【鋼鐵冶煉】-金屬的冶煉和利用

金屬的冶煉和利用金屬的冶煉和利用———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————第五章金屬的冶煉和利用金屬的性質(zhì)和利用一.金屬的性質(zhì)：1.物理性質(zhì)：①有金屬光澤②多數(shù)金屬為銀白色：Au—金黃色，Cu—紫紅色Zn—青白色③多數(shù)金屬為固體：除了Hg——液④所有的金屬都有良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。⑤多數(shù)金屬有較大的密度、硬度和熔點(diǎn)（鋰鈉鉀密度比水小，并且與水反應(yīng)）2.金屬某些物理性質(zhì)及其應(yīng)用飾品：Au、Ag、Pt（鉑）——金屬光澤和延展性炊具：Fe、Al——導(dǎo)熱性電絲、電纜：Cu、Al——導(dǎo)電性燈絲：W——熔點(diǎn)高食品包裝：Al——延展性3、金屬之最：（1）鋁：地殼中含量最多的金屬元素（2）鈣：人體中含量最多的金屬元素（3）鐵：目前世界年產(chǎn)量最多的金屬（鐵>鋁>銅）（4）銀：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬（銀>銅>金>鋁）（5）鉻：硬度最高的金屬 （6）鎢：熔點(diǎn)最高的金屬（7）汞：熔點(diǎn)最低的金屬 （8）鋨：密度最大的金屬（9）鋰：密度最小的金屬4、金屬分類(lèi)：黑色金屬：通常指鐵、錳、鉻及它們的合金。重金屬：如銅、鋅、鉛等有色金屬輕金屬：如鈉、鎂、鋁等；有色金屬：通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。金屬的化學(xué)性質(zhì)：金屬的化學(xué)性質(zhì)(金屬元素：具有金屬通性的元素。最外層電子數(shù)小于4，所以其原子容易失去電子而本身常以陽(yáng)離子形態(tài)存在于化合物中。它們的氧化物和氫氧化物一般呈堿性)①與氧氣反應(yīng)點(diǎn)燃點(diǎn)燃 2Mg+O2====MgO3Fe+2O2Fe3O4 △ 2Cu+O22CuO（變黑色）4Al+3O2====2Al2O3②與酸反應(yīng) 金屬+ 酸→鹽+H2↑Mg+2HCl====MgCl2+H2↑ 2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑ Fe+HCl====Zn+2HCl====ZnCl2+H2↑鋅和稀硫酸Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4====FeSO4+Mg+H2SO4====MgSO4+鋁和稀硫酸2Al+3H2SO4====Al2(SO4)3+3H2↑③金屬+ 鹽→另一金屬+ 另一（條件前換后鹽可溶）Fe+CuSO4====Cu+FeSO4鐵條表面覆蓋一層紅色的物質(zhì) 溶液由藍(lán)色變成淺綠色(古代濕法制銅及“曾青得鐵則化銅”指的是此反應(yīng))鋁片放入硫酸銅溶液中：3CuSO4+2Al==Al2(SO4)3+3Cu現(xiàn)象：鋁片表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變成無(wú)色。銅片放入硝酸銀溶液中：2AgNO3+Cu==Cu(NO3)2+2Ag現(xiàn)象：銅片表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由無(wú)色變成藍(lán)色。銅和硝酸汞溶液反應(yīng)：Cu+Hg(NO3)2===Cu(NO3)2+Hg現(xiàn)象：銅片表面覆蓋一層銀白色的物質(zhì)，溶液由無(wú)色變成藍(lán)色。,生成另一種單質(zhì)和另一種化合物,這樣的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)金屬活動(dòng)性順序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au鉀 鈣 鈉 鎂 鋁 鋅 鐵 錫 鉛（氫）銅 汞 銀鉑 金①金屬活動(dòng)性順序表中，金屬的位置越靠前，活動(dòng)性越強(qiáng)。②排在氫前面的金屬，能與酸反生置換反應(yīng)，生成氫氣（除濃硫酸和硝酸） ③排在前面的金屬能把后面的金屬，從其化合物溶液中置換出來(lái)（K，Ca，Na）實(shí)驗(yàn)室制取氫氣①原理：Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑②選擇藥品：Mg、Al——太快 Fe——太慢 HCl——揮發(fā)H2不純 ③裝置步驟：同制取二氧化碳一樣④收集方法：排水法 （難溶于水）向下排空氣法 （ρ＜ρ空）氫氣的性質(zhì)無(wú)色無(wú)氣味的氣體＜ρ空 是最輕的氣體，難溶于水，有可燃性，還原性。二.合金1.定義：合金是由一種金屬跟其他金屬（或非金屬）熔合形成的有金屬特性的物質(zhì)。2.特性： 硬度比組成它的金屬大熔點(diǎn)比組成它的成分金屬熔點(diǎn)低耐腐蝕性增強(qiáng)3.常見(jiàn)合金特性和用途：P1204.