概述(冶炼的原理 常见金属冶炼方程)

金属冶炼安全技术

金属冶炼的三种方法：(（一）热分解法： （二）热还原法： （三）熔融电解法：)

概述

金属冶炼

金属的冶炼：把金属从化合态变为游离态。

常用冶炼法：用 碳 一氧化碳 氢气等还原剂与金属氧化物在高温下反应。

冶炼的原理

1.还原法：金属氧化物（与还原剂共热）－－→游离态金属

2.置换法：金属盐溶液（加入活泼金属）－－→游离态金属

火法冶炼（Pyrometallurgy）

又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，生成所需的化学反应，从而分离出粗金属，然后再将粗金属精炼。

湿式冶金（Hydrometallurgy）

湿法冶金这种冶金过程是用酸、碱、盐类的水溶液，以化学方法从矿石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。此法主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。现在世界上有75%的锌和镉是采用焙烧-浸取-水溶液电解法制成的。这种方法已大部分代替了过去的火法炼锌。其他难于分离的金属如镍-钴，锆-铪，钽-铌及稀土金属都采用湿法冶金的技术如溶剂萃取或离子交换等新方法进行分离，取得显著的效果。

常见金属冶炼方程

汞：热分解法：2HgO=加热=2Hg+O2(气体)

铜：置换法：CuSO4+Fe==Cu+FeSO4 （又叫湿法炼铜）

铝：电解法：2Al2O3=通电=4Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物）

镁：电解法：MgCl2（l）==通电== Mg(s)+Cl2(g)↑

钠：电解法：2NaCl=通电=2Na+Cl2

钾：原理是高沸点金属制低沸点金属：Na+KCl==K+NaCl(反应条件是高温，真空。）

铁：热还原法：2Fe2O3+3C=高温=2Fe+3CO2↑

金属冶炼安全技术

（一）高温与中暑

金属冶炼操作，如炼钢、炼铁是在千度以上的高温下进行的。高温作业时，人体受高温的影响，出现一系列生理功能改变，如体温调节功能下降。当生产环境温度超过34℃时，很容易发生中暑。如果劳动强度过大，持续劳动时间过长，则更容易发生中暑。严重时可导致休克。

防止中暑的措施，是合理地设计工艺流程，改进生产设备和操作方法，消除或减少高温、热辐射对人体的影响。这是改善高温作业劳动条件的根本措施，用水或导热系数小的材料进行隔热，也是防暑降温的重要措施。采用机械通风和自然通风，则是经济有效的散热方式。

（二）爆炸与灼烫

钢铁工厂为了提高效益，降低消耗，常常采用强化冶炼的措施，如喷煤粉和吹氧等，这就使得炼钢、炼铁生产中容易发生钢水、铁水喷溅和爆炸事故。

造成钢水、铁水喷溅、爆炸的原因很多，从原料开始生产出钢、铁的全部生产工艺过程，均隐藏着不安全因素。必须从每一道工艺上加强防范措施。

1.各生产岗位人员必须掌握生产规律，熟悉操作规程，认真观察事故先兆并懂得处置办法。

2.加强原料的管理和挑选工作，严防爆炸品、密封容器进入炉内。

3.经常检查冷却系统，保护系统畅通。控制好冷却水压和水量，以防止水冷系统强度不够造成钢板烧穿，导致钢液遇水爆炸。

4.炼铁生产车间应严格执行热风炉工作制度，防止由于换炉事故造成热风炉爆炸；炼钢车间要严格执行从补炉、装炉、熔炼到出钢整个生产过程的操作规程，避免由于操作不当造成熔炼过程中的喷溅、爆炸事故。

5.出铁、出钢时，要事先对铁沟、铁水罐、钢水包、地坑和钢锭模进行加热干燥。严防因潮湿而引起爆炸。

（三）煤气中毒

煤气中的主要有害成分为一氧化碳。在炼钢、炼铁生产中，特别是炼铁生产中生产的废气，即高炉煤气，含有很高的一氧化碳，因此在炼钢、炼铁生产中，处理不好容易发生煤气中毒事故。有效的预防办法，是注意加强生产现场的通风、监测、检修和个人防护。

金属冶炼的三种方法：

（一）热分解法：

适用于位于金属活动顺序表中（H）之后的金属

eg：2HgO==（加热）==2Hg+O2

2Ag2O==（加热）==4Ag+O2

（二）热还原法：

适用于位于Zn、Fe等较活泼的金属

eg：Fe2O3+CO==（高温）==2Fe+3CO2

Fe2O3+Al==（高温）==2Fe+Al2O3（铝热反应）

（三）熔融电解法：

适用于活动性强的金属，如：K、Ca、Na、Mg、Al等

eg：2Al2O3（熔融）==（电解）==4Al+3O2 （不可以电解AlCl3，因为AlCl3是共价化合物）

2NaCl（熔融）==（电解)==2Na+Cl2