1.金屬冶煉

 

　　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。

 

　　2.金屬冶煉的原理

 

　　1.1還原法：

 

　　金屬氧化物(與還原劑共熱)→游離態(tài)金屬

 

　　1.2置換法：

 

　　金屬鹽溶液(加入活潑金屬)→游離態(tài)金屬

 

　　（1）火法冶金

 

　　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。

 

　　（2）濕法冶金

 

　　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。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。

 

　　1.3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。

 

　　3.常見金屬冶煉方法

 

　　3.1汞：

 

　　熱分解法：2HgO(s)=加熱=2Hg(l)+O2(g);

 

　　3.2銅：

 

　　置換法：CuSO4+Fe==Cu+FeSO4(濕法煉銅);

 

　　3.3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);

 

　　3.4鎂：

 

　　電解法：MgCl2(熔融)=通電=Mg(s)+Cl2(g);

 

　　3.5鈉：

 

　　電解法：2NaCl=通電=2Na+Cl2(g);

 

　　3.6鉀：

 

　　原理是高沸點金屬制低沸點金屬：Na+KCl=(高溫，真空)=K+NaCl;

 

　　3.7鐵：

 

　　熱還原法：2Fe2O3+3C=高溫=4Fe+3CO2↑

 

　　高爐煉鐵：Fe2O3+3CO=高溫=2Fe+3CO2