1、化学冶金法制备材料技术四川大学 材料科学与工程学院周大利2015年 9月第二篇 化学冶金法制备材料技术 l 化学冶金法制备材料技术即以化学冶金法制备材料技术即以 化学的方法化学的方法制备材料的技术制备材料的技术 ,它将它将 湿法冶金与材料化学相湿法冶金与材料化学相结合，由金属的矿产或再生资源直接制备高新结合，由金属的矿产或再生资源直接制备高新材料。材料。l 为了制备性能优异的材料，各种化学、物为了制备性能优异的材料，各种化学、物理、冶金、化工、机械加工方法得到综合应用理、冶金、化工、机械加工方法得到综合应用。冶金与制备相结合从单纯的金属提取向新材。冶金与制备相结合从单纯的金属提取向新材料制备延
2、伸料制备延伸 ,向深层加工发展向深层加工发展 ,已成为冶金和材已成为冶金和材料学科发展的一大趋势。料学科发展的一大趋势。l 液相沉积法是新型粉体制备的液相沉积法是新型粉体制备的重要方法，特别是它与湿法冶金工重要方法，特别是它与湿法冶金工艺联合，具有成本低，产量高等优艺联合，具有成本低，产量高等优点，因而得到迅速发展，形成独具点，因而得到迅速发展，形成独具特色的化学材料冶金新学科。特色的化学材料冶金新学科。l l 化学材料冶金将湿法冶金的一些化学材料冶金将湿法冶金的一些新技术，如金属的湿法提取和金属离新技术，如金属的湿法提取和金属离子溶液的高度纯化技术、电沉积、还子溶液的高度纯化技术、电沉积、还
3、原沉积、化学沉淀、水热合成等应用原沉积、化学沉淀、水热合成等应用于新型粉体材料的制备中，与相邻的于新型粉体材料的制备中，与相邻的学科和技术进行交叉、渗透，又可以学科和技术进行交叉、渗透，又可以开发一系列新的制备方法，新的材料开发一系列新的制备方法，新的材料和新的应用领域。和新的应用领域。l l 化合物热分解和水解法也是化合物热分解和水解法也是制取新材料的重要方法，化学材制取新材料的重要方法，化学材料冶金的另一任务是研究纯化合料冶金的另一任务是研究纯化合物物 (可以是复式化合物可以是复式化合物 )热分解和热分解和水解制备新材料的问题，包括无水解制备新材料的问题，包括无机盐热分解和金属有机化合物热
4、机盐热分解和金属有机化合物热分解及相应化合物的水解。分解及相应化合物的水解。1. 离子液制取l 金属离子溶液的制取过程实际是湿法冶金属离子溶液的制取过程实际是湿法冶金的浸出和净化过程，前者完成金属由原料金的浸出和净化过程，前者完成金属由原料中的固态化合物，或单质向溶液状态的金属中的固态化合物，或单质向溶液状态的金属离子的转化，称为离子的转化，称为 “ 粗液制取粗液制取 ” ，后一个过，后一个过程完成粗液中金属离子的相互分离和杂质元程完成粗液中金属离子的相互分离和杂质元素的脱除，称为素的脱除，称为 “ 离子液提纯离子液提纯 ” 。1.1 粗液制取l 以酸、碱、盐的水溶液为浸出剂在以酸、碱、盐的水
5、溶液为浸出剂在一定的条件下一定的条件下 (温度、压力、氧化温度、压力、氧化 还原还原电位、料浆浓度、混合或搅拌状况电位、料浆浓度、混合或搅拌状况 )将有将有价金属从矿物原料、再生原料或单质原价金属从矿物原料、再生原料或单质原料中提取出来，并且金属以离子料中提取出来，并且金属以离子 (或配合或配合物物 )形态进入浸出剂中；然后采用浓密、形态进入浸出剂中；然后采用浓密、沉清、过滤等方法进行液固分离，即可沉清、过滤等方法进行液固分离，即可得到一种含有价金属离子的浸出液，这得到一种含有价金属离子的浸出液，这种浸出液尚含多种杂质元素的离子是不种浸出液尚含多种杂质元素的离子是不纯净的，因此，称之为粗液。纯
6、净的，因此，称之为粗液。l 在粗液的制取过程中，产生一系列在粗液的制取过程中，产生一系列的物理化学反应，其中包括的物理化学反应，其中包括 氧化物及盐氧化物及盐类的溶解反应类的溶解反应 、 中和反应中和反应 、 氧化还原反氧化还原反应应 等。这些反应属等。这些反应属 液固液固 或或 气液固气液固 非均相非均相反应，反应， 扩散往往成为控制步骤扩散往往成为控制步骤 。l 提高温度和压力不仅能提高温度和压力不仅能 改变热力学改变热力学性质性质 使某些反应易于实现，而且也可使使某些反应易于实现，而且也可使反应物在固相内的扩散显著加快，从而反应物在固相内的扩散显著加快，从而降低或消除降低或消除 扩散动力
7、学扩散动力学 影响，显著提高影响，显著提高浸出速度和浸出率。浸出速度和浸出率。l 由于温度和压力的提高，使传统的由于温度和压力的提高，使传统的湿法冶金工艺发展成高压湿法冶金工艺湿法冶金工艺发展成高压湿法冶金工艺，其中以加拿大舍利特高尔顿，其中以加拿大舍利特高尔顿 (Sherritt Gordon)高压湿法冶金工艺为代表，它能高压湿法冶金工艺为代表，它能使硫化矿以较快的速度直接浸出。在溶使硫化矿以较快的速度直接浸出。在溶剂方面，也可以在加压下，用氨或碱性剂方面，也可以在加压下，用氨或碱性溶液借助高压空气氧化硫化物而完成浸溶液借助高压空气氧化硫化物而完成浸出反应。出反应。l 人们在槽浸工艺的基础上开发了堆浸和人们在槽浸工艺的基础上开发了堆浸和就地浸出工艺，堆浸就是将低品位矿石或尾就地浸出工艺，堆浸就是将低品位矿石或尾矿堆成浸堆，然后向堆的上面均匀地喷淋浸矿堆成浸堆，然后向堆的上面均匀地喷淋浸出剂，浸出有价金属的浸液渗过堆层，汇集出剂，浸出有价金属的浸液渗过堆层，汇集到浸液接收槽内。到浸液接收槽内。
