《金属矿物资源与金属工艺》课件

《金属矿物资源与金属工艺》课程介绍欢迎来到《金属矿物资源与金属工艺》课程！本课程旨在全面介绍金属矿物资源的类型、分布、开采、冶炼以及加工利用等关键环节通过本课程的学习，同学们将系统掌握金属矿物资源的基础知识，了解金属提取与加工的工艺流程，认识到金属材料在现代工业中的重要作用，并树立环境保护与可持续发展的理念希望通过这门课程，大家能够对金属矿物资源领域有更深入的了解，为未来的学习和工作打下坚实的基础课程目标与内容概述课程目标内容概述掌握金属矿物资源的分类与特征金属矿物资源的类型、分布与重要性••熟悉主要金属矿物的开采与预处理方法铁、锰、铬、铜、铝、铅、锌等主要金属矿物的资源特征与••提取工艺理解金属冶炼的基本原理与工艺流程•金、银、铂族金属、钨、钼、锡、锑、稀土等重要金属矿物了解金属材料的性能与应用••的资源特征与提取工艺树立金属矿物资源综合利用与环境保护意识•金属矿物资源的综合利用、尾矿处理与环境保护•金属矿物资源的勘探方法与矿物加工的基本原理•金属矿物资源的重要性工业基础战略资源12金属矿物资源是现代工业发展金属矿物资源是国家重要的战的重要物质基础，广泛应用于略资源，关系到国家的经济安机械制造、建筑、交通运输、全和国防安全对一些关键金电子信息等领域钢铁、有色属矿产，如稀土、钨、钼等，金属等是国民经济的重要支柱必须加强保护和管理产业科技进步3金属矿物资源的开发利用推动了科技进步新的开采技术、冶炼工艺和材料应用不断涌现，提高了资源利用效率，降低了环境污染金属矿物资源分类黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金在工业中应用广泛，是钢铁工业的基础原料有色金属指除铁、锰、铬以外的所有金属包括重金属（如铜、铅、锌）、轻金属（如铝、镁）、贵金属（如金、银、铂）等稀有金属指在地壳中含量较少、分布分散、提取困难的金属包括稀土金属、钨、钼、铌、钽等铁矿资源种类与分布主要种类世界分布磁铁矿（）含铁量高，易于磁选铁矿资源主要分布在俄罗斯、巴西、澳大利亚、中国、印度等地•Fe₃O₄这些国家拥有丰富的铁矿储量，是世界钢铁生产的重要基地赤铁矿（）分布广泛，是重要的炼铁原料•Fe₂O₃褐铁矿（）含水氧化铁，含铁量较低•Fe₂O₃·nH₂O菱铁矿（）碳酸铁矿，需进行焙烧处理•FeCO₃铁矿的开采与预处理开采方法1露天开采适用于埋藏浅、规模大的矿床，成本较低地下开采适用于埋藏深、规模小的矿床，成本较高预处理2破碎与磨矿将矿石破碎磨细，使其达到一定的粒度要求•筛分与分级将不同粒度的矿石进行分离，以满足后续选•矿的要求选矿采用物理或化学方法，将铁矿物与其他脉石矿物分•离铁的冶炼高炉炼铁高炉炼铁原理主要原料在高炉内，铁矿石、焦炭和熔剂铁矿石提供铁元素•在高温下发生复杂的物理化学反焦炭提供热量和还原剂•应，最终还原出液态生铁熔剂降低炉渣熔点，促进•炉渣与生铁分离主要设备高炉是炼铁的主要设备，由炉体、炉顶、炉底、冷却系统、鼓风系统等组成炼钢工艺转炉炼钢氧气顶吹转炉电弧炉炼钢底吹转炉利用高压氧气从转炉顶利用电弧产生的高温熔通过转炉底部吹入氧气部吹入，使生铁中的杂化废钢和铁合金，进行或混合气体，使生铁中质氧化，生成炉渣具炼钢具有可冶炼特殊的杂质氧化具有脱磷有冶炼速度快、生产效钢种、适应性强等优点效果好、合金收得率高率高等优点等优点钢材的种类与应用合金钢在碳素钢中加入一种或多种合金元素，以改善钢的性能如不锈钢、合金结构钢、工具特种钢钢等碳素钢具有特殊性能的钢材，如耐热钢、耐磨钢、按含碳量分为低碳钢、中碳钢和高碳钢广耐蚀钢等应用于航空航天、化工、能源等