開發(fā)利用金屬礦物和海水資源（課堂PPT）

1、123鐵礦石的種類鐵礦石的種類磁鐵礦磁鐵礦赤鐵礦赤鐵礦4銅礦石的種類銅礦石的種類5 一、金屬礦物的開發(fā)利用一、金屬礦物的開發(fā)利用黃銅礦黃銅礦赤鐵礦赤鐵礦鋁礦鋁礦錳礦錳礦鎢礦鎢礦鋅礦鋅礦6人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：人類最早發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用的金屬分別是：7這是英法聯(lián)軍洗這是英法聯(lián)軍洗劫焚毀世界建筑劫焚毀世界建筑史上最杰出的園史上最杰出的園林林圓明園后，圓明園后，被劫掠到國外的被劫掠到國外的珍貴文物珍貴文物銅銅虎頭虎頭，2000年在年在香港被拍賣。由香港被拍賣。由中國派員出高價(jià)中國派員出高價(jià)將其贖回。將其贖回。記住我們的國恥：中國還有上百萬件珍貴文物流失海外記住我們的國恥：中國還有上百萬件珍貴文物流

2、失海外8 我國古代煉鐵工業(yè)長期領(lǐng)先于世界，我們?cè)谖鳚h我國古代煉鐵工業(yè)長期領(lǐng)先于世界，我們?cè)谖鳚h初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)初時(shí)已經(jīng)懂得用木炭與鐵礦石混合高溫冶煉生鐵，領(lǐng)先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉先歐洲一千余年，南宋末年的工匠又掌握了用焦炭煉鐵，而歐洲最早的英國直到鐵，而歐洲最早的英國直到500年后（相當(dāng)于清朝乾年后（相當(dāng)于清朝乾隆末年），才掌握這一技術(shù)。隆末年），才掌握這一技術(shù)。古代中國勞動(dòng)人民用木炭煉鐵古代中國勞動(dòng)人民用木炭煉鐵9 冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方法冶煉金屬的實(shí)質(zhì)是用還原的方法使金屬化合物中的金屬離子得到使金屬化合物中的金屬離子得到電子變成金屬

3、原子。電子變成金屬原子。 將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)將金屬從其化合物中還原出來用于生產(chǎn)和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為和制造各種金屬材料的過程在工業(yè)上稱為金屬的冶煉。金屬的冶煉。10金屬活動(dòng)性順序金屬活動(dòng)性順序K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬活動(dòng)性逐漸減弱金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)金屬離子的得電子能力逐漸增強(qiáng)11冶煉金屬的方法冶煉金屬的方法 121、熱分解法、熱分解法（適合一些不活潑金屬）（適合一些不活潑金屬）2HgO = 2Hg + O2 加熱加熱2Ag2O = 4Ag + O2 加熱加熱2、物理提取

4、法（適用于極不活潑的、物理提取法（適用于極不活潑的金屬金屬Pt、Au）133、熱還原法（適用于大部分金屬）、熱還原法（適用于大部分金屬）CuO+H2 = Cu + H2O高溫高溫Fe2O3+3CO = 2Fe + 3CO2 高溫高溫鋁熱反應(yīng)鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)41 注意觀察現(xiàn)象注意觀察現(xiàn)象14反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，放出大鎂條劇烈燃燒，放出大量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)量的熱，發(fā)出耀眼的白光，紙漏斗內(nèi)劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物劇烈反應(yīng)，紙漏斗被燒穿，有熔融物落入沙中。落入沙中。Fe2O3+2Al = 2Fe + Al2O3高溫高溫鋁熱劑鋁熱劑 鋁是還原劑，在一定的條件下與某些金鋁

5、是還原劑，在一定的條件下與某些金屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。屬氧化物反應(yīng)，把其中的金屬還原成單質(zhì)。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。所以一些活潑的金屬也可作還原劑。153MnO2+4Al = 3Mn+ 2Al2O3高溫高溫Cr2O3+2Al = 2Cr + Al2O3高溫高溫3Co3O4+8Al = 9Co + 4Al2O3高溫高溫其它鋁熱反應(yīng)其它鋁熱反應(yīng) 鋁熱反應(yīng)的原理可鋁熱反應(yīng)的原理可以應(yīng)用在生產(chǎn)上，以應(yīng)用在生產(chǎn)上，如用于焊接鋼軌等。如用于焊接鋼軌等。在冶金工業(yè)上也常在冶金工業(yè)上也常用這一反應(yīng)原理，用這一反應(yīng)原理，使鋁與金屬氧化物使鋁與金屬氧化物反應(yīng)，冶煉釩、鉻、反應(yīng)，冶煉釩、鉻、

