LOGO第三章浩金工业及其乐源3.1冶金工艺概述3.2冶金工业废气3.3冶金工业废水3.4冶金固体废物
LOGO 第三章 冶金工业及其污 染源 3.1 冶金工艺概述 3.2 冶金工业废气 3.3 冶金工业废水 3.4 冶金固体废物
3.1冶金工艺概述3.1.1金属及其分类铁金属和非铁金属前者系指铁及其合金：后者则指除了铁及其合金以外的金属元素。黑色金属和有色金属有色金属则是指除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。有色金属可分为有色金属纯金属和有色金属合金。有色金属纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类：有色金属合金分为重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。有色金属材按化学成分分类：铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材、镁和镁合金材。按形状分类可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种
v 3.1冶金工艺概述 v 3.1.1金属及其分类 v 铁金属和非铁金属 v 前者系指铁及其合金；后者则指除了铁及其合金以外的金属元素。 v 黑色金属和有色金属 v 有色金属则是指除铁、铬、锰三种金属以外的所有金属。 v 有色金属可分为有色金属纯金属和有色金属合金。 v 有色金属纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属 五类；有色金属合金分为重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金 属合金、稀有金属合金等； v 按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合 金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。 v 有色金属材按化学成分分类：铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和 铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材、镁和镁合金材。按形状 分类可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种
(1)有色轻金属：指密度小于4.5g/cm3的有色金属，有铝、镁、钙等及其合金；(2)有色重金属：指密度大于4.5g/cm3的有色金属、有铜、镍、铅、锌、锡、锑、钻、铋、镉、汞等及其合金；(3)贵金属：指矿源少、开采和提取比较困难、价格比一般金属贵的金属，如金、银和铂族元素及其合金：(4)半金属：指物理化学性质介于金属与非金属之间的硅、硒、碲、砷、硼等，也有人将硼、碳、破、针划入半金属，所有半金属元素都呈现金属光泽；(5)稀有金属：指在自然界中含量很少、分布稀散或难以提取的金属，稀有金属又分为钛、铍、锂、、等稀有轻金属：钨、钼、锯、钼、锆、钒等稀有高熔点金属；镓、铟、、锗等稀有分散金属；、钇和镧系元素等稀土金属；镭、钢系元素等稀有放散性元素
v (1)有色轻金属：指密度小于4.5g/cm3的有色金属，有铝、镁、 钙等及其合金； v (2)有色重金属：指密度大于4.5g/cm3的有色金属、有铜、镍、 铅、锌、锡、锑、钴、铋、镉、汞等及其合金； v (3)贵金属：指矿源少、开采和提取比较困难、价格比一般金属 贵的金属，如金、银和铂族元素及其合金； v (4)半金属：指物理化学性质介于金属与非金属之间的硅、硒、 碲、砷、硼等，也有人将硼、碳、砹、钋划入半金属，所有半金 属元素都呈现金属光泽； v (5)稀有金属：指在自然界中含量很少、分布稀散或难以提取的 金属，稀有金属又分为钛、铍、锂、铷、铯等稀有轻金属；钨、 钼、铌、钽、锆、钒等稀有高熔点金属；镓、铟、铊、锗等稀有 分散金属；钪、钇和镧系元素等稀土金属；镭、锕系元素等稀有 放散性元素
*3.1.2冶金及冶金方法从矿石中提取金属及金属化合物的生产过程称为提取冶金extractivemetallurgy)，简称冶金。矿石的主要成分是金属的氧化物及硫化物（少数卤化物）。由于在冶金生产过程中，离不开化学反应，所以又称为化学冶金（chemicalmetallurgy)。按提取金属工艺过程的不同，区分为火法治金、湿法冶金及电冶金。电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解及水溶液电解
