A. 铝、铜、银的相关性质
元素名称:铝
元素原子量:26.98
原子体积:(立方厘米/摩尔)
10.0
元素类型:金属
原子序数:13
元素符号:Al
元素中文名称:铝
元素在太阳中的含量:(ppm)
60
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.00013
元素英文名称:Aluminum
相对原子质量:26.98
地壳中含量:(ppm)
82000
核内质子数:13
核外电子数:13
核电核数:13
氧化态:
Main Al+3
Other Al0, Al+1
质子质量:2.1749E-26
质子相对质量:13.091
所属周期:3
所属族数:IIIA
摩尔质量:27
氢化物:AlH3
氧化物:Al2O3
最高价氧化物化学式:Al2O3
密度:2.702
熔点:660.37
沸点:2467.0
燃点:550摄氏度
热导率: W/(m·K)
237
化学键能: (kJ /mol)
Al-H 285
Al-C 225
Al-O 585
Al-F 665
Al-Cl 498
Al-Al 200
声音在其中的传播速率:(m/S)
5000
电离能 (kJ/ mol)
M - M+ 577.4
M+ - M2+ 1816.6
M2+ - M3+ 2744.6
M3+ - M4+ 11575
M4+ - M5+ 14839
M5+ - M6+ 18376
M6+ - M7+ 23293
M7+ - M8+ 27457
M8+ - M9+ 31857
M9+ - M10+ 38459
莫氏硬度:2.75
外围电子排布:3s2 3p1
核外电子排布:2,8,3
晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
晶胞参数:
a = 404.95 pm
b = 404.95 pm
c = 404.95 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
颜色和状态:银白色金属
原子半径:1.82
常见化合价:+3
发现人:厄斯泰德、韦勒
发现时间和地点:1825 丹麦
元素来源:地壳中含量最丰富的金属,在7%以上
元素用途:可作飞机、车辆、船、舶、火箭的结构材料。纯铝可做超高电压的电缆。做日用器皿的铝通常称“钢精”、“钢种“
工业制法:电解熔融的氧化铝和冰晶石的混合物
实验室制法:电解熔融的氯化铝
其他化合物:AlCl3-氯化铝 NaAlO2-偏铝酸钠 Al(OH)3-氢氧化铝
扩展介绍:带蓝色的银白色三价金属元素,延展性好,有韧性并能发出[响亮]声音,以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而著称。
发现人:韦勒 发现年代:1827年
发现过程:
1827年,德国的韦勒把钾和无水氯化铝共热,制得铝。
元素描述:
银白色有光泽金属,密度2.702克/厘米3,熔点660.37℃,沸点2467℃。化合价±3。具有良好的导热性、导电性,和延展性,电离能5.986电子伏特,虽是叫活泼的金属,但在空气中其表面会形成一层致密的氧化膜,使之不能与氧、水继续作用。在高温下能与氧反应,放出大量热,用此种高反应热,铝可以从其它氧化物中置换金属(铝热法)。例如:8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡,在高温下铝也同非金属发生反应,亦可溶于酸或碱放出氢气。对水、硫化物,浓硫酸、任何浓度的醋酸,以及一切有机酸类均无作用。
元素来源:
铝以化合态的形式存在于各种岩石或矿石里,如长石、云母、高岭市、铝土矿、明矾时,等等。有铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6)共熔电解制得。
元素用途:
铝可以从其它氧化物中置换金属(铝热法)。其合金质轻而坚韧,是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。纯铝大量用于电缆。广泛用来制作日用器皿。
元素辅助资料:
铝在地壳中的分布量在全部化学元素中仅次于氧和硅,占第三位,在全部金属元素中占第一位。但由于铝的氧化力强,不易被还原,因而它被发现的较晚。
