稀有金属作业复习题总

1、钨冶金部分1、稀有金属根据其物理化学性质或其在矿物中的共生情况可分为哪几类？ 钨属于哪一类稀有金属？答：可分为以下五类：稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀土金属、稀有分散性金属和稀有放射性金属。 钨属于稀有高熔点金属。2、稀有金属生产一般要经历哪几个阶段？答：精矿分解、纯化合物的制取、金属生产、高纯致密稀有金属生产。3、钨的氧化物有几种？写出它们的名称和分子式。答：三氧化钨wo3; 二氧化钨wo2； 中间氧化物wo2.72、wo2.9。4、钨的同多酸根离子有几种? 写出它们的名称与分子式。它们的稳定存在与水溶液的ph值有什么关系？答：仲钨酸根根离子a：hw6o215- 仲钨酸根离子z：w12o41

2、10- -偏钨酸根离子：(hw6o203- ) 偏钨酸根离子h2w12o406-5、写出钨酸铵、仲钨酸铵和偏钨酸铵的分子式，按它们在水中的溶解度大小排序。6、写出磷钨杂多酸、硅钨杂多酸的分子式，并指出中心原子。7、钨的两种主要矿物是什么？写出其分子式。8、钨精矿要求wo3含量达到多少？精矿中主要含有哪些杂质元素（写出五种以上）。答：不低于65%精矿中主要含有的杂质元素：s、p、as、fe、mn、sn、si、ca9、目前工业上常用的钨矿物原料的分解方法有哪几种？比较它们各自的优缺点。（p22）答：（1）苏打高压浸出法：既适合用于处理白钨精矿，又适合用于处理低品位（wo3含量低至5%）的白钨、黑钨

3、混合矿。 缺点：消耗大量的苏打，且无法回收，需要消耗大量的酸中和它，耗酸耗碱；对设备要求较高，设备结构比较复杂，因而一次性投资大。 （2）苛性钠浸出法：是当前分解黑钨精矿的主要方法，同时在碱过量系数大的情况下亦可分解黑白钨混合矿，甚至分解白钨精矿。 缺点：消耗大量的碱，处理白钨矿或黑白钨混合矿时浸出率较低，如需得到高浸出率，就需要加大压力，在高压浸出时又对设备要求高。 （3）苏打高温烧结-水浸法：既适用于处理黑钨精矿，也适用于处理白钨精矿或黑白钨混合的低品位中矿。 缺点：能耗大，收率低，粉尘大；处理白钨矿时需要严格控制钙硅含量，此法由于许多经济技术指标（如回收率、能耗等）往往略低于其他湿法分解

4、的方法，因此有逐步被取代的趋势。 （4）酸分解法：具有流程短，成本低等特点。 缺点：矿物中的硫化物会与hcl作用，产生有毒的还原性气体h2s，从而使酸分解产生的钨酸局部还原成低价化合物；不适合处理含p较高的白钨矿，不适合处理黑钨矿，要求设备防腐。10、试计算分解1吨wo3为68%的黑钨精矿，需投入含naoh40%的工业用碱多少吨？（碱加量为理论的1.5倍） 0.87911、热球磨法师如何强化矿石分解过程的？p33答：破碎 机械活化作用 降低表面活化能 在机械磨矿时它一方面使矿粒进一步被破碎并除去矿粒表面的生成物膜，使反应的有效表面积增加；另一方面它对矿粒有机械活化作用。12、采用何种措施可在白

5、钨矿酸分解过程中除去大部分的钼？答：提示：mo在ph很小的情况下生成moo22+钼酰离子； h2moo4在盐酸中的溶解度比h2wo4大得多，且随着酸度的提高而增加 可加入一定量的钨粉，利用钨粉与h2moo4反应生成moocl3（易溶于hcl溶液）而达到分离目的。13、粗钨酸钠溶液的净化工艺主要有哪几种？p51 我国大多数钨冶炼厂是采用哪种方法？答：主要有：经典的化学净化法、有机溶剂萃取法、离子交换法我国多采用离子交换法。14、试比较钨离子交换法与萃取法的有缺点。答：（1）离子交换法：具有流程短，除杂和转型同时完成，效率高，选择性强，成本低，产品质量好，易操作，操作环境好等优点。 缺点：用水量大

