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📜  从矿石中提取金属

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:10.386000             🧑  作者: Mango

从矿石中提取金属

在旧式材料科学和普通科学中，物质被描述为任何具有质量和消耗空间的物质。可以接触到的日复一日的抗议最终由分子组成，这些分子由协作的亚原子粒子组成，而物质暗示着微量粒子和由它们组成的一切，就像任何运动的粒子都好像它们有静止质量和体积一样，在普通和逻辑使用中。尽管如此，它并没有像光子这样的无质量粒子，就像其他能量奇迹或像光一样的波。问题的条件范围很广。

不同的状态，如等离子体、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态和夸克-胶子等离子体，是可以想象的，尽管有典型的强、流体和气体的普通周期——例如，水以冰、液态水和蒸汽的形式存在——然而，不同的状态，如等离子体、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态和夸克-胶子等离子体，同样是可以想象的。除此之外，它被分离成纯物质和混合物。

金属提取

通过一系列过程从矿石中提取金属。这些阶段取决于矿石的种类、金属的反应性以及矿石中杂质的性质。冶金是指涉及金属提取和精炼的过程。大多数金属矿石需要运输到地球表面，以便提取金属。采矿是这个过程的术语。一般来说，提取金属的过程包括三个基本阶段。这些是：

  • 矿石的浓缩或浓缩
  • 从精矿中提取金属
  • 不纯金属的精炼

矿石的浓缩或浓缩

从地下开采出来后，矿石中含有大量不受欢迎的杂质，如沙子、粗矿物等。脉石是对不受欢迎的杂质的术语，例如土质材料、岩石、沙质材料、石灰石等。

为了获得具有相当大比例金属的浓缩矿石，冶金的第一步是从矿石中消除这些不希望的杂质。脉石和矿石的物理或化学特性决定了从矿石中提取它的方法。以下是一些用于浓缩矿石的工艺：

  1. 手工采摘：矿石被打碎成小块，附着在上面的沙子和泥土被一股水流冲走。
  2. 液压洗涤：此过程也称为悬浮或重力分离。它是基于矿石和脉石颗粒的比重不同。
  3. 电磁分离：使用此过程将磁性矿石与杂质分离。在这个过程中，粉状矿石被放置在皮带上，皮带通过两个滚筒，其中一个是磁性的。当破碎的矿石通过磁辊时，磁性矿石颗粒被吸引并沉入其下方，而杂质则从其上脱落。该方法用于从硅脉石、氯磷灰石和锡石中分别提取铬铁矿、金红石和黑钨矿。
  4. 泡沫浮选法：该方法广泛用于硫化矿石，是基于矿石和脉石颗粒不同的润湿特性。一个大罐装满了细粉矿石、水、松油（起泡剂）、金属硫化物和黄原酸乙酯或乙基黄原酸钾（捕收剂）。然后用空气搅拌整个混合物。油浸的矿石颗粒进入泡沫并被去除，而水浸的杂质沉入底部。松油用作发泡剂，甲酚和苯甲醚用作泡沫稳定剂。黄原酸乙酯和黄原酸乙酯钾用作捕收剂。 CuSO 4中的活化剂和 KCN 中的野生抑制剂。
  5. 液化：该技术适用于具有易熔矿物颗粒和高熔点脉石的矿石。
  6. 化学分离（浸出）：在此过程中，使用合适的化学试剂溶解粉状矿石，而杂质仍不溶于试剂中。在NaOH的帮助下，铝土矿与Fe 2 O 3 、SiO 2和TiO 2分离，Al 2 O 3可溶，其余不溶。