1800年意大利物理学家伏特创建电池后,1808~1810年间英国化学家戴维和瑞典化学家贝齐里乌斯都曾试图利用电流从铝钒土中分离出铝,但都没有成功。贝齐里乌斯却给这个未能取得的金属起了一个名字alumien。这是从拉丁文alumen来。该名词在中世纪的欧洲是对具有收敛性矾的总称,是指染棉织品时的媒染剂。铝后来的拉丁名称aluminium和元素符号Al正是由此而来。
1825年丹麦化学家奥斯德发表实验制取铝的经过。1827年,德国化学家武勒重复了奥斯德的实验,并不断改进制取铝的方法。1854年,德国化学家德维尔利用钠代替钾还原氯化铝,制得成锭的金属铝。
元素符号: Al 英文名: Aluminum 中文名: 铝
相对原子质量: 26.9815 常见化合价: +3 电负性: 1.61
外围电子排布: 3s2 3p1 核外电子排布: 2,8,3
同位素及放射线: Al-26[730000y] *Al-27 Al-28[2.3m]
电子亲合和能: 48 KJ·mol-1
第一电离能: 577.6 KJ·mol-1 第二电离能: 1817 KJ·mol-1 第三电离能: 2745 KJ·mol-1
单质密度: 2.702 g/cm3 单质熔点: 660.37 ℃ 单质沸点: 2467 ℃
原子半径: 1.82 埃 离子半径: 0.51(+3) 埃 共价半径: 1.18 埃
常见化合物: Al2O3 AlCl3 Al2S3 NaAlO2 Al2(SO4)3 Al(OH)3
铝,原子序数13,原子量26.981539。1825年丹麦科学家奥斯特用无水三氯化铝与钾汞齐作用,并蒸掉汞后得到铝;1854年德维尔用金属钠还原氯化钠和氯化铝的熔盐,制得金属铝,并在1855年的巴黎博览会上展示;1886年霍尔和埃鲁分别发明了电解氧化铝和冰晶石的熔盐制铝法,使铝成为可供实用的金属。铝在地壳中的含量为8%,仅次于氧和硅。它广泛分布于岩石、泥土和动、植物体内。
铝是银白色的轻金属,熔点660.37°C,沸点2467°C,密度2.702克/厘米³。铝为面心立方结构,有较好的导电性和导热性;纯铝较软。
铝是活泼金属,在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜,使铝不会进一步氧化并能耐水;但铝的粉末与空气混合则极易燃烧;熔融的铝能与水猛烈反应;高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属;铝是两性的,即易溶于强碱,也能溶于稀酸。
铝的应用极为广泛。
铜元素
元素名称:铜
元素符号:Cu
元素原子量:63.55
元素类型:金属元素
元素在太阳中的含量:(ppm)
0.7
晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
原子体积:(立方厘米/摩尔)
7.1
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.00008
氧化态:
Main Cu+2
Other Cu-1, Cu0, Cu+1, Cu+3, Cu+4
晶胞参数:
a = 361.49 pm
b = 361.49 pm
c = 361.49 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
地壳中含量:(ppm)
50
质子数:29
中子数:35
原子序数:29
所属周期:3
所属族数:IB
电子层分布:2-8-18-1
莫氏硬度:3
声音在其中的传播速率:(m/S)
3810
一般状况下的密度:8.9*10^3kg/m3
发现人: 发现年代: 发现过程:
在古代就发现有铜存在。
元素描述
呈紫红色光泽的金属,密度8.92克/厘米3。熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1和+2(3价铜仅在少数不稳定的化合物中出现)。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一,也是最好的纯金属之一,稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有较好的耐腐蚀能力,在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3],这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸,略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。
