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1、SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 第二章 化学工艺基础 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 2.1 原料资源及其加工 无机化学矿 石油 天然气 煤 生物质 空气 水 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 2.1.1 无机化学矿及其加工
2、 2.1.1.1 主要无机化学矿 盐矿、硫矿、磷矿、钾盐矿、铝土矿、硼矿、 锰矿、钛矿、锌矿、钡矿、天然沸石、硅藻土等。 铬铁矿、赤铁矿、黄铜矿、方铅矿、镍黄铁矿、 辉钼矿、天青石、铌铁矿等。 稀有金属矿和贵金属：储量少，实用价值高。 钕、锂、铕、钽、钛、铂、钯、铑、铼等。 铁矿：铁矿是重要的矿产，因为钢铁工业是衡量一个国家工业 发展水平的重要特征。我国铁矿资源丰富（居世界第三），但 贫矿多，优质富铁矿少。我国铁矿分布广泛，其中河北、辽宁 、四川最多。著名的有：河北迁安、内蒙古白云鄂博、辽宁鞍 山、本溪、湖北大冶、四川攀枝花、安徽马鞍山、海南石碌等 。 有色金属矿：我国是世界上有色金属矿产资源
3、最丰富的国家之 一，其中稀土、锡、钨、钛、锑、锂、菱镁矿居世界首位。重 要的矿山有：铜矿：江西德兴、云南东川、湖北大冶（铜、铁 ）；钨：江西大余；锡：云南个旧；锑矿：湖南锡矿山；汞矿 ：贵州铜仁；镍矿：甘肃金昌；稀土矿：内蒙古白云鄂博。其 中，内蒙古白云鄂博、四川攀枝花，甘肃金昌是我国乃至世界 著名的多种金属伴生矿。 金属矿的分布： 鞍鞍 山山 本溪本溪 辽宁辽宁 迁安迁安 武安武安 河北河北 马鞍山马鞍山 安微安微 大冶大冶 湖北湖北 白云鄂博白云鄂博 内蒙古内蒙古 镜铁山镜铁山 甘肃甘肃 攀枝花攀枝花 四川四川 石碌石碌 海南海南 我国铁矿资源的分布我国铁矿资源的分布 铁矿是钢铁工业的铁矿
4、是钢铁工业的“ 粮食粮食”；钢铁工业又；钢铁工业又 是衡量一个国家工业是衡量一个国家工业 发展水平的标志；我发展水平的标志；我 国河北、辽宁、四川国河北、辽宁、四川 三省的铁矿储量最多三省的铁矿储量最多 。 白云鄂博白云鄂博 内蒙古内蒙古 招远招远 山东山东 金金 金昌金昌 甘肃甘肃 镍镍 稀土稀土 攀枝花攀枝花 四川四川 钒钛钒钛 个旧个旧 云南云南 锡锡 铜仁铜仁 平果平果 水口山水口山大余大余 德德 兴兴 锡矿山锡矿山 贵州贵州 湖南湖南 江西江西 广西广西 铝土铝土 汞汞 锑锑 铅锌铅锌 铜铜 钨钨 我国有色金属的分布我国有色金属的分布 我国有色金属我国有色金属 中的钨、锑、中的钨、锑
5、、 钛、钒、稀土钛、钒、稀土 等储量居世界等储量居世界 首位。首位。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 把有色金属矿同它们的主要产地，用线连接起来 铜矿 湖南锡矿山 锡矿 江西大余 钨矿 贵州铜仁 锑矿 江西德兴 汞矿 云南个旧 镍矿 广西平果 铅锌矿 山东招远 铝矿 内蒙古白云鄂博 金矿 湖南水口山 锡矿山 甘肃金昌 四川攀枝花钛矿 我国三大伴生矿的分布我国三大伴生矿的分布 铁矿中伴生稀土铁矿中伴生稀土 白云鄂博白云鄂博 内蒙古内蒙古 甘肃甘肃 金昌金昌 镍矿中伴生多种
6、金属镍矿中伴生多种金属 攀枝花攀枝花 四川四川 铁矿中伴生钒、钛铁矿中伴生钒、钛 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 我国最大的煤炭基地： 我国最大的煤矿： 我国西南煤海： 我国最大的油田： 我国西部最大的油气基地： 我国最大的稀土矿： 我国最大的镍矿： 我国最大的钒钛磁铁矿： 山西省 山西大同 贵州六盘水 黑龙江大庆 新疆塔里木盆地 内蒙古白云鄂博 甘肃金昌 四川攀枝花 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAI
7、WEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 钛-它的比重比铁轻42，而机械强度 却比纯铁大一倍，比铝大三倍，比黄金更耐腐蚀， 对人体又无毒。 “太空金属”“空间金属”“新兴金属”“时髦金属” “生物金属” “钛飞机”。“钛坦克”“钛潜艇”“钛炮”“钛枪” 等种种“钛式武器”，“钛式设备”，“钛人造骨”也 已经在世界上出现。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除 去空气，造成真空。比方，利用钛制成的 真空泵，可以把空气抽到只剩下
8、十万万万 分之一。 钛的氧化物二氧化钛，是雪白的粉末 ，是最好的白色颜料，俗称钛白。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获 得二氧化钛。钛白的粘附力强，不易起化学 变化，永远是雪白的。特别可贵的是钛白无 毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃， 釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。 二氧化钛是世界上最白的东西， l克二氧化 钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。 它比常用的白颜料一锌钡白还要白5倍，因 此是调制白油漆的最好颜料。 S
