金属资源的利用和保护.ppt

人类生活离不开金属人类生活离不开金属金属有广泛的用途，对于人类社会起着不可替代的作用!军事与科技也需要大量的金属军事与科技也需要大量的金属一一.金属元素在自然界中的存在金属元素在自然界中的存在 金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属元素在自然界中分布很广，极少数不活泼的金属（如金、银等）有金属（如金、银等）有单质形式单质形式存在；存在；图图5—2 地壳中金属的百分含量地壳中金属的百分含量 其余大多数以其余大多数以化合物化合物的形式存在金属化合物的形式存在金属化合物在自然界中以在自然界中以矿物矿物的形的形式存在元素名元素名称称质量分质量分数数/％％元素名元素名称称质量分质量分数数/％％铝铝7.73镁镁2.00铁铁4.75锌锌0.008钙钙3.45铜铜0.007钠钠2.74银银0.00001钾钾2.47金金0.0000005赤铁矿赤铁矿黄铁矿黄铁矿FeSFeSFeSFeS2 2菱铁矿菱铁矿FeCOFeCOFeCOFeCO3 3 3 3铝铝士士矿矿黄铜矿黄铜矿辉铜矿辉铜矿Fe2O3矿石矿石:含有矿物的岩石称为含有矿物的岩石称为矿石铁矿石等都是常见的矿石铁矿石等都是常见的矿石常见几种金属矿物的成分常见几种金属矿物的成分 孔雀石孔雀石 Cu2(OH)2CO3赤铜矿赤铜矿 Cu2O磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分FeFe3 3O O4 4）） 我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数我国是世界上已知矿物种类比较齐全的少数国家这一，矿物储量也很丰富，其中国家这一，矿物储量也很丰富，其中钨、钼、钨、钼、钛、锡、锑钛、锡、锑等储量居世界前列，等储量居世界前列，铜、铝、锰铜、铝、锰等等储量在世界观上也占有重要志地位。

储量在世界观上也占有重要志地位 大自然向人类提供了丰富的大自然向人类提供了丰富的金属矿物资源金属矿物资源，，人类每年要提炼数以人类每年要提炼数以亿吨计的金属亿吨计的金属用于工农业用于工农业生产和其它领域其中，提取量最大的是生产和其它领域其中，提取量最大的是铁铁二二.铁的冶炼铁的冶炼为纪念为纪念1996年中国钢产产量突破年中国钢产产量突破1亿吨而发行的邮票亿吨而发行的邮票上海宝山钢铁公司炼铁高炉上海宝山钢铁公司炼铁高炉现象：现象：红色红色粉末变粉末变成成黑色黑色，澄清的石，澄清的石灰水变浑浊灰水变浑浊点燃尾气有点燃尾气有蓝色蓝色火火焰焰一氧化碳还原氧化铁一氧化碳还原氧化铁实验室实验室实验室实验室相关的化学方程式：相关的化学方程式：相关的化学方程式：相关的化学方程式：Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 ↓+ H2O2CO + O2 2CO2点燃点燃点燃点燃高温高温高温高温用酒精灯点燃尾气的作用是用酒精灯点燃尾气的作用是防止一氧化碳污染空气防止一氧化碳污染空气1、原料：、原料：黄铁矿黄铁矿 FeS2赤铁矿赤铁矿 Fe2O3菱铁矿菱铁矿 FeCO3磁铁矿磁铁矿 Fe3O42、原理：、原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来从铁矿石中还原出来Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温高温石灰石、石灰石、铁矿石铁矿石焦炭、空气焦炭、空气3 3 3 3、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉、设备：高炉化学方程式：化学方程式：70%70%48.27%48.27%46.67%46.67%72.41%72.41%含铁量含铁量含铁量含铁量高炉是个竖直的高炉是个竖直的圆筒形圆筒形炉子，炉子，炉壳用炉壳用钢板钢板制成，内部用制成，内部用耐火耐火砖砖作衬里。