铜的发现简史
铜是古代就已经知道的金属之一。一般认为人类知道的第一种金属是金,其次就是铜。铜在自然界储量非常丰富,并且加工方便。铜是人类用于生产的第一种金属,最初人们使用的只是存在于自然界中的天然单质铜,用石斧把它砍下来,便可以锤打成多种器物。随着生产的发展,只是使用天然铜制造的生产工具就不敷应用了,生产的发展促使人们找到了从铜矿中取得铜的方法。含铜的矿物比较多见,大多具有鲜艳而引人注目的颜色,例如:金黄色的黄铜矿CuFeS2,鲜绿色的孔雀石CuCO3Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3Cu(OH)2等,把这些矿石在空气中焙烧后形成氧化铜CuO,再用碳还原,就得到金属铜。纯铜制成的器物太软,易弯曲。人们发现把锡掺到铜里去,可以制成铜锡合金——青铜。铜,COPPER,源自Cuprum,是以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名,早为人类所熟知。它和金是仅有的两种带有除灰白黑以外颜色的金属。铜与金的合金,可制成各种饰物和器具。加入锌则为黄铜;加进锡即成青铜。
元素来源
黄铜矿、辉铜矿、赤铜矿和孔雀石是自然界中重要的铜矿。把硫化物矿石煅烧后,再与少量二氧化硅和焦炭共熔得粗炼铜,再还原成泡铜,最后电解精制,即可得到铜。一个新的提取铜的方法正在研究中,就是把地下的低品位矿用原子能爆破粉碎,以稀硫酸原地浸取,再把浸取液抽到地表,在铁屑上将铜沉淀出来。
元素用途
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。
在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。
以下是各行业铜消费占铜总消费量的比例: 行业 铜消费量占总消费量的比例
电子(包括通讯) 48%
建筑 24%
一般工程 12%
交通 7%
其他 9%
铜性能的应用
导电性:64%,耐蚀性:23%,结构强度:12%,装饰性:1%
元素辅助资料
自然界中获得的最大的天然铜重420吨.在古代,人们便发现了天然铜,用石斧将其砍下来,用锤打的方法把它加工成物件。于是铜器挤进了石器的行列,并且逐渐取代了石器,结束了人类历史上的新石器时代。
在我国,距今4000年前的夏朝已经开始使用红铜,即天然铜。它的特点是锻锤出来的。1957年和1959年两次在甘肃武威皇娘娘台的遗址发掘出铜器近20件,经分析,铜器中铜含量高达99.63%~99.87%,属于纯铜。
当然,天然铜的产量毕竟是稀少的。生产的发展促进人们找到从铜矿中取得铜的方法。铜在地壳中总含量并不大,不超过0.01%,但是含铜的矿物是比较多见的,它们大多具有各种鲜艳而引人注目的颜色,招至人们的注意。例如鲜绿色的孔雀石CuCO3.Cu(OH)2,深蓝色的石青2CuCO3.Cu(OH)2等。这些矿石在空气中燃烧后得到铜的氧化物,再用碳还原,就得到金属铜。
1933年,河南省安阳县殷虚发掘中,发现重达18.8千克的孔雀石,直径在1寸以上的木炭块、陶制炼铜用的将军盔以及重21.8千克的煤渣,说明3000多年前我国古代劳动人民从铜矿取得铜的过程。
但是,炼铜制成的物件太软,容易弯曲,并且很快就钝。接着人们发现把锡掺到铜里去制成铜锡合金——青铜。青铜器件的熔炼和制作比纯铜容易的多,比纯铜坚硬(假如把锡的硬度值定为5,那么铜的硬度就是30,而青铜的硬度则是100~150),历史上称这个时期为青铜时代。
我国战国时代的著作《周礼·考工记》总结了熔炼青铜的经验,讲述青铜铸造各种不同物件采用铜和锡的不同比例:“金有六齐(方剂)。六分其金(铜)而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢(箭)之齐;金锡半,谓之鉴(镜子)燧(利用镜子聚光取火)之齐。”这表明在3000多年前,我国劳动人民已经认识到,用途不同的青铜器所要求的性能不同,用以铸造青铜器的金属成分比例也应有所不同。
青铜由于坚硬,易熔,能很好的铸造成型,在空气中稳定,因而即使在青铜时代以后的铁器时代里,也没有丧失它的使用价值。例如在公元前约280年,欧洲爱琴海中罗得岛上罗得港口矗立的青铜太阳神,高达46米,手指高度超过成人。
我国古代劳动人民更最早利用天然铜的化合物进行湿法炼铜,这是湿法技术的起源,是世界化学史上的一项发明。西汉《淮南子·万毕术》记载:曾青得铁则化为铜。曾青为硫酸铜。这种方法用现代化学式表示就是:
