有色冶金概论 第1章 绪论教材课件.ppt
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1、有色金属冶金概论,任课教师:李福民 单 位:冶金与能源学院,课程教学大纲,课程名称:有色金属冶金概论课程名称:Introduction to Metallurgy of Non- Ferrous Metals课 程 号:606115课程类型:专业限选课学 时:36学时适用对象:冶金工程专业本科生先修课程:冶金化工过程与设备、冶金热力学及动力学、冶金传输原理。,一、课程的性质、目的与任务,课程性质: 冶金工程专业本科生专业限选课;课程目的: 使钢铁冶金专业方向的学生扩大专业面,以适应市场经济的需要。课程任务: 了解常用有色金属的性质和用途; 掌握常用有色金属冶金主要原理、生产工艺。,二、课程的内
2、容及学时分配,第一部分:绪论(2学时) 学习目的和要求: 通过本部分的学习,应了解各种有色金属所属的类型,熟悉有色金属的分类依据,掌握有色金属提取过程的特点。教学内容: 从课程的性质引入,讲解有色金属的分类及各种金属的所属类别,介绍有色金属提取过程特点,对有色金属的提取方法进行归纳性总结。有色金属提取过程的特点和提取方法。重点和难点:有色金属提取过程的特点。,第二部分:铜冶金(10学时),学习目的和要求: 通过对本部分的学习,应了解湿法炼铜的工艺;熟悉连续炼铜的工艺、基本原理;掌握火法炼铜的工艺流程及各主要单元过程的基本原理。,第二部分:铜冶金(10学时),教学内容:从铜及其主要化合物的性质、
3、用途入手,讲授炼铜的原料,火法炼铜、湿法炼铜工艺流程、基本原理。对比钢铁冶金流程,讲授火法炼铜部分主要讲授硫化铜精矿的硫酸化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理;造锍熔炼的基本原理;冰铜吹炼、粗铜的火法精炼。 讲授电解精炼的基本原理、工艺 ;讲授连续炼铜的工艺、基本原理。简单介绍湿法炼铜部分。重点和难点:硫化铜精矿的硫酸化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理;造锍熔炼的基本原理;冰铜吹炼、粗铜的火法精炼、电解精炼的工艺、基本原理。,第三部分:氧化铝生产(8学时),学习目的和要求: 通过对本部分的学习,应了解氧化铝生产的原料;熟悉氧化铝生产方法的分类及各种方法的优缺点;掌握拜耳法生产氧化铝的工艺流程及各单元
4、过程的基本原理。,教学内容: 从氧化铝生产的原料入手,讲授铝土矿的化学成分、结构特点和我国铝土矿的分布特征,讲授氧化铝生产方法的分类及各种方法的优缺点;讲授拜尔法生产氧化铝的工艺流程及流程中各单元过程的基本原理、工艺条件的控制、主要设备。重点和难点:拜耳法生产氧化铝的工艺流程及流程中各单元过程的基本原理、工艺条件的控制。,第四部分:铝电解(6学时),学习目的和要求: 通过对本部分的学习,应了解铝电解的工艺,熟悉铝电的基本原理,掌握铝电解质体系的构成、性质。教学内容: 从铝及其化合物的性质、用途入手,讲授铝电解的原料、工艺、基本原理;介绍铝电解质体系的构成、性质。重点和难点: 铝电解质体系的构成
5、、性质和特点及铝电解的基本原理。,第五部分:金银冶金(10学时),学习目的和要求: 通过对本部分的学习,应了解混汞法提取金银的工艺、基本原理;熟悉金银电解精炼的方法;掌握氰化法提取金银的工艺、基本原理。教学内容: 从金银的性质、用途、及提取金银的原料入手,介绍混汞法、氰化法提取金银的工艺、基本原理;介绍金银电解精炼的工艺、基本原理、主要设备及主要技术经济指标的影响因素。重点和难点: 氰化法提取金银工艺、基本原理;金银电解精炼的方法。,三、教材及参考书,1、教 材:有色金属冶金学邱竹贤 主编 冶金工业出版社2、参考书:轻金属冶金学 杨重愚 主编 冶金工业出版社重金属冶金学 彭容秋 主编 中南工业
6、大学出版社贵金属冶金学 余继燮 主编 冶金工业出版社铝电解 邱竹贤 主编 冶金工业出版社有色冶金原理 傅崇说 主编 冶金工业出版社有色金属冶金概论华一新 主编 冶金工业出版社,四、对教学大纲的说明及对各教学环节的基本要求,1、掌握常用有色金属的主要生产工艺、基 本原理。2、了解主要有色金属冶金的发展趋势。3、掌握钢铁冶金与有色金属冶金的异同。,第1章 绪论,1.1 金属及其分类1.2 有色金属的分类 1.3 我国有色金属的产量 1.4 冶金和冶金方法 1.5 有色金属提取的特点,1.1.1 人类使用金属的历史,人类最早使用的金属黄金。铜也是最早使用的金属之一,距今8000年以前,人类已经使用铜
7、。铅也是人类史前使用的金属,炼铅和炼铜术大致始于同一历史时期。锡也是古老金属,最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合物偶然获得锡铜合金(锡青铜)构成了人类古代文明的青铜器时代。,1.1.1 人类使用金属的历史,锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。我国是最早掌握炼锌技术的国家,大概在北宋末年(12世纪初)已使用了金属锌。镍是既古老又年轻的金属。古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。古代云南生产的白铜中含镍很高,在欧洲曾经称这种白铜为“中国银”。而到了1751年,瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F. Cronstedt)才分离出金属镍,而且镍用于工业上是近一百多年的事。,1.
