硫化铅精矿的直接熔炼91 241概述91 242硫化铅精矿直接熔炼的基本原理和方法92 思考题99 25炼铅炉渣及其烟化处理99 251概述99 252炉渣烟化处理的基本原理100 253烟化处理炉渣的影响因素100 254烟化炉吹炼的操作101 255处理炉渣的其他方法102 思考题103 26粗铅的火法精炼103 261概述103 262粗铅火法精炼原理103 思考题110 27粗铅的电解精炼110 271概述110 272电解精炼原理111 273电解液净化112 274铅电解精炼的主要设备及其配置113 思考题114 28湿法炼铅114 281概述114 282湿法炼铅方法114 思考题116 29再生铅的生产117 291概述117 292再生铅生产的原料117 293再生铅原料的处理方法117 294再生铅废料的熔炼技术118 295含铅废料处理的其他方法119 思考题119 3锌冶金120 31概述120 311锌的物理性质120 312锌的化学性质121 313锌的主要化合物及性质121 314锌的用途121 315炼锌原料122 316锌的冶炼方法122 317我国锌冶炼现状123 思考题124 32硫化锌精矿的焙烧与烧结124 321硫化锌精矿的焙烧目的124 322硫化锌精矿焙烧的理论基础125 323硫化锌精矿的沸腾焙烧128 324硫化锌精矿的烧结焙烧131 思考题132 33湿法炼锌132 331锌焙砂的浸出132 332硫酸锌浸出液的净化141 333硫酸锌溶液的电解沉积144 思考题148 34火法炼锌148 341蒸馏炼锌的理论基础148 342火法炼锌的生产实践151 343火法炼锌新技术155 思考题155 35粗锌火法精炼及烟化法处理含锌物料155 351粗锌火法精炼原理与工艺155 352烟化法处理含锌物料158 思考题160 36再生锌的生产160 361概述161 362再生锌原料161 363再生锌生成及回收途径161 364其他再生工艺164 思考题164 4氧化铝165 41概述165 411氧化铝工业发展概况165 412氧化铝及其水合物的性质167 413铝土矿及其他铝矿169 414氧化铝生产方法170 415铝酸钠溶液171 思考题174 42拜耳法生产氧化铝174 421原矿浆制备175 422高压溶出177 423赤泥分离洗涤182 424晶种分解186 425氢氧化铝煅烧工艺技术193 思考题197 43烧结法生产氧化铝197 431概述198 432生料浆的制备198 433熟料烧结200 434熟料溶出201 435铝酸钠溶液脱矽204 436铝酸钠溶液碳酸化分解212 437分解母液的蒸发216 思考题218 44化学品氧化铝的生产218 441化学品氧化铝的表征特性219 442化学品氧化铝的生产方法概述219 思考题221 5铝电解222 51概述222 511铝的主要性质222 512铝电解用的原料和熔剂223 思考题230 52铝电解厂的简介230 521铝电解厂的规模231 522铝电解槽系列231 523电解车间的安全生产233 524铝的再生利用234 思考题236 53预焙阳极电解槽的构造236 531工业铝电解槽的演变236 532工业铝电解槽的构造238 思考题243 54铝电解的两极反应243 541阴极反应243 542阳极反应244 543铝电解中两极副反应244 思考题246 55铝电解的电流效率246 思考题247 56预焙电解槽的焙烧和启动247 561预焙槽的预热247 562预焙槽的启动248 563预焙槽的启动后期249 思考题250 57铝电解槽的正常生产阶段250 571铝电解槽正常生产的特征250 572铝电解槽正常生产期间所宜保持的技术条件251 573电解槽的加工操作253 574阳极效应及其处理255 575槽工作电压的保持与调整256 576电解场所的日常管理257 577电解槽的日常检查与判断258 578病槽及其处理259 579电解质含碳及其处理261 5710电解质生成碳化铝及其处理262 5711电解生产过程中的常见事故及其处理262 5712大跑电解质的原因及其处理265 5713电解槽的破损与停槽265 5714电解槽的破损检查与停槽266 5715常见预焙槽病态及处理267 5716铝电解中的电能节省269 5717铝电解槽的计算机控制269 5718铸锭270 5719降低铝生产成本271 思考题271 58铝电解槽的污染治理272 思考题273 6镁冶金274 61概述274 611镁的性质和用途274 612镁矿资源276 613镁的制取方法及工艺流程276 思考题279 62氯化镁的制取279 621氯化镁水合物脱水制取氯化镁280 622氧化镁氯化制取氯化镁283 思考题291 63氯化镁电解制取金属镁292 631概述292 632镁电解质的物理化学性质294 633氯化镁电解过程的基本原理296 634镁电解工艺301 思考题304 64热还原法炼镁304 641热还原法炼镁概述304 642金属热还原法炼镁306 思考题311 65镁精炼311 651粗镁中的杂质311 652粗镁精炼原理312 653镁的精炼方法313 思考题315 7钛冶金316 71概述316 711钛的性质和用途316 712钛的资源317 713钛的制取方法319 思考题322 72钛铁矿的富集322 721钛铁矿还原熔炼322 722富钛料的生产工艺流程与设备323 思考题324 73粗四氯化钛的制取324 731概述324 732含钛物料氯化的原理325 733富钛料的氯化工艺326 思考题329 74四氯化钛的精制329 741杂质的特性329 742除去杂质的方法330 743四氯化钛精制的工艺流程330 思考题334 75镁热还原法制取海绵钛335 751还原原理335 752生产工艺335 753钛的低价氯化物生成及危害338 754海绵钛的质量339 思考题341 76钠热还原法生产金属钛341 761热力学分析341 762钠还原法生产海绵钛的工艺流程342 763钠的净化342 764钠还原四氯化钛的工艺方法343 765还原产物的湿法处理344 思考题345 77钛的精炼345 771钛的电解精炼345 772钛的碘化法精炼346 思考题347 78致密钛的生产347 781致密钛生产方法概述347 782钛真空熔炼的理论基础348 783钛的粉末冶金350 思考题351 79残钛的来源及回收和利用352 791残钛的来源352 792残钛的回收和利用352 思考题353 参考文献354