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
西方传说,古代地中海的CYPRUS岛是出产铜的地方,因而由此得到它的拉丁名称CUPRUM和它的元素符号Cu。英文中的COPPER,拉丁文中的CUIVRE、都源于此。
铜具有独特的导电性能,是铝所不能代替的,在今天电子工业和家用电器发展的时代里,这个古老的金属有恢复了它的青春。铜导线正在被广泛的应用。从国外的产品来看,一辆普通家用轿车的电子和电动附件所须铜线长达1公里,法国高速火车铁轨每公里用10吨铜,波音747-200型飞机总重量中铜占2%。
元素名称:银
元素符号:Ag
元素英文名称:Silver
拉丁原名:Argentum
中文是将金属金字部首,加上艮字形声。
元素类型:金属元素
原子体积:(立方厘米/摩尔) 10.3
颜色和状态:银白色金属
莫氏硬度:2.5
声音在其中的传播速率:(m/S)2680
含量
元素在太阳中的含量:(ppm)
0.001
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.0000001
地壳中含量:(ppm)
0.07
相对原子质量:107.9
原子序数:47
质子数:47
摩尔质量:108
所属周期:5
所属族数:IB
电子层排布:2-8-18-18-1
常见化合价:+1
单质:银
单质化学符号:Ag
氧化态:
Main Ag+1
Other Ag0, Ag+2, Ag+3
电离能 (kJ /mol)
M - M+ 731
M+ - M2+ 2073
M2+ - M3+ 3361
M3+ - M4+ 5000
M4+ - M5+ 6700
M5+ - M6+ 8600
M6+ - M7+ 11200
M7+ - M8+ 13400
M8+ - M9+ 15600
M9+ - M10+ 18000
物理性质
密度:11.7克/厘米3
熔点:961.93℃
沸点:2213℃
其他性质:富延展性,是导热、导电性能很好的金属。第一电离能7.576电子伏。化学性质稳定,对水与大气中的氧都不起作用;易溶于稀硝酸、热的浓硫酸和盐酸、熔融的氢氧化碱。
晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子。
晶胞参数:
a = 408.53 pm
b = 408.53 pm
c = 408.53 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
化学性质:
银是古代发现的金属之一。银在自然界中虽然也有单质存在,但绝大部分是以化合态的形式存在。
银具有很高的延展性,因此可以碾压成只有0.00003厘米厚的透明箔,1克重的银粒就可以拉成约两公里长的细丝。
银的导热性和导电性在金属中名列前茅。
银的特征氧化数为+1,其化学性质比铜差,常温下,甚至加热时也不与水和空气中的氧作用,但久置空气中能变黑,失去银白色的光泽,这是因为银和空气中的H2S化合成黑色Ag2S的缘故。其化学反应方程式为:
4Ag + H2S + O2 = 2Ag2S + 2H2O
银不能与稀盐酸或稀硫酸反应放出氢气,但银能溶解在硝酸或热的浓硫酸中:
加热
2Ag + 2H2SO4(浓) ==== Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O
银在常温下与卤素反应很慢,在加热的条件下即可生成卤化物:
473K
2Ag + F2 ===== 2AgF 暗棕色
加热
2Ag + Cl2 ===== 2AgCl↓ 白色
加热
2Ag + Br2 ===== 2AgBr↓ 黄色
加热
2Ag + I2 ===== 2AgI↓ 橙色
银对硫有很强的亲合势,加热时可以与硫直接化合成Ag2S:
加热
2Ag + S ==== Ag2S
B. 请说说“锌的二次冶金”的定义和其有关工艺
你看好了
锌的二次冶金
摘要 :本文介绍世界和我国的二次锌资源的现状和利用情况,以及二次锌资源的来源方向。主要介绍全球先进的二次锌的提取冶炼新技术,整合以便我们能更好的创新,为研究出一套更能完全、安全,无烟尘、无毒、环保的冶炼二次锌资源的技术奠定基础。
关键字:二次锌资源、存在情况、再生、技术方法
一 世界和我国的锌二次资源情况
