知识点：《矿石》 收集：曾团旧 编辑：康乃馨姐姐
本知识点包括：1、魔兽世界钴矿石在诺森德哪个地图最多? 2、魔兽世界萨隆邪铁矿石分布图 3、不思议迷宫我要大量的矿石上面的人能打死吗 4、牧场物语中矿石的详细分布 5、矿石和矿物和矿产有什么区别？ 。
《矿石》相关知识
金属的冶炼
人们日常应用的金属材料,多为合金或纯金属,这就需要把金属从矿石中提炼出来,这也就是人们常说的金属的冶炼.
一、原理：
利用氧化还原反应,使金属化合物中的金属离子（化合态）得到电子变成金属原子（游离态）.
二、步骤：
大多数金属矿石里含有杂质,如石英、石灰石和长石等.从金属矿石中提炼金属一般需要经过三个步骤.
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；
第二步是冶炼,利用氧化还原反应原理,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；
第三步是精炼,采用一定的方法,提炼纯金属.
三、方法：
冶炼金属的方法很多,其实质是用还原的方法,由于金属的化学活动性不同,金属离子得到电子还原成金属原子的能力也不同,因此就必须采取不同的冶炼方法.工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法或电解法.现简单介绍如下：
1．热分解法
有些不活泼金属仅用热分解法就能制得.在金属活动性顺序中,位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解,例如：
2HgO====2Hg＋O2↑
2Ag2O2Na＋Cl2↑
对于某些不活泼金属,如铜、银等,也常用电解其盐溶液的方法进行精炼,但电解法要消耗大量电能,成本较高.
知识拓展：
1： 什么是矿石,矿石怎样变成金属
知识要点归纳：
金属的化合物形式 如赤铁矿（铁和碳混杂在一起）
还原反应 如赤铁矿
Fe3O4+4CO====3Fe+4CO2
2： 【矿石变成金属是什么变化请说明理由】
知识要点归纳：
化学变化.
金属容易被氧化,一般矿石都是化合物,冶炼是把化合物还原成单质.比如铁矿,一般都是三氧化二铁（赤铁矿）或者四氧化三铁（磁铁矿）
3： 【金属矿石加热后有刺鼻的味道况且变紫红色,求含什么金属金属矿石加热后就变成紫红色和青色,加热过程中有刺鼻的气味,求这矿石中含什么金属】
知识要点归纳：
这是紫铜只有像你说的意思是,原来的金属矿,铜化合物可以,现在给它在空气中的温度条件下它
如果化合物是一种常见的铜,铜硫化物,氧化铜,氯化铜
硫化铜被加热到超过200度将被分解,但你的氧气的条件下,缺乏元素铜会被氧化成氧化铜
黑色的氧化铜被加热到300度会分解,但铜不分解,但你会立即被重新氧化的氧化和氧亚铜条件
氯化铜,氯化铜,铜被加热,由氧不能满足你的要求,你应该改变高温的条件下,没有空气或氧气
4： 铜金属是怎样从矿石中提取的?例如：铁是从铁矿石与碳加热提取,汞是从朱砂热分解提取铜可以像汞一样直接加热提取吗？氧化铜2可不可以热分解
知识要点归纳：
转化成铜盐,电解 如电解硫酸铜溶液（湿法炼铜）
还可以用用还原法,比如一氧化碳还原氧化铜,就是用木炭高温加热（火法炼铜）
1000度左右会分解成Cu2O和氧气,分解成铜不知道可不可以的,没人研究过,这种反应对人类发展意义不大,如果可以需要的条件很苛刻,根本就不用我们去考虑,化学是服务于工业和生物医学的,放心,这种问题一般不会被提及的.一般常温下的固态金属从氧化物中提取只能还原和电解.