6、，溶液浓度低，会产生大量废水，不能除钼。 （2）萃取法：具有收率高，产品质量好，生产连续化等优点。 缺点：不能除杂，只能转型，操作要求严格。15、钨离子交换的解析剂中为何要加氢氧化铵？答：加铵即加碱，保证一定的ph值以防止apt的产生，因为过程中产生的apt是固体，易堵塞树脂；为了转型。16、apt结晶的方法有哪几种？试比较各种结晶方法的优缺点。p59答：（1）蒸发结晶法：有间断作业和连续作业两种。为控制apt的粒度，有时必须控制结晶温度和蒸发速度，连续结晶法的优点是过程连续化、生产能力大、质量稳定、粒度均匀，同时氨易回收。 （2）中和结晶法：当过程在室温下进行时产品为针状，粒度细，含11个结

7、晶水；当在50以上进行，则含有5个结晶水，为片状。加快中和速度，可增加过饱和度，晶粒来不及长大而产生大量晶核，相应的是晶粒变细。 （3）冷冻结晶法：apt粒度细，同时粒度组成均匀，另外各种杂质或添加剂分布均匀，因而易于制取复合粉。 （3）（2） p507 p507比p204少一个烷氧基（or），由于r基团的推电子效益，使p507上的h+难以释放出来，即酸性比p204弱，从而对金属的萃取能力也相应降低。11.按p204的萃取能力来分，可将稀土分为哪几类，各有什么元素？答：轻稀土：la、ce、pr、nd ； 中稀土：sm、eu、gd ； 重稀土：tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、y ；12

8、.串级萃取的操作方式有哪些？各有什么特点？答：错流萃取：设备简单，操作简单，但操作不连续化 有机相没有充分利用，耗量大，有机相处理工作量大 可获得纯b产品，但收率不高 逆流萃取：操作连续，易实现自动化 有机相得到充分利用，用量减少 可获得纯b产品，收率仍然不高，不能同时获得高纯度高收率的a和b产品 分馏萃取：两端可同时获得高纯度，高收率的a和b产品，最容易实现萃取工艺最优化。 回流萃取：缩短了从启动到生产合格产品的时间，保证稀土分离试剂多中不出不合格的中间产品，分离效果好，有利于提高pa、pb，但产量低。13.萃取和离子交换中一些常用的参数有哪些？其物理意义如何？答：萃取：分配比d：表示物质萃

9、取的难易程度； 萃取比e：表示有机相与水相稀土的量之比； 萃取百分率q：表示被萃取物在有机相中的总量与在两相中的总量之比；分离系数b：表示两种元素自水相转移到有机相的难易程度的差别； 饱和容量s：表示单位体积的萃取剂所能萃取稀土的最大量。离子交换：分离系数b：表示两种元素自水相转移到有机相的难易程度的差别； 理论塔板数：把络合剂从树脂上洗下来所需要的树脂层数； 理论塔板高度：每个理论塔板的高度。14. 取含la、pr的混合稀土料液浓度为200 g/l (其中la 占50%)的料液10ml，有机相40ml进行单级萃取，分析平衡水相中la和pr的浓度分别为48g/l和18g/l。（1）分别计算la

10、和pr的分配比、萃取比、萃取百分率以及la和pr的分离系数。（2）分别计算水相中la的纯度和有机相中pr的纯度15.常用的萃取剂有哪些？如何分类？答：根据萃取机构特征，一般可将萃取剂分为以下五类：（1） 含氧萃取剂：mibk、乙醚；（2） 中性磷型萃取剂：tbp、p350、topo；（3） 酸性磷型萃取剂：p204、p350；（4） 螯合萃取剂及羧酸萃取剂：脂肪酸、异构酸、环烷酸；（5） 胺类萃取剂：伯胺（rnh2），仲胺(r2nh)，叔胺(r3n)，季胺盐（r4nx）；16.影响稀土萃取的主要因素有哪些？如何影响|？答：（1）萃取剂的浓度：浓度过高易萃组分a的纯度下降，反之，a的收率下降；

11、（2）水相酸度：酸度降低有利于萃取； （3）金属离子：浓度升高有利于萃取； （4）料液中阴离子的影响：某些阴离子会与re3+形成络合物，从而降低稀土的分配比； （5）盐析剂：合理的盐析剂与难萃组分结合，从而，促进萃取分离； （6）稀释剂：改善油性的物理性能及控制萃取剂的萃取能力； （7）温度的影响：通常萃取反应是放热的，因此温度升高不利于萃取； （8）相比：相比越大，萃取能力越大。17.何为ph1/2值？写出推到过程。答：定义：当d=1、r=1时，溶液的酸度； 金属离子量被萃取到一半时的酸度。推倒：lgd=lgk+3lg(ha2)+3phd=1 lgd=0=lgk+lg (ha2) +3ph1

