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金属冶炼方法介绍

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 金属冶炼

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工业上冶炼金属的一般方法 工业上的还原过程即称为冶炼,把金属从化合物中的还原成单质。由于金属的化学活泼性不同,需采 取不同的冶炼方法,一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法与它们在周期表中的位置大致关系见下表。

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工业上冶炼金属的一般方法 工业上的还原过程即称为冶炼,把金属从化合物中的还原成单质。由于金属的化学活泼性不同,需采

取不同的冶炼方法,一种金属采用什么提炼方法与它们的化学性质、矿石的类型和经济效果等有关。金属的提炼方法与它们在周期表中的位置大致关系见下表。

金属冶炼方法介绍

金属提炼方法与周期表位置的关系


工业上提炼金属一般有下列几种方法:

一、热分解法

在金属活动顺序中,在氢后面的金属其氧化物受热就容易分解, 如:HgO 和 Ag2O 加热发生下列分解反应:2HgO→2Hg+O2- 将辰砂(硫化汞)加热也可以得到汞:HgS+O2→Hg+SO2-

二、热还原法

大量的冶金过程属于这种方法。焦炭、一氧化碳、氢和活泼金属等都是良好的还原剂。 

1.炭热还原法 

反应需要高温,常在高炉和电炉中进行。所以这种冶炼金属的方法又称为火法冶金. 氧化物矿:SnO2+2C→Sn+2CO2-,MgO+C→Mg+CO- 碳酸盐矿:一般重金属的碳酸盐受热时都能分解为氧化物,再用焦炭还原。 硫化物矿:先在空气中锻烧,使它变成氧化物,再用焦炭还原。如从方铅矿提取铅:2PbS+3O2→2PbO+2SO2-,PbO+C→Pb+CO-

2.氢热还原法 

工业上要制取不含炭的金属常用氢还原法。生成热较小的氧化物,例如,氧化铜、氧化铁等,容易被氢还原成金属。而具有很大生成热的氧化物,例如,氧化铝、氧化镁等,基本上不能被氢还原成金属。用高 纯氢和纯的金属氧化物为原料,可以制得很纯的金属。

3.金属热还原法(金属置换法)

选择哪一种金属(常用 Na、Mg、Ca、Al)做还原剂,除ΔrGθ来判断外还要注意下几方面情况;(1)还原 力强;(2)容易处理;(3)不和产品金属生成合金;(4)可以得到高纯度的金属;(5)其它产物容易和生成金属 分离;(6)成本尽可能低,等等。

铝是最常用的还原剂即铝热法。Cr2O3 + 2Al=Al2O3+2Cr  ΔrGθ= -622.9KJ.mol-1

铝容易和许多金属生成合金。可采用调节反应物配比来尽量使铝完全反应而不残留在生成的金属中。 钙、镁一般不和各种金属生成合金,因此可用作钛、锆、铪、钒、铌、钽等氧化物的还原剂。 如用活泼金属还原金属卤化物来制备:

TiCl4+4Na→Ti+4NaCl,TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2

三、电解法

排在铝前面的几种活泼金属,不能用一般还原剂使它们从化合物中还原出来。这些金属用电解法制取最适宜,电解是最强的氧化还原手段。

电解法有水溶液电解和熔盐电解法两种。活泼的金属如铝、镁、钙、钠等用熔融化合物电解法制备。

(责任编辑:化学自习室)
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