鐵的金屬：鐵和碳的合金生鐵：含碳量大，2％—4.3％，韌性差，硬鋼：含碳量0.03％—2％，韌性好，彈性好，比較硬5.金屬材料：純金屬和各種合金幾種合金：不銹鋼，形狀記憶合金，高溫合金，儲(chǔ)氫合金金屬礦物 鐵的冶煉一.金屬礦物：1.金屬元素的存在：①極少數(shù)以單質(zhì)形式存在，如鉑、金、銀②大多數(shù)以化合物存在2.金屬礦物：①鐵的礦物：⑴赤鐵礦（Fe2O3）⑵磁鐵礦（Fe3O4）⑶黃鐵礦（FeS2）⑷菱鐵礦（FeCO3）②銅的礦物赤銅（Cu2O） ⑵孔雀［Cu2(OH)2CO3］ ⑶黃銅礦⑷斑銅礦③鋁的礦物：⑴鋁土礦 ⑵明礬石3.金屬的冶煉：把金屬礦物變成金屬的過(guò)程二.鐵的冶煉1.實(shí)驗(yàn)室冶煉鐵高溫①原理：3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2②步驟：⑴連裝置，檢查氣密性 ⑵裝藥品，固定鐵架臺(tái)⑶先通一會(huì)再加熱，目的：空氣排凈，防止加熱時(shí)爆炸 ⑷先停止加熱冷卻至室溫再停止通CO 目的：防止產(chǎn)生鐵粉被重新氧化③實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：玻璃管中紅棕色粉末變黑色，石灰水變渾濁④產(chǎn)物檢驗(yàn)：磁鐵吸引放入稀鹽酸——產(chǎn)生氣泡⑤注意事項(xiàng)檢查裝置氣密性 ⑵先通一氧化碳后加熱 ⑶先停加熱后停通CO ⑷做尾氣處理：點(diǎn)燃，收集 ⑥石灰水的作用：檢驗(yàn)并吸收CO22.工業(yè)煉鐵高溫 ①原理：3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2②設(shè)備：高爐③原料：鐵礦石、石灰石、焦炭、空氣點(diǎn)燃高溫 ⑴C+O2====CO2 ⑵CO2+C====2CO高溫⑶3CO+Fe2O3====2Fe+3CO2⑤焦炭作用：⑴燃燒提高爐溫 ⑵產(chǎn)生CO三、化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型1、四種基本反應(yīng)類(lèi)型①化合反應(yīng)：由兩種或兩種以上物質(zhì)生成另一種物質(zhì)的反應(yīng)②分解反應(yīng)：由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)形式：A+BCB+AC小結(jié)：化學(xué)反應(yīng)的類(lèi)型化合反應(yīng)：A+B+ …→AB…分解反應(yīng)：AB…→A+B+ …置換反應(yīng)：A+BC →AC+B2、氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)：物質(zhì)得到氧的反應(yīng)還原反應(yīng)：物質(zhì)失去氧的反應(yīng)氧化劑：提供氧的物質(zhì)還原劑：奪取氧的物質(zhì)（常見(jiàn)還原劑：H2、C、CO）3、中和反應(yīng)：酸與堿作用生成鹽和水的反應(yīng)四、金屬的其他冶煉方法1.熱分解法有些不活潑金屬僅用熱分解法就能制得。△2HgO ==== 2Hg+O2↑△2Ag2O ==== 4Ag+O2↑2．電解法通電2Al2O3====4Al+3O2↑通電2NaCl====2Na+Cl2↑3．熱還原法多數(shù)金屬的冶煉過(guò)程屬于熱還原法常用的還原劑有焦炭一氧化碳、氫氣等。 高溫Fe2O3+3CO ==== 2Fe+3CO2高溫CuO+H2 ==== Cu+H2O4.濕法冶煉Fe+CuSO4====Cu+FeSO4五、含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算根據(jù)純度計(jì)算出純物質(zhì)的質(zhì)量，再進(jìn)行其他計(jì)算1、等質(zhì)量的四種金屬Al、Mg、Fe、Zn與足量的稀鹽酸反應(yīng)，生成氫氣的多少？2Al+6HCl=2AlCl3+3H254 61 x x=6／54=2／18Mg+2HCl=MgCl2+H224 21 x x=2／24Fe+2HCl=FeCl2+H256 21xx=2／56Zn+2HCl=ZnCl2+H26521xx=2／65生成氫氣的質(zhì)量為Al＞Mg＞Fe＞Zn1、目的建立冶煉廠環(huán)境管理制度,確保生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵、廢水、固廢、噪聲等影響環(huán)境的污染物經(jīng)過(guò)處理后能達(dá)標(biāo)排放,使生產(chǎn)不致對(duì)周?chē)h(huán)境造成有害的影響。嚴(yán)格執(zhí)行安泰集團(tuán)環(huán)境方針,保護(hù)和改善工作環(huán)境,保障人身健康,保持良好的環(huán)保企業(yè)形象。2、范圍生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生“三廢”的重要環(huán)節(jié);影響環(huán)境的生產(chǎn)、生活活動(dòng)過(guò)程。