12、/2 ph1/2= -1/3lgklg (ha2) lgd=3(phph1/2)18.恒定混合萃取比体系有何特点？答：（1）除有机相出口级外，其余各级有机相中稀土浓度是恒定的，其值为萃取稀土的饱和容量； （2）除水相出口级外，萃取段和洗涤段的水相稀土浓度分别恒定； （3）萃取段和洗涤段平衡水相ph值，除水相和有机相出口级外都是恒定的。19.环烷酸提钇的原理是什么？写出环烷酸提钇萃取体系才组成及主要反应。答：原理：钇比其他稀土更难萃，且随着ph的增加，各非钇稀土的分配比增幅比钇大。因此，提高ph有利于分离，任何ph值时，dy最小。钇的ph1/2比其他稀土的ph1/2都大，所以钇最难萃取。因此，可

13、以通过控制一定的ph值和萃取率，将钇留在水相，其余稀土萃如有机相，从而达到萃取提钇的目的。 体系组成：20%环烷酸+20%长链醇+60%磺化煤油。 主要反应：ha + nh4oh=nh4a + h2o （皂化反应） 3nh4a + re3+=rea3 + 3h+ 主（萃取反应） 3ha + re3+=rea3 + 3h+ 副（萃取反应） ba3 + re3+=rea3 + b3+ （交换反应） ba3 + 3h+=b3+ + 3ha （洗涤反应） rea3 + 3h+=re3+ + 3ha （反萃反应）20.氧化还原法分离稀土主要对象是哪些？分离理论基础是什么？ 对象：铈、钐、铕、镱 理论基础

14、：基于某些三价稀土元素可以氧化为四价或还原为二价后与其他三价稀土元素在性质上有明显差异，因而，可以利用这些差异分离提纯这种变价元素。21.沉淀稀土常用的试剂有哪些？各有什么特点？p279 碱金属钠、钾或铵的稀土硫酸复盐；草酸22.举例说明乳状液膜分离富集稀土的过程。p27623.离子交换树脂有哪几部分组成？离子交换主要包括哪几个步骤？答：组成：高分子部分、交换剂部分 步骤：吸附、淋洗、解吸。24.试计算采用离子交换法每一周期处理20kg稀土氧化物（平均分子量为reo3/2=165）需要多大吸附柱？ d=3.391 h=33.91 （设树脂的交换容量为1*10-3mol/g干树脂，湿树脂含水45

15、%，湿视密度da=0.8g/ml，吸附柱填充率为90%，取操作交换容量为总交换容量的90%，吸附柱的高径比h/d=10/1）25.什么是稀土电解的电流效率？影响电流效率的主要因素是什么？如何影响？答：稀土的电流效率是指实际金属产量与理论金属产量的比值。p287影响因素：（1）电解温度 电解温度过高时，金属在电解质中溶解度及与电解质的二次反应增加，同时电解质的循环或对流也加剧，造成部分已被还原的低价稀土离子或金属雾在阳极氧化，使得电流效率降低。 电解温度过低是，熔体粘度增大，金属珠在阴极聚集不良，金属容易被循环的熔体带到阳极区被阳极气体氧化，因而降低电流效率。（2）电解质组成 电解质中稀土浓度过

16、低时，将有k+（或na+、ca2+）与稀土共同析出，降低电流效率。 若稀土浓度过高，则熔体粘度和电阻增大，稀土金属与电解质不易分离，在熔体中金属损失大，同时阳极气体逸出困难，这些都导致电流效率降低。（3）电流密度 适当提高阴极电流密度dk，可加快稀土金属的析出速度，因而相对地减少金属在熔体的溶解损失及二次反应。但dk过大时，造成电解质中其它阳离子的析出，以及导致阴极区甚至真个熔盐过热使金属的溶解损失和二次反应增加。同时还造成电能效率降低。（4）极距 适当增加极距可减少因熔体循环导致金属在阳极区的氧化，但极距过大时，因熔体电阻大而导致局部过热。当极距过小时，熔体的循环加剧，被溶解的金属和未完全放电的低价金属离子容易在阳极区氧化。（5）氯化稀土中的水分 减压加热脱水制备的无水氯化稀土一般仍含有约5%的水分。在电解时它会与氯化稀土及金属生产reocl或er2o3，致使电解过程中形成泥渣。这不仅使电流效率降低，而且reocl和er2o3分散在电解质中或覆盖在金属表面，使金属呈分散状难凝聚。同时由于ercl3水解生成的hcl使电解尾气中hcl含量增加，严重腐蚀设备。（6）电解质中杂