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精煉銅:

(1)要求

(2)反應(yīng)原理如下圖所示：

相關(guān)高中化學(xué)知識點：玻璃、陶瓷、水泥

傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料：

硅酸鹽產(chǎn)品	水泥	玻璃	陶瓷
主要設(shè)備	水泥回轉(zhuǎn)窯	玻璃熔爐
原料	石灰石、石膏和黏土	純堿、石灰石、石英	黏土
反應(yīng)原理	復(fù)雜的物理，化學(xué)變化	Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑	復(fù)雜的物理，化學(xué)變化
主要成分	2CaO?SiO2 3CaO?SiO2 3CaO?Al2O3	Na2O?CaO?6SiO2
特性	水硬性	非晶體、無固定熔點，在一定溫度范圍內(nèi)軟化可制成各種形狀	抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣
共同特點	①都用含硅的物質(zhì)作原料 ②反應(yīng)條件都是高溫 ③都發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化 ④冷卻后都生成成分復(fù)雜的硅酸鹽

幾種玻璃的特性和用途：

種類	特性	用途
普通玻璃	熔點較低	窗玻璃、玻璃瓶等
石英玻璃	膨脹系數(shù)小、耐酸堿、強(qiáng)度大、濾光	化學(xué)儀器；高壓水銀燈、紫外燈的燈殼等
光學(xué)玻璃	透光性能好、有折光和色散性	眼鏡片；照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡用凹凸透鏡等光學(xué)儀器
玻璃纖維	耐躊蝕、不怕燒、不導(dǎo)電、不吸水、隔熱、吸聲、防蟲蛀	太空飛行員的衣服等
鋼化玻璃	耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度大、質(zhì)輕、抗震裂等	運(yùn)動器材；汽車、火車窗玻璃等
有色玻璃	加入金屬氧化物 紅色：Cu2O 藍(lán)色：Co2O3	工藝品、窗玻璃等

無機(jī)非金屬材料：

1．無機(jī)非金屬材料的分類：

2．無機(jī)非金屬材料的定義：
最初，無機(jī)非金屬材料主要是指硅酸鹽材料，所以，硅酸鹽材料也稱為傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料。隨著科學(xué)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及人們生活的需要，一些具有特殊結(jié)構(gòu)、特殊功能的新材料被相繼研制出來，如半導(dǎo)體材料、超硬耐高溫材料、發(fā)光材料等，我們稱這些材料為新型無機(jī)非金屬材料。

相關(guān)高中化學(xué)知識點：合成氨（人工固氮）

氮的固定：

1．定義：氮的固定是指將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的方法。
2．方法：氮的固定主要方法有：
（1）人工合成氨 ：化學(xué)固氨法。其條件要求高、成本高、轉(zhuǎn)化率低、效率低。
（2）根瘤菌，生物固氨。常溫常壓下進(jìn)行。成本低、轉(zhuǎn)化率高、效率高。
3．工業(yè)應(yīng)用：模擬生物的功能，把生物的功能原理用于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，借以改善現(xiàn)有的并創(chuàng)造嶄新的化學(xué)工藝過程。 二、合成氨的反應(yīng)原理
1．加熱試管中的鐵絲絨至紅熱后注入氫氣和氨氣的混合氣體，可以看到濕潤的PH試紙變藍(lán)色
2．用氫 氣和氨氣合成氨的反應(yīng)式是
N₂+3H₂2NH₃，屬放熱反應(yīng)。
3．工業(yè)上，采用以鐵為主的催化劑，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的條件下合成氨。
（1）催化劑的主要作用：成千上萬倍地加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)平衡的時間，提高日產(chǎn)量。
（2）合成氨的適宜條件：以鐵為主的催化劑，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的條件
（3）選擇適宜生產(chǎn)條件的原則：有較高的反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率，能最大限度地提高利潤。
（4）合成氨生產(chǎn)時，不采用盡可能高的壓強(qiáng)，通常采用10MPa~30MPa 的壓強(qiáng)，否則會增大設(shè)備的動力要求，增大成本。
（5）合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度促使平衡向有移動，有利于N2、H2轉(zhuǎn)化為NH3；但降溫必然減緩了反應(yīng)速率，影響單位時間產(chǎn)率。生產(chǎn)中將二者綜合考慮，既要保證N₂、H₂的轉(zhuǎn)化率，又要保證較快的反應(yīng)速率，只能選擇適中的溫度400～500℃左右。應(yīng)注意該溫度為催化劑活化溫度，低于此溫度，催化劑不起作用。
（6）催化劑是影響反應(yīng)速率的幾個因素中，對反應(yīng)速率影響程度最大的。
催化劑的特點：
①選擇性：不 同的反應(yīng)選擇不同的催化劑，如合成氨選擇了鐵觸媒。每種催化劑都是對特定的反應(yīng)有催化作用，并非能改變?nèi)魏位瘜W(xué)反應(yīng)的速率。
②靈敏性：催化劑中混入雜質(zhì)，常常會失去催化作 用，稱催化劑“中毒”，因此 反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)器前必須凈化。 ③催化劑只有在活化溫度以上才能起催化作用，如鐵觸媒活化溫度為400～500℃，因此該溫度為合成氨的適宜溫度。