泛应用于建筑、机械制造等领域领域213锰矿资源性质与用途主要矿物主要用途软锰矿（）是主要的锰矿物，含锰量高炼钢锰是炼钢的重要合金元素，能提高钢的强度、韧性和•MnO₂•耐磨性硬锰矿（）是另一种常见的锰矿物•MnOOH化工用于生产锰的化合物，如二氧化锰、高锰酸钾等•水锰矿（）含水氧化锰矿物•Mn₂O₃·H₂O电池用于生产干电池和锂离子电池•菱锰矿（）碳酸锰矿物•MnCO₃锰的提取工艺火法冶金将锰矿与焦炭、石灰石等混合，在高温下进行还原冶炼，得到锰铁合金湿法冶金用酸或碱浸出锰矿，将锰溶解到溶液中，再通过化学方法提取锰电解法将锰盐溶液进行电解，在阴极上析出金属锰铬矿资源分布与应用主要矿物世界分布12铬铁矿（）是铬矿资源主要分布在南非、哈Fe,MgCr₂O₄唯一的工业矿物，含铬量较高萨克斯坦、印度、土耳其等地南非是世界最大的铬矿生产国主要用途3用于生产铬铁合金，是炼钢的重要原料铬能提高钢的强度、硬度和耐蚀性铬铁合金的生产中低碳铬铁2采用电炉冶炼，通过脱碳工艺降低含碳量，主要用于炼不锈钢高碳铬铁1采用高炉或电炉冶炼，含碳量较高，主要用于炼普通合金钢微碳铬铁采用真空冶炼或金属热还原法生产，含3碳量极低，主要用于炼特种不锈钢铜矿资源主要矿物类型斑铜矿1黄铜矿2辉铜矿3孔雀石4赤铜矿5铜的冶炼火法冶金焙烧1熔炼2吹炼3电解精炼铜原理电解液利用电解原理，将粗铜中的铜溶常用的电解液是硫酸铜溶液，含解到电解液中，并在阴极上析出有一定量的硫酸高纯度的铜电极材料阳极是粗铜，阴极是纯铜薄片铝土矿资源成因与分布成因世界分布铝土矿主要由富铝的岩石，如花岗岩、玄武岩等，在热带或亚热铝土矿资源主要分布在几内亚、澳大利亚、越南、巴西、中国等带气候条件下，经过长期风化淋滤作用形成地几内亚是世界铝土矿储量最多的国家铝的冶炼拜耳法溶出将铝土矿用氢氧化钠溶液在高温高压下溶出，将铝转化为铝酸钠溶液沉淀向铝酸钠溶液中加入晶种，使氢氧化铝沉淀析出煅烧将氢氧化铝煅烧脱水，得到氧化铝霍尔埃鲁法电解铝-电解原理电极材料电解质将氧化铝溶解在熔融的阴极是碳块，阳极是碳电解质是熔融的冰晶石冰晶石中，在电解槽中块或石墨（），加入少Na₃AlF₆进行电解，在阴极上析量氟化钙、氟化镁等，出金属铝，阳极上放出以降低熔点，改善电解氧气性能铅锌矿资源共生关系共生特点主要类型铅和锌在成矿过程中具有相似的地球化学行为，常常共生在一起硫化物型铅锌矿是最常见的类型，主要矿物是方铅矿和闪•，形成铅锌矿床主要的铅锌矿物有方铅矿（）和闪锌矿（锌矿PbS）ZnS氧化物型铅锌矿由硫化物型铅锌矿经过氧化作用形成，主•要矿物是白铅矿和菱锌矿铅的冶炼工艺焙烧将铅精矿进行焙烧，使硫化铅转化为氧化铅和硫酸铅熔炼将焙烧后的矿石与焦炭、石灰石等混合，在鼓风炉中进行熔炼，得到粗铅精炼采用火法或电解法对粗铅进行精炼，去除其中的杂质，得到纯铅锌的提取方法焙烧浸出12将锌精矿进行焙烧，使硫化锌用硫酸或酸性溶液浸出焙烧后转化为氧化锌的矿石，将锌溶解到溶液中电解3将锌浸出液进行净化处理后，进行电解，在阴极上析出金属锌金矿资源类型与成因砂金矿金由原生金矿经过风化、搬运和富集作用形成，赋存在河床、阶地或海滨砂矿中脉金矿火山岩型金矿金以自然金的形式赋存在石英脉或其他脉与火山活动有关的金矿，金的品位较高，石矿物中是重要的金矿类型但矿体规模较小213黄金的提取工艺破碎与磨矿将金矿石破碎磨细，使其达到一定的粒度要求选矿采用重选、浮选、氰化等方法，将金矿物与其他脉石矿物分离冶炼将金精矿进行冶炼，提取金属金氰化法提金原理锌置换冶炼利用氰化物溶液将金溶向金氰络合物溶液中加将金泥进行冶炼，得到解出来，形成金氰络合入锌粉，将金置换出来金属金物