资源简介

(共22张PPT)
工程师视角下化学工艺流程的系统设计
第1课时 从认知框架到原料预处理
单元主题：无机化工生产工艺
视频导入——钴
深究化工操作，掌握原料预处理的各种方法并能应用于具体情境。
1
学习目标
2
结合铝土矿提取铝学会简单剖析化学工艺流程，构建思维模型；
3
初步设计从含钴原料中提取钴元素的工艺流程；
教材中涉及的工艺流程原理——矿物资源
（以铝土矿为例）
复习回顾
铝土矿主要成分：
任务一
构建化学工艺流程图的思维模型
有什么？
要什么？
除什么？
怎么除？
（原料→产品）
产品线
杂质线
（除目标元素外的其他元素）
试剂线+操作线
含钴原料
原料预处理
分离提纯
物质转化
含钴产物
化整为零
分步讨论
初步设计从含钴原料中提取钴元素的化学工艺流程
任务二
原料预处理的方式及作用
任务三
【思考】铝土矿提铝工艺流程中是如何进行预处理的？有什么作用？工艺流程第一步为什么要进行预处理？
初步除去部分杂质，改变物质结构，便于后续处理。
分析高考真题，总结酸浸操作的作用？
原料预处理的方式及作用
任务三
2025安徽卷T15 (2)(稀盐酸)“浸出液”中主要的金属离子有Sr2+、_________。
酸浸：在酸性溶液中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过过滤除去的过程。①除硅元素 ② 使物料中的金属氧化物转化为相应的盐③用酸抑制该盐的水解。
④用盐酸、硝酸酸溶时要注意控温，用硫酸酸溶时要关注Pb2+ 、Ca2+ 、Ag+会生成PbSO4、 CaSO4、Ag2SO4在滤渣中出现等)。 ⑤提高物质的氧化性
分析高考真题，总结碱浸操作的作用？
原料预处理的方式及作用
任务三
碱溶常用NaOH溶液、氨水、Na2CO3溶液等，与碱接触反应或溶解。
①除去油污(酯)/碱煮；②溶解铝及其化合物、二氧化硅等；要注意两性物质如Al、Zn、Cr等元素反应后的存在形式。③氨水浸取：生成络合物④调节pH、促进水解(沉淀)
全国III卷T26 废弃油脂加氢镍催化剂(金属Ni、Al、Fe及其氧化物)
（1）“碱浸”中NaOH的两个作用分别是___________。
除去油脂、溶解铝及其氧化物
山东卷T16 （3）MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式_________________________________________。
原料预处理的方式及作用
任务三
拓展思维
MnO2＋BaS＋H2O===Ba(OH)2＋MnO＋S
盐浸主要是①用盐溶液氧化物料中的还原性金属( 如 FeCl3 溶液氧化铜、铁， 用 NaClO 溶液氧化银等) 或者②用盐把物料中的易溶盐转化为难溶盐从而除去［如 BaCl2将铜阳极泥的 SO42-转化成 Ba2SO4］。
原料预处理的方式及作用
任务三
如何提高处理效果？
增大接触面积；延长接触时间；适当增大浓度；适当升温、加压；搅拌等
资料卡片：以国外某低品位三水铝石矿为研究对象，采用浓度不变的盐酸为浸出介质对其进行酸浸性能研究
原料预处理的方式及作用
任务三
2024新课标T8 （1）工业废渣“酸浸”前废渣需粉碎处理，目的是___________。
河北T15 （2）黄铁矿在“酸浸”前研细的目的是___________。
2024北京T18 （1）黄铜矿矿石在焙烧前需粉碎，其作用是____________。
增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分
山东T17 （1）焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是______________。
辽宁卷T16 “焙烧”步骤中MnO2分解为Mn2O3
原料预处理的方式及作用
任务三
全国甲卷T17 （1）菱锌矿（ZnCO3）焙烧生成氧化锌的化学方程式为___________________。
结合教材实例，分析高考真题，总结灼烧、焙烧、煅烧操作的作用
除去可燃性杂质(碳、有机物)；氢氧化物、碳酸盐类、铵盐类分解为氧化物；金属单质、金属硫化物转变为金属氧化物;
——指向物质转化，为浸取转化为离子做准备。
教材必修二 灼烧干海带后得到海带灰。
2023 全国甲卷T17 （2）“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是___________________。
原料预处理的方式及作用
任务三
拓展思维
做还原剂 还原硫酸钡
从原料中提取钴元素
铁锰氧化矿：含Fe2O3和MnO2及钴、铜、钙、硅等元素的氧化物
钴元素
来源：
炼锌废渣：含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质
废弃的锂电池正极材料：LiCoO2、Al、Fe、石墨及其他不溶于酸碱的粘接剂
任务四
从原料中提取钴元素
废弃的锂电池正极材料中含有LiCoO2、Al、Fe、石墨及其他不溶于酸碱的粘接剂
请以小组为单位讨论，如何设计预处理操作？
资料卡片：LiCoO 中钴元素处于相对高价态（+3价），其化学性质较为稳定，难以直接被酸溶解浸出。+2价的钴更易溶于酸。
任务四
LiCoO2
Al Fe
石墨
？
试剂：
操作：
从原料中提取钴元素
废弃的锂电池正极材料：LiCoO2粗品
2023·湖北
(2)烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物
任务四
链接高考
从原料中提取钴元素
炼锌废渣：含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。
2024·全国甲卷
(1)“酸浸”前，需将废渣磨碎，其目的是
(2)“酸浸”步骤中，CoO发生反应的化学方程式是 。
增大固体与酸反应的接触面积，提高钴元素的浸出效率
任务四
从原料中提取钴元素
铁锰氧化矿：含Fe2O3和MnO2及钴、铜、钙、硅等元素的氧化物
2025·山东
已知：该工艺条件下， 低温分解生成NH4HSO4，高温则完全分解为气体； 在650℃完全分解，其他金属硫酸盐分解温度均高于700℃。
回答下列问题：
Fe2O3、CaSO4
任务四
矿物资源
海水资源
工业废料
原料预处理阶段
除杂与分离阶段
目标产物生成阶段
产品
课堂小结

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