锌是目前世界上循环利用较好的金属之一,二次锌资源已成为锌生产的重要原料,全球30%锌来源于二次锌资源,再生锌年产量高达290万吨,西方发达国家不仅有一系列专业二次锌冶炼厂,而且主要锌冶炼厂也从事二次锌的回收处理,尤其是近几年由于锌精矿供应日趋紧张, 国外等3著名锌公司均纷纷改变原料结构,采用电弧炉烟尘等二次锌资源作为锌冶炼的主要原料。锌是我国传统的优势资源,其使用领域十分广泛。锌能和多种有色金属制成合金用于机械制造业、制造各种精密铸件以及镀锌作业。据美国锌贸易公司估计,目前全世界每年消耗金属锌及锌化合物的金属约1000万吨。70%是从矿石中提取的,;另外有30%是利用再生原料生产的。美国矿务局估计,2000年美国再生锌占锌消费总量的40%。美国每年生产再生锌12万吨以上。再生氧化锌3.5万吨。国际锌协会估计。世界再生锌产量的增长速度3倍于原生锌。到2005年再生锌占世界锌消耗量的40%。
随着我国地质勘探工作的萎缩、资源开采强度的不断提高及冶炼能力的过快增长,我国锌资源的优势格局已经发生了改变。我国的锌净出口量,包括合金中含的锌,自2000 年以来一直呈逐渐减少的趋势,中国锌供应由过剩转为短缺。 在金属锌的使用过程中,会产生许多含锌的二次资源,这些资源是回收锌的重要原料。在我国,一方面,锌精矿原料供应日趋紧张,已成为影响锌冶炼厂发展的关键因素;另一方面,国内二次锌资源利用刚起步,再生年产量不到10万吨,不到精锌产量的5%。尚未形成规模,与西方工业国家相距甚远, 为保证我国锌资源产品对国民经济的有效供给,推进锌工业的可持续发展,缓解资源的供需矛盾,有必要重视锌二次资源的回收治理工作。
尽管锌作为一种主要是增强其他材料的使用性能的功能性材料,人们主要是依靠开发矿产资源来获得金属锌。按目前普遍实行的统计口径过去很长一段时期里,矿产锌的产量在世界锌总产量中所占的比例都在90%以上。近年来,随着循环经济理念的逐步建立,人们日益重视二次资源的回收利用循环复用。
二 二次锌资源的来源构成
二次锌资源包括1 热镀锌行业,热镀锌厂长生的锌灰,锌浮渣和锅底渣
2 化工及化学品生产,钢铁厂炼钢过程产生的烟日锌和锌合金零件,例化工厂及冶炼厂的工艺副厂品以及其他含锌废料。
3 锌加工行业和回收行业。废黄铜料、压铸废料、烟尘、镀锌废渣及废边角锌片,镀锌钢废料、热镀锌渣及废旧锌锰电池,生产中产生的废料主要来源于镀锌钢生产过程和汽车、建筑物及其它制品的加工过程,连续镀锌钢生产线产出的废渣量一般约为产品产量的0.5%-2%;汽车、洗衣机、冰箱等设备的生产与装备过程废料产生量较大,其中汽车行业废料产生率约为28%-30%;回收的废料主要为报废的汽车、家用电器、空调、高速公路路障及路灯柱等含锌部件。全球范围内,镀锌废钢的收集量正在逐年上升,1995年全球镀锌钢废料回收量为6500万吨。据国际锌协会的数据,欧洲再生锌的基本原料来源是:黄铜42%;镀锌渣27%;压铸厂品废料16%;钢铁工业港絪尘6%;锌材料加工半成品废料6%;化学工业锌废料2%;其他1%。二次锌资源的成分波动很大,几种主要物料的组成(质量分数)如下:
锌辉(热镀锌过程中的氧化物):Zn 60%-85%,Pb 0.3%-2.0%.AL 0%-0.3%,Fe 0.2%-1.5%,Cl 2%-12%;
锅渣(热镀锌过程形成的合金,类似于硬锌):Zn 96%,Fe 4%;
电弧炉炼钢烟尘(其他成分取决于废钢原料):Zn 15%-25%,二次锌源的来源及组成差异很大,回收处理过程中要针对不同原料采取不同的工艺,以达到最大限度回收复用目的。
三 锌的二次冶金生产技术,
二次锌资源的冶金技术包括:火法工艺,湿法工艺活法工艺中魏式炉挥发生产工业氧化锌作为湿法炼锌的原料;电炉处理生产金属锌粉;横罐或竖罐蒸馏牛产粗锌;或是作为烧结配料用熔炼法处理,还有真空冶金技术,物理法等等。
钢铁厂高锌含铁尘泥处理工艺其中物理法处理工艺主要有两种:磁性分离和机械分离。磁性分离是利用锌富集在磁性较弱粒子中的特性,采用磁选方法富集锌元素。该方法用于高炉粉尘时,要增加浮选除碳工艺,以提高磁性分离的效率。机械分离是利用锌一般富集在较小粒度中的特性,采用离心的方式富集锌元素。机械分离按分离状态可分为湿式分离和干式分离。磁性分离工艺较简单、易行,其主要缺点是锌的富集率较低;机械分离除工艺简单易行外,对处理后的粗粉可直接用于炼铁,但该法的操作费用较高,富锌产品的锌含量过低,价值较小。一般,物理法只作为湿法或火法工艺的预处理。