这是工业炼铜的方法,对不是学冶炼工业的人来说知道以上的就可以了
水法炼铜的原理是：CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
水法炼铜也称胆铜法,湿法炼铜,其生产过程主要包括两个方面.一是浸铜,就是把铁放在胆矾（CuSO4·5H2O）溶液（俗称胆水）中,使胆矾中的铜离子被金属置换成单质铜沉积下来；二是收集,即将置换出的铜粉收集起来,再加以熔炼、铸造.各地所用的方法虽有不同,但总结起来主要有三种方法：第一种方法是在胆水产地就近随地形高低挖掘沟槽,用茅席铺底,把生铁击碎,排放在沟槽里,将胆水引入沟槽浸泡,利用铜盐溶液和铁盐溶液颜色差异,浸泡至颜色改变后,再把浸泡过的水放去,茅席取出,沉积在茅席上的铜就可以收集起来,再引入新的胆水.只要铁未被反应完,可周而复始地进行生产.第二种方法是在胆水产地设胆水槽,把铁锻打成薄片排置槽中,用胆水浸没铁片,至铁片表面有一层红色铜粉覆盖,把铁片取出,刮取铁片上的铜粉.第二种方法比第一种方法麻烦是将铁片锻打成薄片.但铁锻打成薄片,同样质量的铁表面积增大,增加铁和胆水的接触机会,能缩短置换时间,提高铜的产率.第三种方法是煎熬法,把胆水引入用铁所做的容器里煎熬.这里盛胆水的工具既是容器又是反应物之一.煎熬一定时间,能在铁容器中得到铜.此法长处在于加热和煎熬过程中,胆水由稀变浓,可加速铁和铜离子的置换反应,但需要燃料和专人操作,工多而利少.所以宋代胆铜生产多采用前两种方法.宋代对胆铜法中浸铜时间的控制,也有比较明确的了解,知道胆水越浓,浸铜时间可越短；胆水稀,浸铜的时间要长一些.可以说在宋代已经发展从浸铜方式、取铜方法、到浸铜时间的控制等一套比较完善的工艺.
火法炼铜 主要原料是硫化铜精矿,一般包括焙烧、熔炼、吹炼、精炼等工序.
焙烧 分半氧化焙烧和全氧化焙烧（“死焙烧”）,分别脱除精矿中部分或全部的硫,同时除去部分砷、锑等易挥发的杂质.此过程为放热反应,通常不需另加燃料.造锍熔炼一般采用半氧化焙烧,以保持形成冰铜时所需硫量；还原熔炼采用全氧化焙烧；此外,硫化铜精矿湿法冶金中的焙烧,是把铜转化为可溶性硫酸盐,称硫酸化焙烧.
熔炼 主要是造锍熔炼,其目的是使铜精矿或焙烧矿中的部分铁氧化,并与脉石、熔剂等造渣除去,产出含铜较高的冰铜（xCu2S·yFeS）.冰铜中铜、铁、硫的总量常占80%～90%,炉料中的贵金属,几乎全部进入冰铜.
冰铜含铜量取决于精矿品位和焙烧熔炼过程的脱硫率,世界冰铜品位一般含铜40%～55%.生产高品位冰铜,可更多地利用硫化物反应热,还可缩短下一工序的吹炼时间.熔炼炉渣含铜与冰铜品位有关,弃渣含铜一般在0.4%～0.5%.熔炼过程主要反应为：
2CuFeS2→Cu2S+2FeS+S
Cu2O+FeS→Cu2S+FeO
2FeS+3O2+SiO2→2FeO·SiO2+2SO2
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
造锍熔炼的传统设备为鼓风炉、反射炉、电炉等,新建的现代化大型炼铜厂多采用闪速炉.
鼓风炉熔炼 鼓风炉是竖式炉,小国很早就用它直接炼铜.传统的方法为烧结块鼓风炉熔炼.硫化铜精矿先经烧结焙烧脱去部分硫,制成烧结块,与熔剂、焦炭等按批料呈层状加入炉内,熔炼产出冰铜和弃渣,此法烟气含SO2低,不易经济地回收硫.为消除烟害,回收精矿中的硫,20世纪50年代,发展了精矿鼓风炉熔炼法,即将硫化铜精矿混捏成膏状,再配以部分块料、熔剂、焦炭等分批从炉顶中心加料口加入炉内,形成料封,减少漏气,提高SO2浓度.混捏料在炉内经热烟气干燥、焙烧形成烧结料柱,块状物料也呈柱状环绕在烧结料柱的周围,以保持透气性,使熔炼作业正常进行.中国沈阳冶炼厂、富春江冶炼厂等采用此法.