具有提取率高、适，形成金泥应性强等优点，但氰化物有毒，需注意环境保护银矿资源伴生与独立伴生银矿独立银矿银主要以伴生的形式存在于铅、锌、铜等矿物中，在冶炼这些金银以独立矿物的形式存在，如自然银、辉银矿、角银矿等但独属的过程中回收银立银矿较少银的提取方法氰化法与金的氰化法类似，利用氰化物溶液将银溶解出来，形成银氰络合物锌置换向银氰络合物溶液中加入锌粉，将银置换出来，形成银泥电解精炼将银泥进行电解精炼，得到高纯度的银铂族金属资源赋存特点主要矿物世界分布12铂族金属主要以自然铂、硫化铂族金属资源主要分布在南非物、砷化物等形式赋存在超基、俄罗斯、加拿大、美国等地性岩中南非是世界最大的铂族金属生产国伴生特点3铂族金属常常与其他金属伴生，如镍、铜等在冶炼这些金属的过程中回收铂族金属铂族金属的提取工艺湿法冶金浮选1用王水或其他溶剂将铂族金属溶解出来将铂族金属矿物与其他矿物分离2化学沉淀萃取分离4将分离出的铂族金属以化合物的形式沉3采用萃取剂将不同的铂族金属分离淀出来钨矿资源类型与分布主要矿物世界分布黑钨矿（）是重要的钨矿物，含钨量高钨矿资源主要分布在中国、俄罗斯、越南等地中国是世界最大•Fe,MnWO₄的钨矿生产国白钨矿（）是另一种常见的钨矿物•CaWO₄钨的提取与应用碱分解将钨精矿用氢氧化钠溶液在高温高压下分解，将钨转化为钨酸钠溶液离子交换将钨酸钠溶液进行离子交换，富集钨氢还原将钨化合物用氢气在高温下还原，得到金属钨粉钼矿资源性质与用途主要矿物物理性质12辉钼矿（）是主要的钼钼具有高熔点、高强度、耐腐MoS₂矿物，含钼量高蚀等特点主要用途3用于生产钼铁合金，是炼钢的重要原料钼能提高钢的强度、硬度和耐蚀性钼的提取工艺氨浸2用氨水浸出焙烧后的矿石，将钼溶解到溶液中焙烧1将钼精矿进行焙烧，使硫化钼转化为氧化钼沉淀向钼浸出液中加入硫化氢，使硫化钼沉3淀析出锡矿资源类型与分布主要矿物世界分布锡石（）是主要的锡矿物，含锡量高锡矿资源主要分布在中国、印度尼西亚、马来西亚、玻利维亚等•SnO₂地中国是世界最大的锡矿生产国锡的冶炼工艺富集重选或浮选，去除杂质焙烧将矿石进行焙烧，将硫化物转化为氧化物还原将氧化物用碳还原锑矿资源性质与用途主要矿物物理性质12辉锑矿是最主要的矿具有抗腐蚀性、易熔融性等特Sb₂S₃物点主要用途3用于生产锑白（三氧化二锑），是一种重要的阻燃剂，还用于制造合金、电池等锑的提取工艺还原2用铁屑还原，得到金属锑熔融1将矿石在高温下熔融，使硫化物分解精炼采用电解法精炼，得到高纯度的金属锑3稀土矿资源种类与分布主要种类世界分布轻稀土矿如氟碳铈矿、独居石中国、美国、澳大利亚、印度、俄罗斯•重稀土矿如磷钇矿、离子吸附型稀土矿•稀土元素的提取与分离萃取利用萃取剂，把稀土元素从溶液中萃取出来分离通过多次萃取，逐个分离稀土元素还原将稀土化合物还原成金属稀土金属矿物资源的综合利用伴生资源尾矿利用12在开采主要矿物的同时，回收对尾矿进行再处理，提取其中伴生的其他有价值的元素，如的有用成分，如铁、硫、钙等金、银、铂族金属等，用于生产建筑材料、肥料等废渣利用3对冶炼废渣进行处理，提取其中的有用成分，用于生产水泥、砖等尾矿的回收与处理磁选2利用磁选方法，分离尾矿中的磁性物质浮选1利用浮选方法，分离尾矿中的有用成分化学方法利用化学方法，提取尾矿中的有用成分3环境保护与可持续发展循环经济污染防治社区和谐促进金属矿物资源的循加强对矿山开采、冶炼在矿产资源开发过程中环利用，减少对新矿物过程中的污染防治，减，注重与当地社区的沟资源的依赖，实现资源少对环境的破坏，保护通与合作，实现经济、的永续利用生态环境社会和环境的协调发展金属矿物资源的勘探方法遥感