人工固氮技術(shù)??合成氨：

1．生產(chǎn)原理

2．合成氨的基本生產(chǎn)過程
(1)原料氣的制備要實現(xiàn)合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，首先要解決氫氣和氮氣的來源問題。
①氮氣的制備合成氨所需要的氮氣都取自空氣。從空氣中制取氮氣通常有兩種方法：一是將空氣液化后蒸發(fā)分離出氧氣而獲得氮氣；二是將空氣中的氧氣與碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮氣。
②氫氣的制備氫氣主要來源于水和碳?xì)浠�合物。氫氣的制取有下表中的幾條途徑。

(2)原料氣的凈化
原料氣的凈化就是除去原料氣中的雜質(zhì)。在制取原料氣的過程中，常混有一些雜質(zhì)，其中的某些雜質(zhì)會使合成氨所用的催化劑“中毒”(所謂“中毒”即是催化劑失去催化活性)，所以必須除去。原料氣凈化的主要目的是防止催化劑“中毒”。
(3)氨的合成與分離
①氨的合成工業(yè)合成氨的主要設(shè)備是合成塔。將凈化后的原料氣經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后輸人合成塔，經(jīng)過下列化學(xué)反應(yīng)合成氨：

②氨的分離從合成塔出來的混合氣體，通常約含15％(體積分?jǐn)?shù))的氨。為了使氨從未反應(yīng)的氮氣和氫氣里分離出來，要把混合氣體通過冷凝器使氨液化，然后在氣體分離器里把液態(tài)氨分離出來導(dǎo)入液氨貯罐。南氣體分離器出來的氣體，經(jīng)過循環(huán)壓縮機(jī)，再送到合成塔中進(jìn)行反應(yīng)。
3．合成氨適宜條件的選擇
外加條件要盡可能加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率.


4．合成氨的環(huán)境保護(hù)
隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，以及相關(guān)的法律、法規(guī)的嚴(yán)格實施，合成氨生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的“三廢”的處理越來越成為技術(shù)改造的重要問題。
(1)廢渣
主要來自造氣階段，特別是以煤為原料而產(chǎn)生的煤渣，用重油為原料產(chǎn)生的炭黑等，現(xiàn)在大都將它們用作建材和肥料的原料。
(2)廢氣
主要是H2S和CO2等氣體。對H2S氣體的處理，先后采用了直接氧化法(選擇性催化氧化)、循環(huán)法(使用溶劑將其吸收濃縮)等回收技術(shù)。對CO2 的處理，正在不斷研究和改進(jìn)將其作為尿素和碳銨生產(chǎn)原料的途徑。
(3)廢液
主要是含氰化物和含氨的污水。目前，處理含氰化物污水主要有生化、加壓水解、氧化分解、化學(xué)沉淀、反吹回爐等方法；處理含氨廢水多以蒸餾的方法回收氨達(dá)到綜合利用的目的，對濃度過低的含氨廢水，可用離子交換法治理。

相關(guān)高中化學(xué)知識點：工業(yè)制硫酸

工業(yè)制硫酸的方法：

(1)硫鐵礦制酸硫鐵礦在沸騰焙燒爐內(nèi)通空氣燃燒產(chǎn)生SO₂氣體，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后，依次通過旋風(fēng)除塵和電除塵進(jìn)行干法除塵。隨后，爐氣再通過洗滌、冷卻、除霧等一系列的凈化操作進(jìn)入干燥塔。干燥后的爐氣用主鼓風(fēng)機(jī)壓送至一轉(zhuǎn)一吸或兩轉(zhuǎn)兩吸制酸裝置內(nèi)制取硫酸。其反應(yīng)如下：

(2)硫磺制酸反應(yīng)時生成的熱傳遞給進(jìn)入接觸室的需要預(yù)熱的濃和氣體并冷卻反應(yīng)后生成的氣體（即熱交換過程）熔融硫磺在焚硫爐內(nèi)用干燥空氣燃燒產(chǎn)生SO2氣體，經(jīng)余熱鍋爐回收燃燒熱后進(jìn)入“一轉(zhuǎn)一吸”或“兩轉(zhuǎn)兩吸”制酸系統(tǒng)制取硫酸。其反應(yīng)如下：

