⑴ 金属冶炼的步骤有哪些
金属冶炼一般有以下三个步骤:
1、第一步是矿石的富集,除去杂质,提高矿石中有用成分的含量;
2、第二步是冶炼,利用氧化还原反应的原理,在一定条件下,用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质;
3、第三步是精炼,采用一定的方法,提炼纯金属。
金属冶炼有以下几种方法?
1、电解法
电解是一种强有力的氧化还原手段,基本上所有的金属都能通过电解法制取,但电解法耗能最多,不经济,因此这个方法一般用在极活泼金属的冶炼。
极活泼金属一般极易和水反应,因此电解法不用金属的盐溶液,而是采用金属的熔融化合物。由于共价化合物在熔融时不易导电,因此一般选择离子化合物。在离子化合物中,氯化物的熔点较低,所以一般选择金属氯化物,如电解熔融氯化钠制取金属钠,电解氯化镁制取金属镁,电解氯化钙制取金属钙。
由于氯化铝是共价化合物,导电性很差,因此工业上电解氧化铝冶炼金属铝。另外由于氧化铝的熔点很高,一般加入冰晶石(Na₃AlF₆)降低氧化铝的熔点。
金属钾易溶于氯化钾中导致难以分离,加上金属钾的配歼沸点较低导致容易溢出,工业上一般不采用电解法制取金属钾。由于金属钠的沸点比钾的沸点高,利用高沸点金属制取低沸点金属,一般工业上用金属钠在850℃高温条件下置换氯化钾培改冲得到金属钾的蒸气,冷却得到金属钾。
2、热还原法
制取活泼性一般的金属,如金属锌,铁,铜等,工业上一般采用还原剂把金属从它的氧化物还原出来。常歼脊用的还原剂有氢气,一氧化碳,焦炭和活泼金属等。
湿法冶铜也是中国古代制取铜的方法之一,《神农书》中有“胆矾水可浸铁为铜”,在西汉刘安所着的《淮南万毕术》也有“曾青得铁则化为铜”的描述,其原理是Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu。这种方法用到还原剂,但是在溶液中反应无需加热。
3、热分解法
制取某些不活泼金属可以使用加热分解的方法,一般加热金属氧化物使其分解成金属单质和氧气。如加热氧化汞生成金属汞;加热金属碘化物、羰基化合物等使其分解制取纯金属。比如碘化钛在钨丝上加热分解,沉积出金属钛。
4、物理方法
黄金等不活泼金属以单质存在于自然界,可用某些物理方法使其与杂质分离提取。比如沙里淘金可以用在纯度较大的金矿石。如果矿石含金量较少,工业上还会使用一些化学方法,如利用氰化钠溶解含量较少金矿石,在用其它金属把黄金从溶液中置换出来。
⑵ 提炼金属的化学方法,用CaH2做还原剂时有什么优点
从自然界索取金属单质的过程称为数局金属的提炼。金属提炼方法有火法和湿法两大类。金属提炼一般分为三个过程——矿石的富集、冶炼和精炼。
一、金属的冶炼
根据金属的存在形式、金属还原过程的热力学及其他诸多因素,工业冶炼金
属的方法主要有:热分解法、热还原法、电解法和氧化法。
1.热分解法
Ag2O、HgO等少数不活泼金属的化合物,由于其生成自由能负值小,不高衫稳定,易分解,因此这类金属可通过直接加热使其分解的方法制备:
2HgO△2Hg+O2↑
2Ag2O△4Ag+O2↑
2.热还原法
这是最常见的从矿石提取金属的方法。由于所用的还原剂不同,又可分为碳热还原法、氢热还原法和金属热还原法。
(1)碳热还原法
碳热还原法是指用C或CO作还原剂的金属冶炼方法。由于焦炭资源丰富,价廉易得,所以只要可行,尽可能采用此种方法。
对一些氧化物如SnO2、Cu2O等,直接用碳作还原剂制取金属:
SnO2+2CSn+2CO↑
Cu2O+C2Cu+CO↑
对于Fe2O3,常用CO作还原剂:
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
如果矿石的主要成分是碳酸盐,则由于大多数碳酸盐在高温下易发生热分解生成氧化物,故也可用该法冶炼金属,只是反应分两步进行:
ZnCO3△ZnO+CO2↑
ZnO+C△Zn+CO↑
如果矿石是硫化物,则先将矿石在空气中煅烧使之转化为氧化物,薯念让再用碳还原。如:
2PbS+3O2煅烧2PbO+2SO2↑
⑶ 提炼金属的四种方法
1. 火法冶炼:使用高温将矿石中的金属氧化物还原成金属。这种方法对于高熔点金属如铜、铅和镍等非常有效。
2. 溶剂提取:使用溶剂将金属从矿石中分离出来。这种方法适用于低浓度的金属矿。
3. 电解:使用电流将含有金属离子的溶液或熔融物质中的金属分离出来。这种方法适用于高纯度金属的生产。
4. 水力选矿:利用水的重力作用将矿石按密度进行分离,使金属与废料分离。这种方法适用于金属矿床中含有不同密度的矿物。