v3.1.2冶金及冶金方法 v 从矿石中提取金属及金属化合物的生产过程称为提取冶金( extractive metallurgy)，简称冶金。矿石的主要成分是金属的氧 化物及硫化物（少数卤化物）。由于在冶金生产过程中，离不开 化学反应，所以又称为化学冶金( chemical metallurgy)。 v 按提取金属工艺过程的不同，区分为火法冶金、湿法冶金及电 冶金。电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解及水溶液电解
*3.1.3火法冶金工艺火法冶金（pyrometallurgy）是在高温下从冶金原料提取或精炼金属的冶炼工艺，是物理化学原理在高温化学反应中的应用。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有+依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热：金属热还原、氧气转炉炼钢等过程均为自热进行的过程。火法冶金一般包括三大过程：①原料准备；②熔炼、吹炼；③精炼。其中进行的化学反应则有热分解、还原、氧化、硫化、卤化、蒸馏等。过程中的产物除金属或金属化合物之外，还有炉渣、烟气和烟尘（包括荒煤气）。烟气由高温的粉尘、烟雾及气体组成，通过对烟气处理和烟尘综合利用来回收其中的热量、有价分以及把对环境有害的气体转化为有用产品
v 3.1.3火法冶金工艺 v 火法冶金( pyrometallurgy)是在高温下从冶金原料提取或精炼金属 的冶炼工艺，是物理化学原理在高温化学反应中的应用。 v 实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有 依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔 炼就无需由燃料供热；金属热还原、氧气转炉炼钢等过程均为自 热进行的过程。 v 火法冶金一般包括三大过程：①原料准备；②熔炼、吹炼；③精 炼。其中进行的化学反应则有热分解、还原、氧化、硫化、卤化 、蒸馏等。过程中的产物除金属或金属化合物之外，还有炉渣、 烟气和烟尘（包括荒煤气）。烟气由高温的粉尘、烟雾及气体组 成，通过对烟气处理和烟尘综合利用来回收其中的热量、有价组 分以及把对环境有害的气体转化为有用产品
1.原料准备+原料准备一般包括采矿、选矿、原料贮存、配料、混合、干燥、制粒（造球）、制团、焙烧、搬烧、烧结（造块）、焦化等工序。有些火法工艺并不要求制粒（制团）或焙烧，精矿可以直接治冶炼。焦化虽然是化工过程，但它是钢铁治金的重要组成部分。心2.熔炼熔炼是指炉料在高温熔炼炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的冶金过程。熔炼可以分为还原熔炼和氧化熔炼。心3.精炼精炼是粗金属去除杂质的提纯过程。对于高熔点金属，精炼还具有致密化作用。精炼分化学精炼和物理精炼两大类
v 1．原料准备 v 原料准备一般包括采矿、选矿、原料贮存、配料、混合、干燥 、制粒（造球）、制团、焙烧、煅烧、烧结（造块）、焦化等工 序。有些火法工艺并不要求制粒（制团）或焙烧，精矿可以直接 冶炼。焦化虽然是化工过程，但它是钢铁冶金的重要组成部分。 v 2．熔炼 v 熔炼是指炉料在高温熔炼炉内发生一定的物理、化学变化，产 出粗金属或金属富集物和炉渣的冶金过程。 熔炼可以分为还原熔 炼和氧化熔炼。 v 3．精炼 v 精炼是粗金属去除杂质的提纯过程。对于高熔点金属，精炼还 具有致密化作用。精炼分化学精炼和物理精炼两大类
*3.1.4湿法冶金工艺湿法治金（hydro-metallurgy)是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出，进行金属分离、富集和提取的冶金工艺，它是水溶液化学及电化学原理的应用。由于这种冶金过程大都是在水溶液中进行，故称湿法冶金。湿法治金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过200℃左右，极个别情况温度可达300℃。。随着矿石品位的下降和对环境保护要求的日益严格，湿法治金在有色金属生产中的作用越来越大。湿法冶金主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液中金属提取及废水处理等单元操作过程
v3.1.4 湿法冶金工艺 v 湿法冶金( hydro-metallurgy)是利用浸出剂将矿石、精矿、焙砂 及其他物料中有价金属组分溶解在溶液中或以新的固相析出，进 行金属分离、富集和提取的冶金工艺，它是水溶液化学及电化学 原理的应用。由于这种冶金过程大都是在水溶液中进行，故称湿 法冶金。 v 湿法冶金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高 压过程，温度也不过200℃左右，极个别情况温度可达300℃。 v 随着矿石品位的下降和对环境保护要求的日益严格，湿法冶金在 有色金属生产中的作用越来越大。 v 湿法冶金主要包括浸出、液固分离、溶液净化、溶液中金属提取 及废水处理等单元操作过程