反射炉熔炼 适于处理浮选的粉状精矿.反射炉熔炼过程脱硫率低,仅20％～30％,适于处理含铜品位较高的精矿.如原料含铜低、含硫高,熔炼前要先进行焙烧.反射炉生产规模可大型化,对原料,燃料的适应性强,长期来一直是炼铜的主要设备,至80年代初,全世界保有的反射炉能力仍居炼铜设备的首位.但反射炉烟气量大,且含SO2仅1%左右,回收困难.反射炉的热效率仅25%～30%,熔炼过程的反应热利用较少,所需热量主要靠外加燃料供给.70年代以来,世界各国都在研究改进反射炉熔炼,有的采用氧气喷撒装置将精矿喷入炉内,加强密封,以提高SO2浓度.中国白银公司第一冶炼厂将铜精矿加到反射炉中的熔体内,鼓风熔炼,提高了熔炼强度,烟气可用于制取硫酸.
反射炉为长方形,用优质耐火材料砌筑.燃烧器设在炉头部,烟气从炉尾排出,炉料由炉顶或侧墙上部加入,冰铜从侧墙底部的冰铜口放出,炉渣从侧墙或端墙下的放渣口排出.炉头温度1500℃～1550℃,炉尾温度1250℃～1300℃,出炉烟气1200℃左右.熔炼焙烧矿时,燃料率10%～15%,床能率3～6t／(m2·日).铜精矿直接入炉,燃料率16%～25%,床能率为2～4t/(m2·日),称生精矿熔炼.中国大冶冶炼厂采用270m2反射炉熔炼生精矿.
电炉熔炼 炼铜采用电阻电弧炉即矿热电炉,对物料的适应性非常广泛,一般多用于电价低廉的地区和处理含难熔脉石较多的精矿.电炉熔炼的烟气量较少,若控制适当,烟气中SO2浓度可达5%左右,有利于硫的回收.
铜熔炼电炉多为长方形,少数为圆形.大型电炉一般长30 m～35m,宽8 m～10m,高4 m～5m,采用六根直径为1.2 m～1.8m的自焙电极,由三台单相变压器供电.电炉视在功率3000～50000千伏安,单位炉床面积功率100kw/m2左右,床能率3～6t/(m2·日),炉料电耗400～500kw·h/t,电极糊消耗约2～3kg/t.中国云南冶炼厂采用30000kVA电炉熔炼含镁高的铜精矿.
闪速熔炼 是将硫化铜精矿和熔剂的混合料干燥至含水0.3%以下,与热风（或氧气、或富氧空气）混合,喷入炉内迅速氧化和熔化,生成冰铜和炉渣.其优点是熔炼强度高,可较充分地利用硫化物氧化反应热.降低熔炼过程的能耗.烟气中SO2浓度可超过8%.闪速熔炼可在较大范围内调节冰铜品位,一般控制在50%左右,这样对下一步吹炼有利.但炉渣含铜较高,须进一步处理.
闪速炉有奥托昆普型和国际镍公司型两种.70年代末世界上已有几十个工厂采用奥托昆普型闪速炉,中国贵溪冶炼厂也采用此种炉型.
冰铜吹炼 利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点,在卧式转炉中,往熔融的冰铜中鼓入空气,使硫化亚铁氧化成氧化亚铁,并与加入的石英熔剂造渣除去,同时部分脱除其他杂质,而后继续鼓风,使硫化亚铜中的硫氧化进入烟气,得到含铜98%～99%的粗铜,贵金属也进入粗铜中.
一个吹炼周期分为两个阶段：第一阶段,将FeS氧化成FeO,造渣除去,得到白冰铜（Cu2S）.冶炼温度1150℃～1250℃.主要反应是：
2FeS＋3O2→2FeO+2SO2
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
第二阶段,冶炼温度1200℃～1280℃将白冰铜按以下反应吹炼成粗铜：
2Cu2S＋3O2→2Cu2O+2SO2
Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2
冰铜吹炼是放热反应,可自热进行,通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量.吹炼后的炉渣含铜较高,一般为2%～5%,返回熔炼炉或以选矿、电炉贫化等方法处理.吹炼烟气含SO2浓度较高,一般为8%～12%,可以制酸.吹炼一般用卧式转炉,间断操作.表压约1kgf/cm2的空气通过沿转炉长度方向安设的一排风眼鼓入熔体,加料、排渣、出铜和排烟都经过炉体上的炉口.