6、錳等錳等1617 由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀由于早期煉鋁十分困難，所以鋁的價(jià)格十分昂貴，一度超越金銀之上，直至之上，直至19世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。世紀(jì)上半葉，鋁還是歐洲許多高級(jí)珠寶店的高檔貨。 然而自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工然而自從美國青年化學(xué)家霍爾發(fā)明電解制鋁法后，制鋁工 藝不斷改進(jìn)，藝不斷改進(jìn)，現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（現(xiàn)在人們已經(jīng)熟練掌握了從鋁土礦（主要成主要成 分是分是Al2O3，當(dāng)然還是有很多，當(dāng)然還是有很多其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一其它雜質(zhì)的）中冶煉鋁的技術(shù)了，使得

7、制鋁成本大大下降，鋁的價(jià)格也一降千丈，走入千家萬戶。降千丈，走入千家萬戶。184、電解法（適合一、電解法（適合一些非?；顫娊饘傩┓浅；顫娊饘伲?MgCl2 (熔融熔融) = Mg + Cl2 電解電解2Al2O3 (熔融熔融) = 4Al + 3O2 電解電解冰晶石冰晶石2NaCl (熔融熔融) = 2Na + Cl2 電解電解K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg AgPt Au電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法物理提取法物理提取法19K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag電解法電解法熱還原法熱還原法熱分解法熱分解法

8、不同金屬冶煉方法的選擇不同金屬冶煉方法的選擇K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag20 今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金今天鋁的產(chǎn)量已經(jīng)僅次于鋼鐵了，鋁及鋁合金成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱成為現(xiàn)代文明不可缺少的金屬，鋁在工業(yè)上被稱為為“鋼精鋼精”，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度，是因?yàn)樗暮辖鸩坏p，而且強(qiáng)度足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于足以替代鋼鐵，鋁除了用于建材之外，還被用于航天工業(yè)，如我國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，航天工業(yè)，如我國第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號(hào)，外殼全部用鋁合金制成，美國的阿波羅外殼全部用鋁合金制成，美國的阿波

9、羅1111號(hào)，號(hào)，宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金宇宙飛船所用的金屬材料中，鋁及合金75%75%左右，左右，可以說人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了?？梢哉f人類送上太空的金屬中，鋁是最多的了。注意：正常人的人體，每注意：正常人的人體，每7070公斤體重約含公斤體重約含6161毫克鋁毫克鋁 但鋁攝入過多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表但鋁攝入過多卻是對(duì)人體有害的，經(jīng)研究表明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出明，鋁元素能滲入人腦，與神經(jīng)元細(xì)胞釋放出來的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)來的具有傳遞信息功能的有機(jī)堿反應(yīng)，導(dǎo)致神導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。經(jīng)系統(tǒng)傳遞信息受阻，引起老年癡呆。21鎂

10、在地殼中含量只有鋁鎂在地殼中含量只有鋁的四分之一，而且鎂比的四分之一，而且鎂比鋁更加活潑，所以要想鋁更加活潑，所以要想礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)礦物質(zhì)中獲取鎂，代價(jià)比鋁更高。比鋁更高。海洋中含有大量的氯化海洋中含有大量的氯化鎂，海水又咸又苦鎂，海水又咸又苦。咸是因?yàn)楹新然c，咸是因?yàn)楹新然c，苦是因?yàn)楹新然V苦是因?yàn)楹新然V，同樣道理，粗鹽同樣道理，粗鹽易潮解是因?yàn)槠湟壮苯馐且驗(yàn)槠渲泻休^多的氯中含有較多的氯化鎂，而氯化鎂化鎂，而氯化鎂易吸水。易吸水。據(jù)估算，假如每年從海水中提取據(jù)估算，假如每年從海水中提取1億噸億噸鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也鎂再過一百萬年，海水中鎂的含量也只會(huì)從目前的

11、只會(huì)從目前的0.13%降低到降低到0.12%，即，即只減少了萬分之一。可謂取之不盡，只減少了萬分之一?？芍^取之不盡，用之不竭。用之不竭。22合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：合理開發(fā)和利用礦物資源，主要途徑有：1、提高金屬礦物的利用率、提高金屬礦物的利用率2、減少金屬的使用量、減少金屬的使用量3、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用、加強(qiáng)金屬資源的回收和再利用4、使用其他材料代替金屬材料、使用其他材料代替金屬材料 231、下列各種冶煉方法中，可以制得、下列各種冶煉方法中，可以制得 相應(yīng)金屬的是（相應(yīng)金屬的是（ ）A、加熱氧化鋁、加熱氧化鋁 B、加熱碳酸鈣、加熱碳酸鈣C、電解熔融氯化鈉、電解熔融氯化鈉