1.浸出浸出是利用溶剂（浸出剂）选择性地从矿石、精矿、焙砂等固体物料中提取某些可溶性组分的湿法治金单元过程。根据浸出剂的不同可分为酸浸出、碱浸出和盐浸出：根据浸出化学过程分为氧化浸出和还原浸出：根据浸出方式分为堆浸、就地浸、渗滤浸、搅拌浸出、热球磨浸出、管道浸出、流态化浸出：根据浸出过程的压力可分为常压浸出和加压浸出。2.固液分离将浸出液分离成液相和固相的过程，常用的固液分离方法有沉降分离和过滤两种方法，过滤通常又有离心分离和过滤分离。*3.溶液净化溶液净化是除去溶液中杂质的湿法治金过程。工业上常用的有结晶蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离等净化方法。为获得纯净溶液，往往多种方法综合使用。?4.从溶液中提取金属将净化后水溶液中所含的金属离子以金属或其化合物形式析出回收的过程。可分为电解法和化学法两种。电解提取可归入电冶金中进行介绍
v 1．浸出 v 浸出是利用溶剂（浸出剂）选择性地从矿石、精矿、焙砂等固体物料 中提取某些可溶性组分的湿法冶金单元过程。 v 根据浸出剂的不同可分为酸浸出、碱浸出和盐浸出； v 根据浸出化学过程分为氧化浸出和还原浸出； v 根据浸出方式分为堆浸、就地浸、渗滤浸、搅拌浸出、热球磨浸出、管 道浸出、流态化浸出； v 根据浸出过程的压力可分为常压浸出和加压浸出。 v 2．固液分离 v 将浸出液分离成液相和固相的过程，常用的固液分离方法有沉降分离 和过滤两种方法，过滤通常又有离心分离和过滤分离。 v 3．溶液净化 v 溶液净化是除去溶液中杂质的湿法冶金过程。工业上常用的有结晶、 蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离等净化方法 。为获得纯净溶液，往往多种方法综合使用。 v 4．从溶液中提取金属 v 将净化后水溶液中所含的金属离子以金属或其化合物形式析出回收的 过程。可分为电解法和化学法两种。电解提取可归入电冶金中进行介绍
3.1.5电冶金电冶金是利用电能提取金属的冶金工艺。根据电能作用的不同电冶金分为电热冶金和电化冶金两类。电热治金是利用电能转变为热能进行治炼的方法，其物理化学变化本质与火法冶金差别不大，主要区别是冶炼时热能来源不同，故电热治金也可列入火法治金。按电能转变为热能的方法即加热的方法不同，分为电弧熔炼、电阻熔炼、感应熔炼、电子束熔炼和等离子熔炼等。电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。根据电解液不同，电化冶金分为水溶液电解和熔盐电解：根据阳极不同文分为不溶阳极电解和可溶阳极电解。前者又称电解提取，后者又称电解精炼。熔盐电解亦可看做是一种不溶阳极电解精炼
v 3.1.5电冶金 v 电冶金是利用电能提取金属的冶金工艺。根据电能作用的不同， 电冶金分为电热冶金和电化冶金两类。 v 电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法，其物理化学变 化本质与火法冶金差别不大，主要区别是冶炼时热能来源不同， 故电热冶金也可列入火法冶金。按电能转变为热能的方法即加热 的方法不同，分为电弧熔炼、电阻熔炼、感应熔炼、电子束熔炼 和等离子熔炼等。 v 电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐 类的溶液或熔体中析出。根据电解液不同，电化冶金分为水溶液 电解和熔盐电解；根据阳极不同又分为不溶阳极电解和可溶阳极 电解。前者又称电解提取，后者又称电解精炼。熔盐电解亦可看 做是一种不溶阳极电解精炼
治金过程虽可分为火法和湿法，但火法是主要的。因为大多数?的金属主要是通过高温冶金反应取得的。即使某些采用湿法的有色金属提取中，也仍然要经过某些火法冶炼过程作为原料的初步处理，如焙烧。这是因为火法治金生产率高，流程短，设备简单及投资省，但却不利于处理成分结构复杂的复合矿或贫矿。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法、电治金过程，即便是以火法为主的工艺流程，比如，硫化铜精矿的火法冶炼，最后还须有电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理
v 冶金过程虽可分为火法和湿法，但火法是主要的。因为大多数 的金属主要是通过高温冶金反应取得的。即使某些采用湿法的 有色金属提取中，也仍然要经过某些火法冶炼过程作为原料的 初步处理，如焙烧。这是因为火法冶金生产率高，流程短，设 备简单及投资省，但却不利于处理成分结构复杂的复合矿或贫 矿。 v 从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过 程，又有湿法、电冶金过程，即便是以火法为主的工艺流程， 比如，硫化铜精矿的火法冶炼，最后还须有电解精炼过程；而 在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行 炼前处理