8、1.2 金属的分类,西方:铁(Ferrous Metal); 非铁金属(Non-Ferrous Metal)。苏联、中国:黑色金属和有色金属。黑色金属:通常指铁、锰、铬及它们的合金(主要指钢铁)。锰和铬主要应用于制合金钢,而钢铁表面常覆盖着一层黑色的Fe3O4,所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。这样分类主要是从钢铁在国民经济中占有极其重要的地位出发的。有色金属:通常是指除黑色金属以外的其他金属。,1.2 有色金属的分类,有色金属可分为四类:(1)重金属,一般是指密度在4.5 (或5)gcm-3以上的金属,过渡元素大都属于重金属。主要有11种:铜Cu、铅Pb、锌Zn、镍Ni、锡Sn、钴C
9、o、砷As、铋Bi、锑Sb、镉Cd、汞Hg;,(2)轻金属,密度在4.5 (或5) gcm-3以下的金属叫轻金属,周期系中第A、A族均为轻金属,主要有7种:铝Al、镁Mg、钾K、钠Na、钙Ca、锶Sr、钡Ba;,(3)贵金属,通常是指金、银和铂族元素。这些金属在地壳中含量较少,不易开采,价格较贵,所以叫贵金属。这些金属对氧和其他试剂较稳定,金、银常用来制造装饰品和硬币。主要有8种:银Ag、金Au、铂Pt、铱Ir、锇Os、铼Re、铑Rd、钯Pd;,(4)稀有金属,它们难于从原料中提取,在工业上制备及应用较晚。稀有金属跟普通金属没有严格的界限,如有的稀有金属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。
10、a) 高熔点稀有金属(共8种): 钨W、钼Mo、钒V、钛Ti、锆Zr、 铪Hf、钽Ta、铌Nb;b) 稀散金属(共7种): 镓Ga、铟In、铊Tl、锗Ge、碲Te、硒Se、 铼 Re;,c)稀土金属(共15种): 钪Sc、铱Y、镧La系元素;d)稀有轻金属(共4种): 锂Li、铍Be、铷Rb、铯Cs;e) 稀有放射性金属(共4种): 镭Ra、钫Fr、锕Ac、铀U。,1.3 我国有色金属的产量,中国有色金属产量2002年为1012万t,2003年达到1182万t,2004年达到1398万t,2005年达到1631.8万t,2006年1917万t,2007年达到2361万t,已连续6年居世界第一位
11、。,表1-1 近年来我国10种常用有色金属产量(单位:万t),1.4.1 冶金学发展历史,源远流长的冶金生产技术,直到18世纪末,才从近代自然科学中汲取营养,逐渐发育成一门近代科学冶金学。略,课下查资料,自习。,冶金学的成就,冶金学不断地吸收自然科学,特别是物理学、化学、力学等方面的新成就,指导着冶金生产技术向广度和深度发展。另一方面,冶金生产又以丰富的实践经验,充实冶金学的内容,发展成为两大领域:即 提取冶金学(Extractive metallurgy)物理冶金学(Physical metallurgy)。,1.4.2 冶金学科分类,1)提取冶金学:从矿石中提取金属(包括金属化合物)的生产
12、过程称为提取冶金学。由于这些生产过程伴有化学反应,故又称为化学冶金学。它研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等各种过程及方法的原理、流程、工艺及设备,故又称为过程冶金学,中国习惯简称冶金学。即狭义的冶金学指的是提取冶金学。,提取冶金学的任务是研究各种冶炼及提取方法,提高生产效率,节约能源,改进产品质量,降低成本,扩大品种并增加产量。包括:钢铁冶炼;有色金属冶炼冶金过程的物理化学研究。,2)物理冶金学:物理冶金学是通过成型加工的研究,制备有一定性能的金属或合金材料的学科,又称金属学。 金属(包括合金)的性能(物理性能及力学性能)不仅与其化学成分有关,而且被成型加工或金属热处理过程产生的组织结构所决
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