⑴ 金屬冶煉的步驟有哪些
金屬冶煉一般有以下三個步驟:
1、第一步是礦石的富集,除去雜質,提高礦石中有用成分的含量;
2、第二步是冶煉,利用氧化還原反應的原理,在一定條件下,用還原劑把金屬礦石中的金屬離子還原成金屬單質;
3、第三步是精煉,採用一定的方法,提煉純金屬。
金屬冶煉有以下幾種方法?
1、電解法
電解是一種強有力的氧化還原手段,基本上所有的金屬都能通過電解法製取,但電解法耗能最多,不經濟,因此這個方法一般用在極活潑金屬的冶煉。
極活潑金屬一般極易和水反應,因此電解法不用金屬的鹽溶液,而是採用金屬的熔融化合物。由於共價化合物在熔融時不易導電,因此一般選擇離子化合物。在離子化合物中,氯化物的熔點較低,所以一般選擇金屬氯化物,如電解熔融氯化鈉製取金屬鈉,電解氯化鎂製取金屬鎂,電解氯化鈣製取金屬鈣。
由於氯化鋁是共價化合物,導電性很差,因此工業上電解氧化鋁冶煉金屬鋁。另外由於氧化鋁的熔點很高,一般加入冰晶石(Na₃AlF₆)降低氧化鋁的熔點。
金屬鉀易溶於氯化鉀中導致難以分離,加上金屬鉀的配殲沸點較低導致容易溢出,工業上一般不採用電解法製取金屬鉀。由於金屬鈉的沸點比鉀的沸點高,利用高沸點金屬製取低沸點金屬,一般工業上用金屬鈉在850℃高溫條件下置換氯化鉀培改沖得到金屬鉀的蒸氣,冷卻得到金屬鉀。
2、熱還原法
製取活潑性一般的金屬,如金屬鋅,鐵,銅等,工業上一般採用還原劑把金屬從它的氧化物還原出來。常殲脊用的還原劑有氫氣,一氧化碳,焦炭和活潑金屬等。
濕法冶銅也是中國古代製取銅的方法之一,《神農書》中有「膽礬水可浸鐵為銅」,在西漢劉安所著的《淮南萬畢術》也有「曾青得鐵則化為銅」的描述,其原理是Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu。這種方法用到還原劑,但是在溶液中反應無需加熱。
3、熱分解法
製取某些不活潑金屬可以使用加熱分解的方法,一般加熱金屬氧化物使其分解成金屬單質和氧氣。如加熱氧化汞生成金屬汞;加熱金屬碘化物、羰基化合物等使其分解製取純金屬。比如碘化鈦在鎢絲上加熱分解,沉積出金屬鈦。
4、物理方法
黃金等不活潑金屬以單質存在於自然界,可用某些物理方法使其與雜質分離提取。比如沙裡淘金可以用在純度較大的金礦石。如果礦石含金量較少,工業上還會使用一些化學方法,如利用氰化鈉溶解含量較少金礦石,在用其它金屬把黃金從溶液中置換出來。
⑵ 提煉金屬的化學方法,用CaH2做還原劑時有什麼優點
從自然界索取金屬單質的過程稱為數局金屬的提煉。金屬提煉方法有火法和濕法兩大類。金屬提煉一般分為三個過程——礦石的富集、冶煉和精煉。
一、金屬的冶煉
根據金屬的存在形式、金屬還原過程的熱力學及其他諸多因素,工業冶煉金
屬的方法主要有:熱分解法、熱還原法、電解法和氧化法。
1.熱分解法
Ag2O、HgO等少數不活潑金屬的化合物,由於其生成自由能負值小,不高衫穩定,易分解,因此這類金屬可通過直接加熱使其分解的方法制備:
2HgO△2Hg+O2↑
2Ag2O△4Ag+O2↑
2.熱還原法
這是最常見的從礦石提取金屬的方法。由於所用的還原劑不同,又可分為碳熱還原法、氫熱還原法和金屬熱還原法。
(1)碳熱還原法
碳熱還原法是指用C或CO作還原劑的金屬冶煉方法。由於焦炭資源豐富,價廉易得,所以只要可行,盡可能採用此種方法。
對一些氧化物如SnO2、Cu2O等,直接用碳作還原劑製取金屬:
SnO2+2CSn+2CO↑
Cu2O+C2Cu+CO↑
對於Fe2O3,常用CO作還原劑:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
如果礦石的主要成分是碳酸鹽,則由於大多數碳酸鹽在高溫下易發生熱分解生成氧化物,故也可用該法冶煉金屬,只是反應分兩步進行:
ZnCO3△ZnO+CO2↑
ZnO+C△Zn+CO↑
如果礦石是硫化物,則先將礦石在空氣中煅燒使之轉化為氧化物,薯念讓再用碳還原。如:
2PbS+3O2煅燒2PbO+2SO2↑
⑶ 提煉金屬的四種方法
1. 火法冶煉:使用高溫將礦石中的金屬氧化物還原成金屬。這種方法對於高熔點金屬如銅、鉛和鎳等非常有效。
2. 溶劑提取:使用溶劑將金屬從礦石中分離出來。這種方法適用於低濃度的金屬礦。
3. 電解:使用電流將含有金屬離子的溶液或熔融物質中的金屬分離出來。這種方法適用於高純度金屬的生產。
4. 水力選礦:利用水的重力作用將礦石按密度進行分離,使金屬與廢料分離。這種方法適用於金屬礦床中含有不同密度的礦物。