勘探1物探2化探3地球物理勘探磁法勘探电法勘探重力勘探测量地磁场的变化，寻找磁性矿物，如测量地下电场的变化，寻找导电矿物，测量重力场的分布，寻找密度差异大的磁铁矿如硫化物矿矿体地球化学勘探土壤测量分析土壤中的元素含量，寻找矿化异常水系测量分析水系中的元素含量，寻找矿化异常植被测量分析植被中的元素含量，寻找矿化异常钻探工程取样分析验证矿体12通过钻探获取岩心样品，进行验证地球物理勘探和地球化学岩矿鉴定、化学分析等，确定勘探的结果，确定矿体的规模矿体的性质和品位和形态提供资料3为矿山设计和开采提供可靠的地质资料矿物加工的基本原理磨矿2将小块矿石磨细成粉末，使有用矿物与脉石矿物充分分离破碎将大块矿石破碎成小块，为磨矿做准备1选别根据矿物之间的物理化学性质差异，将3有用矿物与脉石矿物分离破碎与磨矿破碎磨矿颚式破碎机适用于破碎硬度较大的矿石球磨机适用于细磨，效率高••圆锥破碎机适用于破碎中等硬度的矿石棒磨机适用于粗磨，产品粒度均匀••锤式破碎机适用于破碎脆性矿石自磨机利用矿石自身的冲击力进行磨矿，节能环保••筛分与分级筛分利用筛子将不同粒度的矿物颗粒分离常用于粗粒物料的分离水力分级利用矿物颗粒在水中沉降速度的差异进行分级常用于细粒物料的分离气流分级利用矿物颗粒在气流中沉降速度的差异进行分级常用于超细物料的分离重选方法跳汰选矿摇床选矿利用矿物颗粒在垂直脉动水流中利用矿物颗粒在倾斜摇动床面上沉降速度的差异进行分选运动轨迹的差异进行分选螺旋选矿利用矿物颗粒在螺旋槽中运动轨迹的差异进行分选浮选方法原理常用药剂适用范围利用矿物表面物理化学捕收剂（如黄药）、起广泛应用于硫化物矿、性质的差异，通过加入泡剂（如松醇油）、抑氧化物矿、非金属矿等浮选药剂，使有用矿物制剂（如石灰）的分选选择性地附着在气泡上，浮到液面，与脉石矿物分离磁选方法原理分类利用矿物磁性的差异，在磁场中将磁性矿物与非磁性矿物分离强磁选适用于分离强磁性矿物•适用于分离磁铁矿、磁黄铁矿等磁性矿物弱磁选适用于分离弱磁性矿物•电选方法原理根据矿物导电性的差异，在高压电场中将导电矿物与非导电矿物分离适用于分离金红石、锡石等矿物分类电晕静电选矿、摩擦静电选矿化学选矿浸出化学沉淀12利用化学溶剂选择性地溶解有利用化学试剂使溶解的有用矿用矿物，将其与脉石矿物分离物以沉淀的形式析出，将其从溶液中分离离子交换3利用离子交换剂选择性地吸附溶液中的有用离子，将其从溶液中分离浸出工艺碱浸2用氢氧化钠、碳酸钠等碱性溶液浸出矿物酸浸1用硫酸、盐酸等酸性溶液浸出矿物氰化浸出3用氰化物溶液浸出金、银等贵金属金属的提取与精炼火法冶金湿法冶金电解冶金利用高温下的化学反应提取金属适用利用溶液中的化学反应提取金属适用利用电解原理提取金属适用于高纯度于硫化物矿的冶炼于氧化物矿的冶炼金属的生产新型金属材料的发展纳米材料1形状记忆合金2高温合金3超导材料4轻合金5课程总结与复习知识梳理回顾本课程所学的主要知识点，形成完整的知识体系重点难点重点掌握各种金属矿物资源的类型、分布、开采、冶炼、加工利用等关键环节综合应用能够运用所学知识分析解决实际问题考试范围与要求考试范围考试形式考试要求123本课程所讲授的全部内容，包括课闭卷考试，包括选择题、填空题、掌握基本概念、基本原理、基本方堂讲授、实验实习、课后作业等简答题、计算题等法，能够运用所学知识分析解决实际问题参考文献与推荐阅读经典教材专业期刊参考网站提供几本经典的金属矿物资源与金属推荐一些国内外知名的金属矿物资源提供一些相关的网站资源，如地质调工艺相关教材，供同学们深入学习与金属工艺领域专业期刊，供同学们查局网站、矿业协会网站等，供同学了解最新研究进展们查阅资料。