炼铁的主要原料是作衬里炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气铁矿石、焦炭、石灰石和空气 高温下，用还原剂（主高温下，用还原剂（主要是一要是一氧化碳氧化碳）从铁矿）从铁矿石里把铁还原出来石里把铁还原出来 工业上工业上工业上工业上铁矿石焦炭热空气炉渣出口生铁出口石灰石高炉炼铁图：高炉炼铁图：炼铁时各物质的作用：炼铁时各物质的作用：石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣石灰石：把杂质转化为炉渣焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的焦炭：燃烧放热提高炉温，并将生成的COCO2 2还原为还原为还原为还原为具有还原性的具有还原性的具有还原性的具有还原性的COCO，因此在炼铁高炉中起主要作用，因此在炼铁高炉中起主要作用，因此在炼铁高炉中起主要作用，因此在炼铁高炉中起主要作用的还原剂是的还原剂是的还原剂是的还原剂是COCO，优点是气体还原剂具有流动性，，优点是气体还原剂具有流动性，，优点是气体还原剂具有流动性，，优点是气体还原剂具有流动性，能与矿石充分接触，使反应更彻底能与矿石充分接触，使反应更彻底。

能与矿石充分接触，使反应更彻底能与矿石充分接触，使反应更彻底三、有关杂质问题的计三、有关杂质问题的计算算例 1000t含氧化铁含氧化铁80%的赤铁矿石，理论上炼出中含的赤铁矿石，理论上炼出中含铁铁96%的生铁多少吨？的生铁多少吨？解：氧化铁的质量解：氧化铁的质量： 1000t× 80% =800t设：理论上可炼出铁的质量为设：理论上可炼出铁的质量为XFe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 160 2X56800 X 练习：要炼出含杂质练习：要炼出含杂质2%的生铁的生铁3200吨，吨，需要含氧化铁质量分数为需要含氧化铁质量分数为80%的赤铁的赤铁石多少吨？石多少吨？第第2课时课时资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀资料一：据有关资料报道，现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当与年产量的而报废的金属设备和材料相当与年产量的20%----40% 资料二：矿物的储量有限，而且不能再生。

根据已资料二：矿物的储量有限，而且不能再生根据已探明的一些矿物的储藏量，并目前这些金属的消耗探明的一些矿物的储藏量，并目前这些金属的消耗速度，有人估速度，有人估 计一些矿物、可供开采的年限如课计一些矿物、可供开采的年限如课本图所示（不包括今后新探明的矿物储量，一些国本图所示（不包括今后新探明的矿物储量，一些国家的金属储备和金属的回收利用等）家的金属储备和金属的回收利用等）四四.金属资源保护金属资源保护1.金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护铁轨的锈蚀铁轨的锈蚀铁钉的生锈铁钉的生锈各种铁制品的锈蚀各种铁制品的锈蚀 为了减少损失，为了减少损失，需要探究需要探究金属锈金属锈蚀的原因蚀的原因、、防护防护的方法的方法和和废金属废金属的回收利用的回收利用金属锈蚀给人类金属锈蚀给人类带来了巨大的损带来了巨大的损失取取3枚洁净无锈的铁钉，分别放入枚洁净无锈的铁钉，分别放入3支试管支试管中进行下面的实验中进行下面的实验步骤一、在试管步骤一、在试管1中加入中加入少量的蒸馏水少量的蒸馏水，使铁钉的一半浸没在，使铁钉的一半浸没在水中水中步骤二步骤二、在试管、在试管2中注满迅速中注满迅速冷却的沸水冷却的沸水塞紧橡皮塞塞紧橡皮塞步骤三步骤三、在试管、在试管3中加入少量中加入少量干燥剂干燥剂（生石灰或无水氯化钙）（生石灰或无水氯化钙）再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞再放一团干棉球，把铁钉放在干棉球上，塞紧橡皮塞 一周后一周后铁钉浸没一半在水中：铁钉浸没一半在水中： 铁在空气、水的界铁在空气、水的界面处生锈面处生锈铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）：铁钉完全浸没在水中（上面还加植物油）： 铁未生锈铁未生锈铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）：铁钉放在干燥的空气中（加干燥剂等）： 铁未生锈铁未生锈全浸在水中全浸在水中一半在水中一半在水中干燥空气中干燥空气中生生锈锈的必要的必要条件条件没没有生有生锈锈 产产生生锈蚀锈蚀没没没没有水有水有水有水 水和空水和空水和空水和空气气气气同同同同时时时时存在存在存在存在没没没没有空有空有空有空气气气气氧气氧气水水生锈生锈在在空气中锈蚀，实际上是空气中锈蚀，实际上是铁铁跟跟氧气氧气、、水水等等物质相互作用，发生一系列复杂的物质相互作用，发生一系列复杂的化学变化学变化化，使铁转化为，使铁转化为铁的化合物铁的化合物的过程。