湿法处理锌废料的冶金技术近年来发展较快,主要是溶剂萃取剂技术的发展最近为锌回收行业所认识,预计未来十年其应用将会日益增多。具有代表性的工艺是西班牙Tecnicas Rejunidas公司开发的Zincex Process法和MZP,该法的特点是废锌料经硫酸或盐酸溶解后,利用有机萃取剂的高选择性,将锌离子从溶液中萃取出来,并实现与其他杂质分离,达到提纯的目的。该公司建有8000吨每年的工厂,处理再生锌原料,产品可以是电锌、超纯硫酸锌或超纯氧化锌。萃取剂是D2EHPA的煤油溶液。 湿法处理工艺湿法工艺一般用于中锌和高锌尘泥的处理。氧化锌是一种两性氧化物,不溶于水或乙醇,但可溶于酸、氢氧化钠或氯化铵等溶液中。湿法回收技术就是利用氧化锌的这种性质,采用不同的浸取液,将锌从混合物中分离出来,工艺流程如图1所示
根据选择浸出液的不同,湿法处理工艺又可分为以下几种:酸浸,浸出反应如下:Zn+H2O=Zn2++H2O; 碱浸、 培烧、碱浸。
湿法工艺有以下特点:1)当尘泥中铁酸锌含量较高时,锌的浸出率低,同时浸渣中锌含量较高,不能作为原料在钢铁厂循环利用,也满足不了环保提出的堆放要求;
2)设备腐蚀严重,处理过程中引入的硫、氯等易造成新的污染;
3)与钢厂现有技术不配套。
火法处理冶金含锌尘泥的主要工艺有直接还原法:回转窑法。回转窑工回转窑工艺( 简称SPM法) 是住友重工业公司钢铁厂从废料中分离锌并回收含铁料而发展起来的。其工艺流程见图下。把钢厂内各种来源的废料放入泥浆池内进行混合, 然后过滤, 在旋转干燥器内干燥。混合料与细的无烟煤一起装入还原窑, 通过燃烧靠近回转窑出料端沿轴向布置的燃烧器内的焦炉煤气和空气来加热。窑内的炉料足以加热到部分地软化和熔化并在窑衬上富集形成结瘤挂圈, 回转窑高温带的成球棒把这些料从窑壁上刮下, 并沿窑壁滚动形成小球或颗粒。废料中锌的氧化物被还原成金属锌, 在窑温下蒸发并与排出的其烟气一起离开回转窑。当烟气在排放系统中冷却时, 一部分锌氧化成细小的固体颗粒并被收集在布袋式除尘器内。直接还原的铁产品排入回转冷却器内, 用大量的水进行快速冷却。然后用筛孔为7 mm 的筛子筛分, 粒度大于7 mm 的直接还原铁送至高炉, 剩下的全部送往烧结厂。
工艺特点: 不需造球, 还原出的产品30%( 粒度大于7 mm) 可直接作为高炉原料使用, 剩下约70%的粉末须重新烧结。还原炉内原料填充率仅为2%, 金属化率为75%, 因此产品质量差, 生产效率较低。另外,该工艺设备庞大、投资大、成本较高。
转底炉法。 转底炉法是将高锌含铁尘泥、碳粉和粘结剂混合造球。生球经烘干后置于转底炉内,当转底炉转动时生球被加热,至1100 °C左右时氧化锌被还原,还原出的锌被蒸发并随烟气一起排出,经冷却系统时被氧化成细小的固体颗粒而沉积在除尘器内。转底炉处理含锌尘泥有许多优点,但也有不足之处,例如:粉尘中脉石成分(大于30%)在直接还原处理后仍保留在金属化球团中;如尘泥含锌高,直接还原处理后的金属球团中仍含有较高的锌(大于0.3%)和硫(大于0.3%),这些问题都将影响金属化球团的进一步有效利用。国外加热转底炉通常用天然气,但我国天然气资源不足,因此,需考虑我国具体条件下,转底炉的加热气源问题.
真空冶金技术在锌二次资源再生中的应用
真空法回收锌的原理。在锌二次资源中常伴有铁、铝、铅、锡、锗、铟、银、铜等杂质, 采用真空蒸馏的方法从二次资源中回收锌是基于二次资源中所含元素在纯金属状态下饱和蒸气压的差异。在同一蒸馏温度和一定的真空下, 蒸气压大的金属就会优先挥发,蒸气压小的金属就会少挥发或者不挥发。纯金属的蒸气压随温度的高低而异, 利用克劳修斯- 克莱普朗方程可得到其与温度具有如下的关系
真空法回收锌的实例。昆明理工大学真空冶金及材料研究所1991年研发了真空蒸馏处理热镀锌渣提取金属锌的工艺技术及其设备卧式真空蒸馏炉, 使用该设备得到产品的化学成分如表1 所示[ 实践证明控制适当的蒸馏条件, 锌的直收率可达83.3%~86.33%, 所得锌锭化学成分能够达到国家2# 锌标准。其工艺流程如下图,
再生锌潜力巨大,“如果锌的二次金属回收率达到消费量的30%,意味着我国每年可回收90万吨锌,这将在很大程度上缓解锌资源的压力”。中国有色工程设计研究总院原副院长兼总工程师蒋继穆昨日在上海表示。蒋继穆提出,重视再生资源的回收利用也是解决我国锌资源短缺的有效途径。在我国,锌的二次资源回收利用重视不够,处于自流状态,没有形成产业。据统计,我国近五年来再生锌产量占消费量的比例为0.97%-3.5%之间,而发达国家锌的二次资源回收率已经达到锌产量的30%,可以看出我国再生资源利用程度相当低。蒋继穆表示,对二次锌资源回收,国家有关部门必须引起高度重视。首先是对用锌量最大的镀锌钢材的废杂料集中收集,集中在能有效回收锌的专门炼钢厂处理。其次要加快研究步伐,尽快突破废干电池经济有效的回收工艺。除氧化锌涂料难以回收外,锌材、压铸合金,铜锌合金等只要注意收集,均能较易回收其有价金属。
