采掘冶金

然后用矿物加工工程,金属矿物要经过萃取冶金,从其中提取金属元素化合物杂质的形成和提炼。

金属化合物通常是相当复杂的混合物(商业上处理的大部分是硫化物、氧化物、碳酸盐、砷化物或硅酸盐),它们通常不允许提取金属通过简单,经济的过程。因此,在萃取冶金术能够将金属元素从其他元素中分离出来之前成分复合在美国,它通常必须将化合物转化为更容易处理的类型。通常的做法是将金属硫化物转化为氧化物、硫酸盐或氯化物;氧化物转化为硫酸盐或氯化物;碳酸盐变成氧化物。完成这一切的过程可以分为火冶金和湿冶金。火焰冶金包括加热操作,如焙烧,其中化合物在略低于熔点的温度下转化冶炼的所有组成部分矿石或将精矿完全熔化并分离成两层液体,一层含有有价值的金属,另一层是废石。湿法冶金包括浸出和电积两种操作,浸出是用含水溶剂有选择性地从矿石中溶解金属化合物,电积是用电解液将金属离子沉积在电极上电流通过解。

抽取之后通常是精炼,其中杂质水平降低或通过火法冶金来控制,电解,或化学方法。火冶金精炼通常包括在高温液浴中氧化杂质。电解从一个电极上溶解金属是一种现象吗电解细胞及其沉积以更纯的形式在另一个电极上。化学精炼包括金属从蒸汽中冷凝或金属从水溶液中选择性沉淀。

在萃取和精炼中使用的工艺被选择以适应一个整体模式,第一种工艺的产品成为第二种工艺的原料,依此类推。湿法冶金、火法冶金和电解工艺在处理单一金属时一个接一个地使用是很常见的。这些选择取决于几个条件。其中之一是某些类型的金属化合物通过某些方法最容易提取;例如,氧化物和硫酸盐很容易溶解在浸出液中,而硫化物只能微溶。另一个条件是纯度,不同类型的萃取物纯度不同。生产证明了这一点,通过火法蒸馏或高炉生产的锌金属纯度为98%,含有微量铅,和镉。这对于镀锌,但首选纯度为压铸(99.99%)必须从电解硫酸锌溶液中湿法冶金获得。在选择一种加工方法时,还应考虑回收作为副产品本身可能有价值的特定杂质。一个例子是炼制:对汽泡进行火法炼制去除许多杂质,但不能回收或去除或黄金;的珍贵的然而,金属可以通过随后的电解精炼得到回收。

火法冶金学

在萃取和精炼中,最常见的两种火法冶金工艺是氧化和减少。在氧化过程中,金属具有很大的氧化速率亲和力氧选择性地与它结合形成金属氧化物;这些金属可以被进一步处理以获得纯金属,也可以被分离并作为废物丢弃。减少可以看作是氧化的反面。在这个过程中,一种金属氧化化合物与还原剂如碳一起被送入熔炉。金属释放出结合在一起的氧,氧与碳重新结合形成新的碳质氧化物,使金属以未结合的形式存在。

氧化反应和还原反应都是放热(释放能量)或吸热(车体)。放热反应的一个例子是铁的氧化硫化(FeS)形成氧化铁(FeO)和二氧化硫(所以2)气体:化学方程式。

这个过程释放出大量的热量,超过了启动反应所需的热量。氧化锌(ZnO)的熔炼还原反应是一种吸热反应一氧化碳(有限公司)收益率锌(锌)金属和二氧化碳(有限公司2):化学方程式。

为了使这一反应以合理的速度进行,必须提供外部热量来维持反应温度1300至1350°C(2375至2450°F)。

如上所述,对于那些含金属化合物的化学形式不允许金属容易和经济地去除的情况,首先有必要将其转变为某种其他化合物。通常使用的初步处理方法是烘烤。

流程

烘焙有几种不同的类型,每一种都旨在产生特定的反应,并产生适合后续特定加工操作的烘焙产品(或煅烧物)。焙烧步骤如下:

1.氧化焙烧,从硫化物金属化合物中去除全部或部分硫,用氧化物取代硫化物。(被去除的硫会以二氧化硫气体的形式释放。)氧化性烘烤是放热的。

2.磺化焙烧转换从硫化物到硫酸盐的某些金属。磺化焙烧是放热的。

3.还原焙烧,降低氧化物状态,甚至完全将氧化物还原为金属。还原烘烤是放热的。

4.氯化焙烧或氯化反应是通过氯气等氯源加热将金属氧化物转化为氯化物,盐酸气体,氯化铵,或氯化钠.这些反应是放热的。

5.挥发性烘烤,通过将易挥发的氧化物转化为气体来消除它们。

6.煅烧,加热固体物质以驱除二氧化碳或化学化合的水。煅烧是一种吸热反应。