12、D、氯化鈉與鋁粉高溫共熱、氯化鈉與鋁粉高溫共熱2、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置、根據(jù)金屬在金屬活動(dòng)順序表中的位置及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：及性質(zhì)，推測(cè)制取下列金屬最適宜的方法：Na Zn Hg Au C電解法電解法加熱還原法加熱還原法加熱分解法加熱分解法物理提取法物理提取法2425 從太空觀察地球，看到地球上有七片陸從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地地“漂浮漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中在一大片藍(lán)色的海洋之中是是“歷史留給人類的資源儲(chǔ)備歷史留給人類的資源儲(chǔ)備”海洋是美麗的，海洋是美麗的， 也是富饒的也是富饒的 261.海水水資源的利用：海水的淡化海水水資源的利用：海水的淡化 （

13、1）使海水淡化的途徑）使海水淡化的途徑 通過海水中提取淡水或從海水中把鹽分離通過海水中提取淡水或從海水中把鹽分離出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。出去，都可以達(dá)到淡化海水的目的。 （2）海水淡化的方法及其特點(diǎn)）海水淡化的方法及其特點(diǎn) 海水淡化的方法主要有海水淡化的方法主要有蒸餾法、電滲析法、蒸餾法、電滲析法、離子交換法離子交換法等。等。 其中其中蒸餾法蒸餾法的歷史最久，的歷史最久，技術(shù)和工藝也比較完善，技術(shù)和工藝也比較完善，但成本較高。但成本較高。27海水蒸餾原理示意圖： 28太陽能蒸發(fā)海水示意圖：太陽能蒸發(fā)海水示意圖： 29含含80多種元素，以氫、氧、多種元素，以氫、氧、氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀

14、等氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀等較多。被稱為較多。被稱為“元素的故鄉(xiāng)元素的故鄉(xiāng)”。海水中鈾多達(dá)海水中鈾多達(dá)45億億噸是已知陸地鈾礦噸是已知陸地鈾礦儲(chǔ)量的儲(chǔ)量的4500倍。氘倍。氘有有50億噸足夠人類億噸足夠人類用上千萬年用上千萬年海水中的化學(xué)資源海水中的化學(xué)資源30海洋中的礦產(chǎn)資源海洋中的礦產(chǎn)資源312.海水化學(xué)資源的開發(fā)利用海水化學(xué)資源的開發(fā)利用 海水綜合利用的重要方向是：海水綜合利用的重要方向是：海水淡化同化海水淡化同化工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合工生產(chǎn)結(jié)合、同能源技術(shù)結(jié)合。如從海水中制得。如從海水中制得的的氯化鈉氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒除食用外，還用作工業(yè)原料，如生產(chǎn)燒堿、純堿、

15、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含堿、純堿、金屬鈉以及氯氣、鹽酸、漂白粉等含氯化工產(chǎn)品。從海水中制取氯化工產(chǎn)品。從海水中制取鎂、鉀、溴鎂、鉀、溴及其化工及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)制鹽工業(yè)上的發(fā)展。 從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。從海水中獲得其他物質(zhì)和能量具有廣闊的前景。例如，例如，鈾和重水鈾和重水目前是核能開發(fā)中的重要原料，目前是核能開發(fā)中的重要原料，從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)國家來說具有戰(zhàn)略從海水中提取鈾和重水對(duì)一個(gè)國家來說具有戰(zhàn)略意義?；瘜W(xué)在開發(fā)意義?；瘜W(xué)在開發(fā)海洋藥物海洋藥物方面也將發(fā)揮越來越方面也將發(fā)揮越來越大的作用。大的作用。潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能等也是越來越受到重等也是越來越受到重視和開發(fā)的新型能源。視和開發(fā)的新型能源。32煮海為鹽從海水中提取從海水中提取NaClNaCl33海水提溴：主要方法是空氣吹出法海水提溴：主要方法是空氣吹出法主要流程主要流程海水海水濃縮濃縮酸化酸化濃縮濃縮海水海水BrBr- -通入通入氯氣氯氣海海水水ClCl- -BrBr2 2通入空氣通入空氣水蒸氣水蒸氣( (吹入吹入) )吸收吸收塔