四 结束语
目前锌的二次冶金已帮助相关企业处理了多种锌二次资源, 解决了企业长期积压的废弃物, 为有色金属的再生提供新方法。在所取得的成果的基础上,研究企业将进行不断的完善和深入的研究其他有色金属的再生利用。采用进行锌二次资源的再生利用能从源头上减少或消除环境污染, 符合建设资源节约型、环境友好型社会的发展道路, 为有色行业为节能减排贡献一份力量。
五 参考文献
钢铁厂高锌含铁尘泥二次利用的发展趋势 彭开玉, 周云, 王世俊, 李辽沙, 王海川,
( 安徽工业大学冶金与资源学院, 安徽马鞍山243002)
二次锌资源回收利用现状及发展对策 肖松文,肖骁,刘建辉,马荣骏
(长沙矿冶研究院研究开发中心)
真空冶金技术在锌二次资源再生中的应用进展 韩龙, 杨斌, 戴永年, 刘大春, 杨部正
( 昆明理工大学真空冶金国家工程实验室, 云南昆明650093)
C. 铁路钢轨要用什么钢呢
是经过热处理的特殊钢材。
钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四回大类、为了答便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作,又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢,优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。
铁路钢轨简称路轨、铁轨、轨道等,其用于铁路上,并与转辙器合作,使火车无需转向便能行走。轨道通常由两条平行的钢轨组成,钢轨固定在轨枕上,轨枕之下为路碴,还包括路基、钢轨的连接零件等。
(3)锌合金开票零件属于哪个物料制品扩展阅读:
钢轨的联结零件
钢轨联结零件包括接头联结零件和中间联结零件。钢轨接头联结零件由夹板、螺栓、弹簧垫圈等组成,其作用是在接头处把钢轨连接起来,使钢轨接头部分具有与钢轨一样的整体性,以抵抗弯曲和位移。接头处还要满足钢轨伸缩的要求。
钢轨与轨枕间的联结是通过中间联结零件实现的。中间联结零件也称扣件,要求具有足够的强度、耐久性和一定的弹性,以便长期有效地保持钢轨与轨枕的可靠联结,阻止钢轨相对于轨枕的移动,并能在动力作用下充分发挥其缓冲减震性能,延缓轨道残余变形的积累。
D. 如何提高锌合金精密压铸件质量及控制生产成本
1 摘要锌价格在近年不断上涨,此情况导致以锌合金为主要生产原材料的五金企业,在产销上出现了成本增加及利润下降等困难。企业面对这个艰难时期,必需采取各项措施来应付原材料价格上涨这不利因素。本文内我们讲解如何透过压铸技术方面的提升,及对生产流程的控制,减少不必要的损耗和浪费来降低成本,以弥补材料成本的上升,保护企业盈利。
2 引言常有压铸厂家表示压铸件在表面处理时,如喷油或电镀后出现不少比例的起泡及砂孔等不良品的情况,这些不良品不单做成额外的原材料损耗,同时亦浪费了每个工序的设备成本及工时。我司一直致力提供各种技术支持服务,包括成份化验、金相分析等,鉴别压铸件的问题成因,并与厂方协力找出改善方法。总结我们与澳洲太平洋公司合作了十多年的分析经验,大部份的不良品与模具浇注系统设计有着极其密切的关系。因此在以下的部份将会分享如何优化模具浇注系统设计。
3 浇注系统的优化
3.1 浇注系统的重要性
高压铸造的浇注系统或流道系统是指从压铸机的压射系统到模具型腔之间的金属流动通道。热室压铸机的浇注系统包括鹅颈管、喷嘴、分流锥、流道、内浇口和排气系统。斗败竖液态锌合金在浇注系统内的流动属于流体力学的范畴,因此可以用水力学的原理来进行分析。
锥形流道系统是应用水力学的基本原理,即锥形流道可以通过控制流体的速度来减小流道内压力的损失,并且获得高的内浇口速度以便缩短充型时间。通过不断地收缩由鹅颈管到内浇口处的截面积可以达到上述的目的,这种设计还可以有效地降低空气混入到浇注系统金属液体内部的可能性。
锥形流道设计提供稳定金属射流,让我们能预测型腔的填充模式。一旦确定填充模式,浇注系统设计空大的主要工作就变成内浇口和流道尺寸的设计,以达到满意的填充模式。
3.2 浇注系统设计流程