Al 2 O 3 + 2NaOH → 2NaAlO 2 + H 2 O

NaAlO 2 + 2H 2 O → Al(OH) 3 + NaOH

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

Ag 2 S + 4NaCN → 2Na[Ag(CN) 2 ] + Na 2 S

从精矿中提取金属

使用多种技术从浓缩矿石中提取金属。金属根据其反应性分为三类：

反应性较低的金属或反应性较低的金属

  1. 中等反应性金属或中等反应性金属
  2. 中等反应性金属或具有高反应性的金属
  3. 具有高反应性的金属或高反应性金属

提取活性较低的金属

汞 (Hg)、金 (Au) 和铂 (Pt) 是自然界中反应性最低的金属，在活动系列的底部以游离状态存在。结果，这些金属只能通过加热还原它们的氧化物来去除。

汞的提取：朱砂 (HgS) 是一种硫化矿石，是最常见的汞矿石。以下步骤可用于从矿石中提取金属 (Hg)。

第一步：在空气中焙烧浓缩的汞（II）硫化矿。

第 2 步：氧化汞 (II) 矿石转化为金属汞

  • 硫化矿焙烧：为了将朱砂矿石（HgS）转化为金属氧化物，在空气（HgO）存在下加热。

2HgS + 3O 2 → 2HgO + 2SO 2

  • 将金属氧化物还原为金属：随着金属氧化物 (HgO) 进一步加热，它被还原为金属。

2HgO → 2Hg + O 2

因此，仅通过加热就可以将 HgS 转化为 Hg。

中等活性金属的提取

位于反应性系列中的金属具有可观的接受性，并且通常在自然界中以硫化物或碳酸盐的形式出现。因此，这些金属的提取另外分两个阶段进行：

  1. 可通过使用碳 (C)、铝 (Al)、钠 (Na) 或钙 (Ca) 减少它们的氧化物来去除可观的接受金属。一些受人尊敬的接受性金属在自然界中也以它们的碳酸盐或硫化物的形式出现。无论如何，我们可以说金属可以比碳酸盐或硫化物更轻松地从氧化物矿物中去除。氧化物矿物可以通过加热直接转变为金属，而碳酸盐或硫化物金属应首先转变为金属氧化物。
  2. 根据金属的概念，可以通过利用煅烧或烘烤将浓缩的矿物质转化为金属氧化物。在没有空气的情况下牢固地加热碳酸盐金属的方法称为煅烧。

锌 (Zn)、锡 (Sn)、铅 (Pb) 和铁 (Fe) 等金属可以在煅烧过程中释放出来。然后，通过在碳 (C)、铝 (Al)、钠 (Na) 或钙 (Ca) 等递减专家的视线内加热，将框架金属氧化物转变为金属。递减专家的使用依赖于要提取的金属的化合物反应性。

锌的提取：

矿石转化为金属氧化物：锌在自然界中以硫化物和碳酸盐的形式存在。因此，它们必须在被还原之前转化为氧化锌。

  • 硫化锌的焙烧：

2ZnS+3O 2 → 2ZnO + 2SO 2

  • 碳酸锌的煅烧：

ZnCO 3 → ZnO + CO 2

将金属氧化物还原为金属：碳用作还原剂，将氧化锌转化为金属锌。

ZnO + C → Zn + CO

所用还原剂的类型取决于要还原的金属氧化物。

高活性金属的提取

在反应性系列中处于高位的金属具有极强的响应性，不能通过使用碳等正常减少专家减少它们的氧化物和不同混合物来获得。这些金属的金属氧化物难以还原，因为这些金属具有高的氧倾向。通过电解还原它们的液态氯化物或氧化物，可以分离出这种高度响应的金属。

电解还原：当金属通过电流从它们的液态氯化物或氧化物中分离出来时。这种电解减少的过程也称为电解。在电解还原技术中，电解过程中的金属粒子向阴极移动，获得一个电子成为金属原子。

熔融氯化钠的电解

通过电解还原过程从液态氯化钠中除去金属钠。液态氯化钠通过电流电解时，会劣化为钠（Na + ）粒子和氯化物（Cl - ）粒子。钠 Na +粒子向阴极（负极）移动，而氯化物 Cl -粒子向阳极（正极）移动。这些钠 Na +粒子在阴极获得电子并减少为钠分子，而氯化物 Cl -粒子在阳极失去电子并被氧化为氯离子。包含的响应如下：

  • 在阴极： 2Na + + 2e – → 2Na
  • 阳极： 2Cl – → Cl 2 + 2e –
  • 总反应： 2Na → 2Na + Cl 2

在阴极，获得金属钠，而在阳极，释放氯气。

不纯金属的精炼

通过任何减少措施获得的金属通常都含有少量污染物，因此它们受到污染。与污染物并存的金属称为粗金属。目前，我们需要消除这些污染物以获得 99.9% 的纯金属。清洁变质金属（未精炼金属）的最常见方法称为金属精炼。

各种金属采用不同的精炼策略。用于精炼受污染金属的策略取决于金属的概念和其中存在的污染物的概念。最重要和最广泛使用的净化脱碱金属的策略是电解精炼。由于金属的精炼是通过电解完成的，因此这种技术称为电解精炼。有多种方法可用于清洁金属，其中最常用的是电解精炼。

示例问题

问题1：提取金属的方法有哪些？

回答：

问题 2：从矿石中提取金属的化学反应类型是什么？

回答：

问题3：金属是如何提取和加工的？

回答：

问题4：金属的主要来源是什么？

回答：

问题5：从矿石中提取金属涉及哪些步骤？

回答：

问题六：什么是泡沫浮选工艺？

回答：