有色金属定义：狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、钴以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。

用途：

A:有色金属中的铜是人类最早使用的金属材料之一。现代，有色金属及其合金已成为机械制造业、建筑业、电子工业、航空航天、核能利用等领域不可缺少的结构材料和功能材料。

B:实际应用中，通常将有色金属分为5类：

1.轻金属。密度小于4500千克/立方米，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。

2.重金属。密度大于4500千克/米3，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。

3.贵金属。价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，如金、银及铂族金属。

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。包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等；

稀有难熔金属，如钛、锆、钼、钨等；

稀有分散金属，如镓、铟、锗、铊等；

稀土金属，如钪、钇、镧系金属；

放射性金属，如镭、钫、钋及阿系元素中的铀、钍等。

有色金属通常指除去铁（有时也除去锰和铬）和铁基合金以外 的所有金属。有色金属可分为四类：

1. 重金属：一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；

2. 轻金属：密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、 镁等.

3. 贵金属：地壳中含量少，提取困难，价格较高，密度大，化学性质稳定，如金、银、铂等；

4. 稀有金属：如钨、钼、锗、锂、镧、铀等。

由于稀有金属在现代工业中具有重要意义，有时也将它们从 有色金属中划分出来，单独成为一类。而与黑色金属、有色金属并列，成为金属的三大类别。

在目前已知的107种元素，对于其中的金属元素,各国有不同的分类方法。有的分为铁金属(ferrous meta-ls)和非铁金属(non-ferrous metals)两大类:铁金属系指铁及铁合金；非铁金属则指铁及铁合金以外的金属元素。有的分为黑色金属(чёрные металлы)和有色金属(цветные металлы)两大类。有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外所有的金属。中国在1958年，将铁、铬、锰列入黑色金属；并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。这64种有色金属包括：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、硅、硼、硒、碲、砷、钍。

在历史上，生产工具所用的材料不断改进，它与人类社会发展的关系十分密切。因此历史学家曾用器物的材质来标志历史时期，如石器时代、青铜器时代、铁器时代等。到17世纪末被人类明确认识和应用的有色金属共 8种。中华民族在这些有色金属的发现和生产方面有过重大的贡献（见冶金史）。进入18世纪后，科学技术的迅速发展，促进了许多新的有色金属元素的发现。上述的64种有色金属除在17世纪前已被认识应用的 8种外，在18世纪共发现13种。19世纪发现39种,进入20世纪,又发现4种。