决定浇注系统的浇口位置及填充模式计算内浇口的最佳面积计算每段流道的截面面积决定排气坑的位置及计算面积绘制图纸
3.3 流道及浇口面积计算
M = 压铸件重量 (g)
= 液相密度 (g/cm3)
Ag = 浇口面积 (mm2)
V = 填充体积 (mm3)
vg = 浇口速度(mm/s)
t = 填充时间 (s)
在设计浇注系统时,我们会采用逆向推算,首先计算浇口面积,然后再按比例推算流道至射咀的截面面积。在计算当中我们需要考虑锌合金从内浇口射出的速度及压铸件的填充时间。
当填充物通过浇口时金属是液体状态,所以首先透过液相密度来计算填充体积:
实例:若生产一件重量165g的锌合金压铸件,浇口速度=45m/s,填充时间=0.02s,以下是内浇口截面面积计算方法:
由于浇口面积 = 浇口长度x浇口厚度。当计算了浇口面积 =30mm2,浇口厚度和长度可根据铸件的外形而配合出不同的数值,但浇口面积是不变的,
3.4 流道分段面积
整个浇注系统从射咀经流道至浇口的截面面积必需从大到小,通常从喷嘴截面到内浇口的面积收缩比率应该在40到50%的范围之间。当计算出内浇口面积后,再按比例计算每段流道的截面面积。在浇注系枯弯统设计大致完成后,便可开始绘画模图。
3.5 压铸件比例
压铸件比例是压铸件占全模(流道、溢流糟和披锋等)的重量,很多压铸厂商忽略压铸件比例对生产成本的影响,他们只知道良好的浇注系统能生产良好填充的压铸件,减少次品的数量。而一个良好的浇注系统同时能增加压铸件比例,减少回炉料的重量。回炉料量多会直接做成整个生产过程的耗油量及锌渣量上升。显示了压铸件比例对锌渣量的影响。
4 精益生产(小组式生产的应用)
精益生产的概念始创于二次大战以后在丰田(Toyota)内实行的实时生产(Just In Time, JIT)概念,大前提是找出浪费、消灭浪费,不容许任何无增值、或即使增加价值但所消耗的资源超出了最低限度的活动或行为。在精益生产中列举了几种典型的浪费:如次品、没有增值的工序、超额生产、多余的搬运、库存的积压、待料或设备故障做成的停工、没充分利用资源等。很多压铸厂商亦明白到以上的概念,但在实行方面往往却不知从何入手;在消除次品方面,本文的上半部已探讨过如何透过模具设计上的改进来达致减少次品及原料的损耗。现在我们集中研究如何将小组式生产应用在精益生产的压铸厂房内。
在压铸厂内的生产流程中,从一个工序到另一个工序都需为产品增值,若每次处理合金锭、压铸件、回炉水口时没有增值便做成资源上的浪费。在附图显示了两组不同的生产流程,图5a是典型的压铸合金厂的物料流程,当中有14次的物料运送(包括合金锭、回炉料及铸件),每次运送过程中物料均会装箱再卸装,当中涉及到大量的劳动力。图5b显示小组式生产,我们利用小组生产模式将相关联的工序组合来减少多余的运送,整体搬运次数由14次减至7次。
另一方面,小组生产模式亦能有效地缩短生产流程所需的时间及减少存放区内屯积的物料。传统生产模式在每个工序后均会停留在存放区,这些半制成品的储存时间视乎不同的压铸厂而有长短之别,但多个存放区做成大量的半制成品整批的被堆压在厂方内,不单占用厂房的面积,屯积的物料亦导致厂商面对营运资金上的压力。
5 总结企业面对原材料价格接连上升这个艰难时期,必要同时透过压铸技术方面的提升及对生产流程的控制,减少不必要的损耗和浪费来降低成本,以弥补材料成本的上升。要降低厂内的次品率,可通过良好的锥形流道设计和提高压铸件比例来配合。良好的流道设计不仅有助达到理想的填充模式﹐而且有效地降低压铸件憋气的情况增加良好压铸件的比率。由于锥形流道比其它流道较轻巧﹐又不需要太多溢流位令压铸件比例提升﹐回炉料数量也可相应减少。另一方面,小组式生产在连续而畅流的布置中,各生产步骤形成一群组,逐步依顺序安排。这能减少厂内多余的运送及仓储做成的资金积压,最终能达致厂方在整个生产流程上的成本减省。
E. 泡化碱是做什么用的
泡化碱是硅酸钠的俗称。
硅酸钠(Na2SiO3)又名泡花碱、水玻璃(xNa2O。ySiO2),无色、青绿色或棕色的固体或粘稠液体。 硅酸钠是由硅石(石英砂)、纯碱(或土碱)在熔化窑炉中共熔,冷却粉碎制得,其燃料为媒、天然气、煤气均可。泡花碱生产工艺可分为干法和湿法两种,通常所使用的是干法生产固体泡花碱,再经溶解转变成所需规格的液体泡花碱,其转换率为1∶2。5。生产泡花碱的原料为石英砂、纯碱,将二者按一定比例混合送至反射窑炉中,经高温煅烧溶化炉水淬后包装即为固体泡花碱。固体泡花碱有利于运输、贮存。将固体泡花碱在一定温度、压力下将其溶化成液体即为液体泡花碱。