定義
金屬冶煉是把金屬從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)的過程。常用方法
用碳、一氧化碳、氫氣等還原劑與金屬氧化物在高溫下發(fā)生還原反應(yīng),獲得金屬單質(zhì)。國內(nèi)前景
目前全國從事稀土礦開采、冶煉分離的企業(yè)有200多家,已能生產(chǎn)單一稀土氧化物、單一稀土金屬、稀土鹽類、稀土合金、稀土功能材料等400多個種類、近千 個規(guī)格的稀土產(chǎn)品,而且不斷向高附加值、精細(xì)化、深加工產(chǎn)品及下游應(yīng)用產(chǎn)品延伸。隨著我國新材料、軍工、航空航天、新能源汽車等行業(yè)的快速發(fā)展,稀土金屬 冶煉行業(yè)發(fā)展前景看好。
冶煉原理
1.還原法:金屬氧化物(與還原劑共熱)--→游離態(tài)金屬
2.置換法:金屬鹽溶液(加入活潑金屬)--→游離態(tài)金屬
火法冶金(Pyrometallurgy)
又稱為干式冶金,把礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫,熔化為液體,生成所需的化學(xué)反應(yīng),從而分離出用于精煉的粗金屬的方法。
濕法冶金(Hydrometallurgy)
濕法冶金是在酸、堿、鹽類的水溶液中發(fā)生的以置換反應(yīng)為主的從礦石中提取所需金屬組分的制取方法。此法主要應(yīng)用在低本位、難熔化或微粉狀的礦石。現(xiàn)在世界上有75%的鋅和鎘是采用焙燒-浸取-水溶液電解法制成的。這種方法已大部分代替了過去的火法煉鋅。其他難于分離的金屬如鎳-鈷,鋯-鉿,鉭-鈮及稀土金屬都采用濕法冶金的技術(shù)如溶劑萃取或離子交換等新方法進(jìn)行分離,取得顯著的效果。
3.電解法:熔融金屬鹽(電解)--→游離態(tài)金屬(金屬單質(zhì))
電解法應(yīng)用在不能用還原法、置換法冶煉生成單質(zhì)的活潑金屬(如鈉、鈣、鉀、鎂等)和需要提純精煉的金屬(如精煉鋁、鍍銅等)。電解法相對成本較高,易造成環(huán)境污染,但提純效果好、適用于多種金屬。
常見金屬冶煉方法
汞:熱分解法:2HgO(s)=加熱=2Hg(l)+O2(g);
銅:置換法:CuSO4+Fe==Cu+FeSO4 (濕法煉銅);
鋁:電解法:2Al2O3=通電=4Al+3O2(注意不能用AlCl3,因為AlCl3不是離子化合物);
鎂:電解法:MgCl2(l)=通電=Mg(s)+Cl2(g);
鈉:電解法:2NaCl=通電=2Na+Cl2(g);
鉀:原理是高沸點金屬制低沸點金屬:Na+KCl=(高溫,真空)=K+NaCl;
鐵:熱還原法:2Fe2O3+3C=高溫=4Fe+3CO2↑。