的过程因此，铁与空气接触，又有水分时，最易因此，铁与空气接触，又有水分时，最易生锈！生锈！铁锈成分复杂，主要是铁锈成分复杂，主要是FeFe2 2O O3 3··XHXH2 2O O它它是一种疏松多孔的物质是一种疏松多孔的物质 铁锈铁锈这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它这种多孔性的物质，能让水分和空气穿过它的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被的空隙，不断向里层渗透，继续跟铁反应，直至铁被完全锈蚀完全锈蚀 1 1．．铁铁生生锈锈是是铁铁与与氧氧气气、、水水等等物物质质相相互互作用缓慢氧化作用缓慢氧化, ,放热）放热）2.2.铁铁锈锈（（混混合合物物））的的主主要要成成分分是是氧氧化化铁铁Fe2O3, ,红棕色红棕色. . 结论结论:氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较氧化铁与铝壶表面的氧化铝膜性质比较 铁锈铁锈 (Ｆe2Ｏ3)氧化铝氧化铝 (Al2O3)结构特点结构特点若不除去结果若不除去结果疏松多孔疏松多孔完全锈蚀完全锈蚀致密结实致密结实使铝使铝“自我保自我保护护”与与空气（氧气）空气（氧气）接触接触与水与水接触接触怎么防止钢铁生锈呢？怎么防止钢铁生锈呢？在在车车船船的的表表面面喷喷油油漆漆在在机械表面涂防锈油机械表面涂防锈油在在面盆、杯子、面盆、杯子、等表面烧涂搪瓷等表面烧涂搪瓷此外，还可以在钢此外，还可以在钢铁表面镀上一层能铁表面镀上一层能起保护作用的其他起保护作用的其他金属。

金属如：在钢铁表面镀如：在钢铁表面镀锡、镀锌、和镀铬锡、镀锌、和镀铬镀铜镀铜金属防腐蚀的方法：•改变金属的内部结构改变金属的内部结构–制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢制成合金，如不锈钢•形成保护层形成保护层–刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）刷油漆、涂油、烧制搪瓷（物理方法）–电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通电镀上一层耐腐蚀的金属（镀铬、锌、锡）、通过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等　过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等　过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等　过化学反应使表面形成致密的氧化物薄膜等　•改善腐蚀环境等等改善腐蚀环境等等–保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净保持铁制品表面干燥和洁净（（1)1)隔绝空气或氧气隔绝空气或氧气 (2)(2)隔绝水隔绝水①①保持钢铁表面的清洁干燥保持钢铁表面的清洁干燥②②镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡，镀金属保护层：如镀锡、镀锌、镀铬等；白铁皮镀锌，马口铁镀锡， 钢圈镀铬、镍。

钢圈镀铬、镍③③涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧涂非金属保护层：如喷涂油漆、涂防锈油、在脸盆、杯子表面烧 涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面涂搪瓷、用橡胶或塑料包在钢铁表面④④形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、形成氧化膜保护层：枪套上形成四氧化三铁、 锯条上的烤蓝锯条上的烤蓝⑤⑤在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加在钢铁里加入金属或非金属形成耐腐蚀合金：如不锈钢（加Cr、、Ni））防止铁锈蚀的主要措施：防止铁锈蚀的主要措施：•自行车的构件如支架、链条、钢圈等，分别采取了什么防锈措施？刷油漆刷油漆涂油涂油镀铬镀铬保护金属资源的方法：•防止金属的腐蚀•回收利用废旧金属•有计划、合理地开采矿物在切过在切过咸菜的铁质菜刀同一面上选相咸菜的铁质菜刀同一面上选相近的三处进行下列实验近的三处进行下列实验一处：用湿棉球湿润；一处：用湿棉球湿润；一处：用干布檫干一处：用干布檫干一处：用干布檫干后，涂上一层食油；一处：用干布檫干后，涂上一层食油；放置一昼放置一昼夜，观察夜，观察菜刀三处菜刀三处表面发生表面发生的变化的变化与与空气（氧气）空气（氧气）接触接触与水与水接触接触一一. .防止金属的腐蚀防止金属的腐蚀 二二. .回收利用废旧金属回收利用废旧金属三三.合理有效开采矿物合理有效开采矿物 四四.寻找金属的代用品寻找金属的代用品。