能源、信息技术和材料被称为当代文明的三大支柱。有色金属及其合金是现代材料的重要组成部分，与能源及信息技术的关系十分密切。按1981年世界资料统计，铜、铝、铅、锌、镍、锡、金、银 8种有色金属的产量虽仅为钢产量（7亿吨）的5.4％，但其产值则达到钢产值的50％以上。有色金属和黑色金属相辅相成，共同构成现代金属材料体系。

有色金属是国民经济、人民日常生活及国防工业、科学技术发展必不可少的基础材料和重要的战略物资。农业现代化、工业现代化、国防和科学技术现代化都离不开有色金属。例如飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器以及原子能、电视、通讯、雷达、电子计算机等尖端技术所需的构件或部件大都是由有色金属中的轻金属和烯有金属制成的；此外，没有镍、钴、钨、钼、钒、铌等有色金属也就没有合金钢的生产。有色金属在某些用途（如电力工业等）上，使用量也是相当可观的。现在世界上许多国家，尤其是工业发达国家，竞相发展有色金属工业，增加有色金属的战略储备。

有色金属工业包括地质勘探、采矿、选矿、冶炼和加工等部门。矿石中有色金属含量一般都较低，为了得到1吨有色金属,往往要开采成百吨以至万吨以上的矿石。因此矿山是发展有色金属工业的重要基础。有色金属矿石中常是多种金属共生，因此必须合理提取和回收有用组分，做好综合利用，以便合理利用自然资源。许多种稀有金属、贵金属以及硫酸等化工产品，都是在处理有色金属矿石或中间产品以及矿渣、烟尘的过程中回收得到的。有色金属生产过程中通常产生大量废气、废水和废渣，其中含有多种有用组分，有时含有有毒物质，一些有色金属也具有毒性。因此，在生产有色金属的过程中,必须注意综合利用与环境保护。此外,与钢铁的生产相比，一般说来，有色金属生产需要的能量是比较多的。据统计，如从矿石生产每吨钢能耗以100计，镁为 1127，铝为767，镍为455，铜为352，锌为206。因此，在有色金属工业中，降低能耗问题非常突出。

在有色金属的开采、选矿、冶炼、加工及再生回收过程中,有多种提取方法可资选用。就冶炼过程而言,通常分为火法冶金、湿法冶金和电冶金。火法冶金一般具有处理精矿能力大,能够利用硫化矿中硫的燃烧热,可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点；但往往难以达到良好的环境保护。湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿；电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。这些方法要针对所处理的矿物组成选择使用或组合使用。为了强化有色金属的冶炼加工过程,发展了一系列新技术、新方法和新设备，如高压浸取、流态化焙烧、有机溶剂萃取、离子交换、金属热还原、区域熔炼、真空冶金、喷射冶金、等离子冶金、氯化冶金以及连续铸轧、等静压加工、扩散焊接、超塑成型等，大大丰富了冶金学的理论和工艺，不断推动了有色金属生产的发展。

有色金属大多是加工成材后使用，因此如何合理有效地生产性能良好、物美价廉的有色金属材料以取得最大的社会经济效益，是个十分重要的问题。随着科学技术的进步与国民经济的发展，对于有色金属材料在数量、品种、质量及成本等方面不断提出新的要求；不仅要求提供更好性能的结构材料、功能材料；而且对其化学成分、物理性能、组织结构、晶体状态、加工状态、表面与尺寸精度以及产品的可靠性、稳定性等方面的要求也越来越高。总的说来，有色金属材料的生产正向大型化、连续化、自动化、标准化方向发展，这就需要高精度、高可靠性的工艺、装备、控制技术与成品检测技术。一些新材料，如半导体材料、复合材料、超导材料，新技术如粉末冶金、表面处理等已经形成或者正在发展成为一个新的技术领域。