粗铜精炼 分火法精炼和电解精炼.火法精炼是利用某些杂质对氧的亲和力大于铜,而其氧化物又不溶于铜液等性质,通过氧化造渣或挥发除去.其过程是将液态铜加入精炼炉升温或固态铜料加入炉内熔化,然后向铜液中鼓风氧化,使杂质挥发、造渣；扒出炉渣后,用插入青木或向铜液注入重油、石油气或氨等方法还原其中的氧化铜.还原过程中用木炭或焦炭覆盖铜液表面,以防再氧化.精炼后可铸成电解精炼所用的铜阳极或铜锭.精炼炉渣含铜较高,可返回转炉处理.精炼作业在反射炉或回转精炼炉内进行.
火法精炼的产品叫火精铜,一般含铜99.5%以上.火精铜中常含有金、银等贵金属和少量杂质,通常要进行电解精炼.若金、银和有害杂质含量很少,可直接铸成商品铜锭.
电解精炼是以火法精炼的铜为阳极,以电解铜片为阴极,在含硫酸铜的酸性溶液中进行.电解产出含铜99.95%以上的电铜,而金、银、硒、碲等富集在阳极泥中.电解液一般含铜40～50g/L,温度58℃～62℃,槽电压0.2～0.3V,电流密度200～300A/m2,电流效率95%～97%,残极率约为15%～20%,每吨电铜耗直流电220～300kwh.中国上海冶炼厂铜电解车间电流密度为330A/m2.
电解过程中,大部分铁、镍、锌和一部分砷、锑等进入溶液,使电解液中的杂质逐渐积累,铜含量也不断增高,硫酸浓度则逐渐降低.因此,必须定期引出部分溶液进行净化,并补充一定量的硫酸.净液过程为：直接浓缩、结晶,析出硫酸铜；结晶母液用电解法脱铜,析出黑铜,同时除去砷、锑；电解脱铜后的溶液经蒸发浓缩或冷却结晶产出粗硫酸镍；母液作为部分补充硫酸,返回电解液中.此外,还可向引出的电解液中加铜,鼓风氧化,使铜溶解以生产更多的硫酸铜.电解脱铜时应注意防止剧毒的砷化氢析出.
火法炼铜的其他方法 已应用于工业生产的方法还有：
三菱法 将硫化铜精矿和熔剂喷入熔炼炉的熔体内,熔炼成冰铜和炉渣,而后流至贫化炉产出弃渣,冰铜再流至吹炼炉产出粗铜.此法于1974年投入生产.
诺兰达法 制粒的精矿和熔剂加到一座圆筒型回转炉内,熔炼成高品位冰铜.所产炉渣含铜较高,须经浮选选出铜精矿返回炉内处理.此法于1973年投入生产.
氧气顶吹旋转转炉法 用以处理高品位铜精矿.将铜精矿制成粒或压成块加入炉内,由顶部喷枪吹氧,燃料也由顶部喷入,产出粗铜和炉渣.中国用此法处理高冰镍浮选所得铜精矿.
离析法 用于处理难选的结合性氧化铜矿.将含铜1%～5%的矿石磨细,加热至750℃～800℃后,混以2%～5% 的煤粉和0.2%～0.5%的食盐,矿石中的铜生成气(Cu3Cl3)并为氢还原成金属铜而附着于炭粒表面,经浮选得到含铜50%左右的铜精矿,然后熔炼成粗铜.此法能耗高,很少采用.
5： 【怎样测量矿石中各种金属含量..比如给你一个矿石,你得测出矿石中的含铜量、含铅量.等.】
知识要点归纳：
这个在ASTM里面有详细介绍.你直接把样送去矿石或是冶金,材料研究所,研究院之类的机构,通过原子光谱分析法都可以测出来.
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