10_粗金属火法精炼新版08.7.22

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1、10粗金属的火法精炼（25页，10幅图，4个表）10.1概述10.1.1粗金属的概念10.1.2粗金属火法精炼的目的10.1.3粗金属火法精炼方法10.1.3.1化学精炼法10.1.3.2物理精炼法10.2化学精炼10.2.1氧化精炼10.2.1.1氧化精炼的热力学原理10.2.1.2氧化精炼时杂质氧化的顺序10.2.1.3氧化精炼脱除杂质的限度10.2.1.4粗铜的氧化精炼10.2.2硫化精炼10.2.2.1硫化精炼的热力学原理10.2.2.2硫化精炼脱除杂质的限度10.2.2.3粗铅加硫除铜精炼10.3物理精炼10.3.1熔析精炼10.3.1.1熔析精炼定义和分类10.3.1.2熔析精炼

2、原理10.3.1.3熔析精炼实例――粗铅除铜10.3.2萃取精炼10.3.3区域精炼10.3.3.1区域精炼原理和分配系数10.3.3.2影响区域精炼效果的因素10.3.4蒸馏精炼10.3.4.1金属的蒸气压10.3.4.2蒸馏精炼原理2610.3.3.4常压蒸馏精炼10.3.4.4真空蒸馏精炼10粗金属的火法精炼10.1概述10.1.1粗金属的概念由矿石或精矿经火法冶炼得到的粗金属，常常含有一定量的杂质（一般来自金属矿石及人为加入的熔剂、反应剂、燃料等），这样的金属称作粗金属。例如粗铜含有各种杂质和金银等贵金属，其总量可达0.5～2%；鼓风炉还原熔炼所得的粗铅含有1～4%的杂质和金银等贵金

3、属。粗金属中所含的杂质对金属的使用性能有不利影响必须除去，而且杂质中有较高的经济价值的有价元素（如稀贵金属等）必须加以回收利用。因此，大多数粗金属都要进行精炼。本章限于介绍粗金属的火法精炼。10.1.2粗金属火法精炼的目的粗金属精炼的目的可能有以下3个：第一，主要为了将杂质含量降低到规定限度以下，获得尽可能纯的金属；第二，有时是为了得到某种杂质含量在允许范围内的产品，例如炼钢，特别是合金钢的生产，其目的除了脱去有害杂质以外，还要使钢液中留有各种规定量的合金元素，以便得到具有一定性能的钢材；第三，有时为了回收利用某些粗金属中所含的杂质中有较高的经济价值的有价元素（如稀贵金属等），例如，粗铅和粗

4、铜火法精炼回收利用金、银及其他稀贵金属等。10.1.3粗金属火法精炼方法粗金属火法精炼的方法，不仅要随主体金属和杂质性质的不同而不一样，而且还与所要精炼的金属的纯度有关。就其本质而言，粗金属火法精炼都是利用主金属与杂质化学性质的差异或物理性质的差异，采取一定的操作，形成通过物理或化学等方法容易分离的两相或多相体系，即使主金属和杂质分别进入不同的相，从而实现两者分离。其具体方法多种多样，一般可分为化学精炼法和物理精炼法两大类。10.1.3.1化学精炼法基于杂质与主金属化学性质的不同，加人某种试剂（氧化剂或硫化剂等）使之与杂质作用形成某种难溶于主金属的化合物析出或造渣，之后与主金属实现分离。根据

5、加入的试剂种类不同，主要有氧化精炼法和硫化精炼法。2610.1.3.2物理精炼法基于在两相平衡时杂质和主金属在两相（液—固或气—固）间分配比的不同，形成液-固两相实现分离的方法，有熔析精炼法和区域精炼(区域熔炼)法等；形成气-液两相实现分离的方法，有常压蒸馏精炼法和真空蒸馏精炼法。为了生产出纯度较高的冶金产品，同一精炼过程往往需要重复进行多次，或者需要几种精炼方法配合使用。前者例如，区域提纯和凝析精炼，后者例如，粗铅除铜过程包括凝析精炼、硫化精炼等等。10.2化学精炼10.2.1氧化精炼10.2.1.1氧化精炼的热力学原理氧化精炼就是向被精炼的粗金属熔体中加入氧化剂，将其中所含的杂质氧化而除

6、去。该法的基本原理是基于不同元素对氧的亲和力不同，使杂质氧化（以表示金属杂质），生成不溶于（或很少溶于）主体金属（以表示）的氧化物或渣，聚集浮于熔体表面（如杂质铁以FeO入渣）；或生成气体，以气态的形式（如杂质硫氧化为SO2）挥发而被除去。可以用氧化精炼除去的杂质必须满足的条件：第一，对氧亲和力大于主体金属对氧的亲和力（优先氧化）；第二，对氧亲和力与主体金属对氧的亲和力差异足够大（杂质含量能降到规定限度）；第三，氧化生成气态氧化物，或生成与主体金属的密度差较大的熔渣氧化物（分层便于分离）。归纳起来，能否够通过氧化精炼除去杂质，需要解决氧化的顺序、除杂质的限度和杂质与主体金属的分离等三个问题。

7、下面讨论杂质氧化的顺序、除杂质的限度。10.2.1.2氧化精炼时杂质氧化的顺序如图10-1所示，粗金属中含有三种杂质、、。它们在熔体中的摩尔分数分别用，及表示，它们的氧化物生成反应及生成吉布斯自由能如下：26图10-1主金属氧化物和杂质氧化物的与的关系曲线（――相应组分在金属相中的摩尔分数）====（a）（13-1）====（b）（13-2）====（c）（13-3）====（d）（13-4）以上各式中的A、