3、責(zé)任設(shè)備科:負(fù)責(zé)監(jiān)督冶煉廠的環(huán)境和確保環(huán)保設(shè)備的正常運(yùn)行。動(dòng)力車(chē)間/除塵車(chē)間:確保各環(huán)保設(shè)備正常運(yùn)行和本單位的環(huán)境衛(wèi)生保持良好燒結(jié)車(chē)間:提高工藝,確保燒結(jié)質(zhì)量,減少煙塵的超標(biāo)排放,保護(hù)環(huán)保設(shè)施完好。高爐車(chē)間:確保本車(chē)間負(fù)責(zé)的環(huán)保設(shè)施完好并正常運(yùn)行,正確操作,減少非正常煙塵排放。其它單位:確保本單位的環(huán)境衛(wèi)生能夠保持良好。4、內(nèi)容4.1大氣污染防治控制、原料車(chē)間、供料車(chē)間要對(duì)原輔料、燃料及成品料的裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)及貯存過(guò)程,應(yīng)采取相應(yīng)有效的防塵、隔離、降塵(如封閉、噴淋)等防護(hù)措施,盡量減少粉塵排放量。需要時(shí),應(yīng)配置灑水車(chē)或其它灑水設(shè)施,在貯場(chǎng)、道路等可能產(chǎn)生揚(yáng)塵的場(chǎng)所適量灑水,保持一定濕度,防止粉塵。、破碎車(chē)間、噴煤車(chē)間要對(duì)原輔料、燃料的加工、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程,應(yīng)采取相應(yīng)有效的防塵、隔離、降塵(如封閉、噴淋)等防護(hù)措施,盡量減少粉塵排放量。、燒結(jié)車(chē)間、高爐車(chē)間在生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行工藝運(yùn)行規(guī)程、設(shè)備操作規(guī)程及各項(xiàng)管理制度,減少和防止煙氣的逸散、泄漏、散發(fā)。、除塵車(chē)間、動(dòng)力車(chē)間及相關(guān)車(chē)間要加強(qiáng)環(huán)保設(shè)施的巡檢和維護(hù)保養(yǎng),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)組織維修,防止設(shè)備帶病運(yùn)行,確保和主體生產(chǎn)設(shè)備同時(shí)正常運(yùn)行,并確保和主體生產(chǎn)設(shè)備同時(shí)保養(yǎng)和維護(hù)。除塵崗位必須嚴(yán)格執(zhí)行本崗位的操作規(guī)程,并認(rèn)真做好記錄。、鑄鐵車(chē)間在鐵水的運(yùn)輸或澆鑄過(guò)程中對(duì)鐵水應(yīng)采取相應(yīng)有效的防護(hù)措施,防止石墨碳的飛揚(yáng)。、電儀車(chē)間要對(duì)環(huán)保設(shè)施的電器部分加強(qiáng)點(diǎn)檢,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理,保證環(huán)保設(shè)施的正常運(yùn)行。4.2、水污染防治控制、高爐冷卻水、沖渣廢水采用閉路循環(huán)方式,沖渣泵房和循環(huán)水泵房工作人員要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的操作規(guī)程。動(dòng)力車(chē)間負(fù)責(zé)冷卻水和沖渣水循環(huán)設(shè)備及管網(wǎng)的使用和維護(hù)。、鑄鐵廢水和除塵廢水經(jīng)沉淀處理后回收循環(huán)利用,鑄鐵車(chē)間、動(dòng)力車(chē)間、除塵車(chē)間負(fù)責(zé)其循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備及管網(wǎng)的使用和維護(hù)。4.3、固體廢棄物污染防治控制嚴(yán)格執(zhí)行《冶煉廠固體廢棄物排放控制措施》。4.4、噪聲污染防治控制各單位對(duì)各自所管轄的運(yùn)行設(shè)備要加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng),確保運(yùn)行狀態(tài)良好,消音設(shè)施要保持正常運(yùn)行,出現(xiàn)故障要及時(shí)搶修。4.5、放射源管理嚴(yán)格執(zhí)行《cs137放射源管理制度》。4.6、危險(xiǎn)化學(xué)品管理動(dòng)力車(chē)間化驗(yàn)室要嚴(yán)格執(zhí)行《化驗(yàn)室管理制度》和《藥品管理制度》。4.7、清潔生產(chǎn)管理各單位所轄范圍內(nèi)的草坪要經(jīng)常澆水、拔除雜草,樹(shù)木要定期整枝和刷白,如若需要還應(yīng)施肥打藥,保證草坪、樹(shù)木的成活率。各車(chē)間露天設(shè)備要按規(guī)定定期進(jìn)行保養(yǎng)和吹塵、清潔,保持無(wú)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象,保持設(shè)備的