(3)冶煉煙氣制酸主要利用有色金屬銅、鉛、鋅、鎳、鈷等硫化礦在熔煉過程中產(chǎn)生的SO₂煙氣進(jìn)行制酸。
其工藝流程除焙燒系統(tǒng)隨有色金屬硫化礦的焙燒工藝不同而有異外，其制酸工藝與沸騰爐爐氣制酸相同。

硫酸的生產(chǎn)流程：

(1)原料工段原料處理能力要滿足生產(chǎn)周轉(zhuǎn)，與硫酸生產(chǎn)能力相匹配，能夠滿足焙燒工藝的進(jìn)料工況條件結(jié)合礦源及工程，應(yīng)著重考慮如下問題原料的卸車及轉(zhuǎn)運(yùn)方式、礦庫的貯存能力(庫容)、干燥及含塵尾氣處理、塊礦的破碎及篩分等。原料工段設(shè)置應(yīng)盡量少進(jìn)行固體物料的交叉，流程越簡單越好。
(2)焙燒流程焙燒流程一般為:焙燒爐?廢熱鍋爐?旋風(fēng)除塵器?電除塵器，也可以不設(shè)旋風(fēng)除塵器。這種流程非常緊湊，但電除塵器需專門設(shè)計且操作管理要求較高。為了盡可能使工藝技術(shù)和設(shè)備制造立足國內(nèi)，增加裝置操作的可靠性，使用國內(nèi)的電除塵器，則傾向于設(shè)置旋風(fēng)除塵器。一般采用增濕輸送的干法排渣，有刮板輸送機(jī)?冷卻滾筒(增濕)一帶式輸送機(jī)流程和冷卻滾筒+冷卻滾筒(增濕)?帶式輸送機(jī)兩種流程，目前設(shè)計傾向于使用后一種流程。
(3)凈化流程大型硫酸裝置選擇酸洗凈化流程。國內(nèi)大型裝置空塔流程居多，即空塔(增濕塔)?填料冷卻塔(稀酸板式換熱器)一兩級電除霧器。近十多年來我國投產(chǎn)的硫鐵礦制酸酸洗凈化流程絕大多數(shù)使用此流程，亦是比較容易掌握的流程。近年來冶煉煙氣制酸選擇動力波洗滌器代替空塔居多，國內(nèi)有關(guān)專家認(rèn)為，動力波洗滌器特別適用于煙氣量波動比較大的情況，效果較好，但壓降較大，對氣量均衡穩(wěn)定的硫鐵礦制酸并無明顯優(yōu)勢。
(4)干吸流程干吸流程有塔槽一體化流程、三塔一槽流程、三塔兩槽流程和三塔三槽流程。塔槽一體化即干燥塔、一吸塔、二吸塔均不設(shè)外部泵槽，由各塔的底部分別存液，循環(huán)泵設(shè)于塔外的管道上，國內(nèi)比較典型的為貴州甕福2×400kt/a硫鐵礦制酸裝置。塔槽一體化省去了泵槽和很多的管線，使得工藝流程簡單、設(shè)備布置緊湊，有一定的優(yōu)越性，但在設(shè)計時要考慮泵的密封，特別是一吸循環(huán)泵。目前，國內(nèi)設(shè)計多采用三塔兩槽流程，又以干燥塔一個循環(huán)槽.兩吸收塔共用一個循環(huán)槽居多。干吸塔普遍使用不銹鋼槽管式分酸器及大規(guī)格填料，可大幅增加分酸點，降低填料高度，優(yōu)化塔的操作狀況，提高塔的操作效率，塔的頂部裝設(shè)高效除霧器。
(5)轉(zhuǎn)化流程轉(zhuǎn)化工序基本采用兩轉(zhuǎn)兩吸流程，國內(nèi)“2+2”,“3+2”,“3+1”幾種流程都有，但目前采用較多的是，“3+1”流程，配套換熱流程有ⅢⅠ?ⅣⅡ和ⅣⅠ?ⅢⅡ等，設(shè)計選擇較多的ⅢⅠ?ⅣⅡ根據(jù)系統(tǒng)熱平衡計算，可以考慮設(shè)置熱管省煤器。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的流程和設(shè)計參數(shù)的選擇，實際上是系統(tǒng)的優(yōu)化問題，需與所用催化劑和所用設(shè)備情況綜合考慮，應(yīng)盡量提高一轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化率，使尾氣排放更容易達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。
(6)生產(chǎn)硫酸流程圖


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