中国有色金属资源的一个特点是复合矿多，而且有的品位较低，不但多种有色金属常共生在一起，而且有些铁矿中也含有大量的有色金属，如攀枝花铁矿中含有大量的钒、钛；包头铁矿中含有大量的稀土和铌，因此研究适合中国资源特点的新技术、新工艺、新设备和新材料，逐步建立适合中国情况的有色金属材料体系是今后一个十分重要的任务。

中国有色金属资源丰富，品种比较齐全。就目前所知，钨和稀土等 7种金属的储量居世界第一位；铅、镍、汞、钼、铌 5种金属的储量也相当丰富。在矿产资源中，有色金属是中国的一大优势。中华人民共和国成立以前，中国有色金属工业十分落后,无论矿山或工厂,其设备规模都很小，只能生产金、银、锡、锑、铜、铅、锌、汞等，许多有色金属都不能生产。自1949年以来，中国有色金属工业发展很快，已经形成了从常用有色金属到稀有金属，品种比较齐全，工艺比较完善的生产体系。中国各种有色金属的采矿、选矿、冶炼、加工工厂都具有相当规模，但与世界先进水平相比较，还有一定的差距。为此，在进行有色金属新矿山、工厂建设的同时，还面临现有矿山、工厂的技术改造任务，以充分发挥中国有色金属资源优势，满足国民经济发展的需要。

本人从事铅冶炼，还原铅确实没听说过。电解铅指的是把经过初步冶炼产生的粗铅采用电解工艺进一步精炼、得到含铅99.994%（国标一号）以上的产品，就叫电解铅。再生铅指的是回收的含铅物料（比如铅酸蓄电池）经过预处理和冶炼以后得到的铅产品，包括电解铅或者铅合金。合金铅就不用说了，就是铅合金产品，一般是铅锑合金、铅钙合金居多。粗铅刚才说过了，是含铅原料经过初步冶炼工艺后产生、含铅一般在96%以上的中间产品。其中一般还有金、银、铜、硫、锑等有价金属或杂质。

1、黑色金属

是指铁和铁的合金.如钢、生铁、铁合金、铸铁等.钢和生铁都是以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金.

生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品,主要用来炼钢和制造铸件.

把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸铁（液状,含碳量大于2.11%的铁碳合金）,把液状铸铁浇铸成铸件,这种铸铁叫铸铁件.

铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金,铁合金是炼钢的原料之一,在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用.

含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢,把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢.钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等.通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢.

2、有色金属

又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等.另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等,这些金属主要用作合金附加物,以改善金属的性能,其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金.以上这些有色金属都称为工业用金属,此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属,包括放射性的铀、镭等.

石墨的熔点有3700℃左右，远高于一般金属的熔点，所以一般金属都能放到石墨坩埚中熔化。但是不是所有的金属和合金都能用石墨坩埚的，因为有的材料会与炭发生反应，影响金属和合金的成分，比如铁、钛等。

目录1 拼音2 注解 1 拼音

yǒu sè jīn shǔ

2 注解

除黑色金属以外的所有金属叫做有色金属。有色金属及其合金是现代材料的重要组成部分，它跟能源、信息技术关系密切，是发展国民经济，实现四个现代化必不可少的基础材料。据估计，铜、铝、铅、锌、镍、锡、金和银8种有色金属的世界年产量仅为钢产量的5％，而其产值达到钢的50％。在冶金工业中，通常按密度的大小、矿物原料的富集程度以及用途和价格，把有色金属分成轻金属、重金属、贵金属、半金属和稀有金属5大类。有色金属有多种分类方法，例如，可以按现代用途分类。重金属：铜、铅、锌、锡；轻金属：铝、镁、钛；贵金属：金、银、铂族金属；钢铁工业金属：镍、锰、铬、钴、钼、钨、钒、铌和钽；电子工业金属：镉、镓、锗、汞、铟、铼、硒、鍗；核工业金属：铀、锆、铪、铯、铷、铍、稀土金属；化学工业金属：铋、锑、锂。我国有色金属的资源很丰富，品种也比较齐全。例如，钨、锑和稀土等金属的储量居世界第一位，铅、镍、汞、钼、铌5种金属的储量也相当丰富，这些为我国发展有色金属工业提供了良好的条件。