9、HANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十 万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并 且不透明，效果比其他物质大10倍，因此， 钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外 ，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔 和，有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上 ，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 四氯化
10、钛是种有趣的液体，它有股刺鼻的气 味，在湿空气中便会大冒白烟它水解了 ，变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上 ，人们便利用四氯化钛 的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 钒与钛有很多共同点，并称为21世纪最 有前途的新型金属。 8085%的钒主要用 于黑色冶金工业中作加制剂、作合金元素 ，以制备特种钢，被广泛应用于工程机械 、汽车、航空、航天、铁道、轮船、高层 建筑、桥梁、输油（气）管道等制造多个 领域。 SHANDONG UNIVERSITY
11、 ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 在化学工业方面，钒的化合物作为催化剂和 裂化剂，已广泛应用于接触法硫酸制造工业 、石油炼制和有机合成工业中。此外，在特 种玻璃、陶瓷、纺织、橡胶、油漆、照相、 电影、医药、电池等行业中也用到钒的化合 物。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 在有色金属合金工业方面，钛工业已成为钒 的第二大市场，钒钛合金应用于喷气发动机 的压缩机和飞机构件，固体燃料火箭、高
12、速 中子反应堆的结构材料等方面。最引人注目 的是澳大利亚新兰威尔大学Vnitech公司开发 的钒氧化还原电池专利技术，投入大规模商 业生产有可能促使世界钒的需求量提高2倍甚 至3倍，引发车用能源的革命。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 在医学方面，哥伦比亚大学的科学家分离出 一种钒化合物，即二（malthaco）氧钒（IV ），是潜在的胰岛素代用品，可治疗糖尿病 。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIW
13、EIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 钨是稀有金属之一，是坦克动能穿甲弹弹芯 的材料,是战略资源,美国缺这个,所以才采 用贫铀弹芯。当年苏联最眼红的就是我国的 钨资源，强迫我们把钨都出口给他们,用钨 还债。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 钢铁工业钨大部分用于生产特种钢，它们具 有高的磁化强度和矫顽磁力。碳化钨基硬质 合金钨的碳化物具有高的硬度、耐磨性和难 熔性。 在航空和火箭技术中，以及要求机器零件， 发动机和一些仪器的高热强度的其它部门中 ，钨和其它
14、金属（钽、铌、钼、铼）的合金 用 作热强材料。 电真空照明材料钨以钨丝、钨带和各种锻造 元件用于电子管生产、无线电电子学和X射技 术中。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 镁是一种比铝还轻1/3的金属,具有较大的 强度、韧性、硬度和重量轻的特性,故广 泛应用于机械、汽车和通信、电子领域内产 品箱体壳体等方面.加热器材和耐火材料市 场消费差不多占世界电熔镁生产的90%。 电熔镁还用于磨擦和绝缘电缆。 也被称为未来的金属。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHAN
15、DONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 铋是制造铋系高温超导材料的重要原料。 铋主要以金属形态配制易熔合金，以化合物 形态用于医学。它常与铅、锡、镉、锑、铟 等组成一系列低熔合金，可做防火装置、自 动喷水器的热敏元件、电器保险丝、锅炉和 空压机气缸的安全塞等。利用铋合金在冷凝 时膨胀的特性，可作印刷合金和高精度的铸 型以及冲压模具等。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 铋加在铸铁、钢和铝合金中，可改善其 切
16、削性能。含锑11%的铋合金可制造红外 线检测计。超纯铋（99.999%以上）用于 核反应堆中作载体或冷却剂。碲化铋是 制造热电致冷元件和热发电机的材料。 铋的各种化合物已用作除尘粉、收敛剂 、防腐剂、抗酸剂等。在医疗上应用的 铋化合物有酒石酸铋钾、水杨酸盐和铋 乳等。 SHANDONG UNIVERSITY ATSHANDONG UNIVERSITY AT WEIHAIWEIHAI 化学工艺学及设备概要化学工艺学及设备概要 铋未来则有可能成为取代铀的新的核能源, 更具有无可估量的前途。 2003年2月，全俄罗斯原子机械制造科研所副所长伊戈尔.奥 斯特列佐夫宣布，他们发现以铅和铋为主体的混合物在一定 的条件下能发生核裂变，混合物可作为新的核能源。有关专 家指
