有色冶金课后题（精编版）

1、绪论1. 有色金属分为几类？有色金属中的稀有金属又分为几类？对于每一类有色金属和稀有金属你能举出几种有代表性的金属吗？按习惯，有色金属分为：轻金属、重金属、稀有金属、贵金属稀有金属按元素物理化学性质、赋存状态，生产工艺以及其他一些特征，分为稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀有分散性金属、稀土金属和稀有放射性金属。2. 提取冶金方法是如何分类的？1） 火法冶金： 在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。包括原料准备、熔炼和精炼三个主要工序。2） 湿法冶金：它是在常温（或低于100）常压或高温（100-300 ）高压下，用溶剂处理矿石或精

2、矿，使所要提取的有色金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将有色金属提取和分离出来的过程。主要包括浸出、分离与富集和提取过程。3） 电冶金：利用电能提取和精炼有色金属的方法。包括电热冶金(利用电能转变成热能在高温下提炼有色金属，本质同火法冶金)、点化学冶金(用电化学反应使有色金属从所含盐类的水溶液或熔体中析出。前者称为水溶液电解，可归入湿法冶金；后者称为熔盐电解，可归入火法冶金)。3. 火法、湿法、电化学法三种冶金方法包括哪些基本冶金过程？这些冶金单元过程在提取冶金工艺中各起什么作用？1） 焙烧：将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的

3、过程。其目的是改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼或浸出的要求。2） 煅烧： 将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程。 3）烧结和球团：将粉矿或精矿经加热焙烧，固结成多孔状或球状的物料，以适应下一工序熔炼的要求。 4）熔炼：是指将处理好的矿石、精矿或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿物原料中有色金属组分与脉石和杂质分离为两个液相层即金属（或金属锍）液和熔渣的过程，也叫冶炼。5）火法精炼： 在高温下进一步处理熔炼、吹炼所得的含有少量杂质的粗金属以提高其纯 度 。 6）浸出：用适当的浸出剂（如酸、碱、盐等水溶液）选择性地与矿石、精矿、焙砂等 矿物原

4、料中金属组分发生化学作用，并使之溶解而与其它不溶组分初步分离的过程。浸出又称浸取、溶出、湿法分解。137） 液固分离： 该过程是将矿物原料经过酸、碱等溶液处理后的残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相与固相的湿法冶金单元过程。8） 溶液净化： 将矿物原料中与欲提取的有色金属一道溶解进入浸出液的杂质金属除去的湿法冶金单元过程。净液的目的是使杂质不至于危害下一工序对主金属的提取。9） 水溶液电解： 利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属而析出，或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极。 10）熔盐电解：利用电热维持熔盐所要求的高温，又利用直流电转换的化学能自熔盐中还原金属，如铝、镁、钠、钽、铌的

5、熔盐电解生产。al1. 现代铝工业有哪些主要生产环节?辅助环节 ?主要生产环节： （ 1）从铝土矿提取纯氧化铝（2）用冰晶石 - 氧化铝熔盐电解法生产铝（ 3）铝加工辅助环节：（ 1）炭素电极制造（2）氟盐生产2. 画出现代铝工业生产流程简图.3. 制取氧化铝的主要矿物有哪些?铝土矿的主要类型?铝土矿是含铝矿物和赤铁矿、针铁矿、高岭石、锐铁矿、金红石、钛铁矿等矿物的混合矿，是现代电解法炼铝的原料。铝土矿：三水铝石、一水软铝石、一水硬铝石4. 中国铝土矿的特点如何?中国的铝土矿资源丰富，分布甚广，特点是高硅、高铝和低铁，为一水硬铝石型，矿石中铝硅比在4 7 之间。福建、河南和广西有少量的三水铝石

6、型铝土矿。5. 出从铝土矿提取铝的简要生产流程图.6. 铝土矿中提取氧化铝的主要方法?生产氧化铝的方法分为碱法(如拜耳法、烧结法、拜耳烧结联合法）、酸法和电热法。工业应用的只有碱法。用各种无机酸（硫酸、盐酸、硝酸）处理含铝原料时，原料中的氧化硅基本上不与酸起反应而残留在渣中。得到的含铁铝盐酸性水溶液经除铁净化后，可通过不同的方法得到铝盐水合物结晶或氢氧化铝结晶，煅烧这些结晶得到氧化铝。酸法分为硫酸法和盐酸法。设备腐蚀、能耗高，尚未工业应用。电热法也尚未工业应用。拜耳法生产氧化铝占世界95%，主要采用三水铝石型铝土矿7. 拜耳法的原理是什么?用苛性钠溶液在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物

7、溶解出来，生成铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生成苛性钠溶液，供循环使用。8. 拜耳法流程的主要步骤有哪些?铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧拜耳法流程包括三个主要步骤：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧溶出：指把铝土矿中的氧化铝水合物（al2o3x·h2o) 溶解在苛性钠（naoh) 中，生成铝酸钠溶液。al2o3 x·h2o + 2 naoh = 2naalo2 + (x+1)h2oal(oh)3 + naoh = naal(oh)4 alooh + naoh + h2o = naal(oh)4分解：析出固体氢氧化铝2n

8、aalo2 + 4h2o = 2naoh +al2o3x·h2o(添加晶种al2o3 ·3h2o ）煅烧： al2o3·3h2o = al2o3 + 3h2o（高温 1100）9. 苛性比、铝土矿中氧化铝的理论溶出率的概念.赤泥： 在铝土矿溶出过程中，铝土矿中的不溶物残渣，经沉降分离和洗涤过滤后排除。在铝土矿溶出过程中，赤铁矿实际上也不溶于苛性钠溶液中，全部进入沉淀中，由于赤铁矿呈红色，沉淀物也呈红色，此种残渣称为赤泥，数量巨大铝酸钠溶液：铝酸钠溶液中的na2o 和 al2o3 的比值， 来表示溶液中氧化铝的饱和程度。苛性比两种表示方法：a 、采用物质的摩尔比n(

9、na2o)/n(al2o3),其中的 na2o 是按苛性碱naoh 浓度计算， 叫苛性比，符号k 。中国与俄罗斯b、采用物质的质量比m(na2o)/ m(al2o3),符号为 a/c ，其中的 na2o 按当量 na2co3计算。美国使用。铝土矿中氧化铝的理论溶出率：n = w(al2o3)w(sio2)/ w(al2o3)×100%=a/s 1/ a/s ×100%=1-1/(a/s)×100%式中 a/s 为铝土矿的铝硅比（质量比） a/s 越高，矿石越容易溶解，理论溶出率越高。10. 拜耳 -烧结联合法的形式？特点：用于处理氧化铝与氧化硅质量比为5-7 的中

10、等品位铝土矿，其特点是用烧结法系统所得的铝酸钠溶液来补充拜耳法系统中碱损失。形式：串联（美国、前苏联）、并联（前苏联） 、混联（中国）（ 1）串联先用拜耳法处理中等品位铝土矿，然后用烧结法处理拜耳法中留下来的赤泥中的氧化铝。因为直接用拜耳法处理含氧化硅较高的中等品位的铝土矿时，会有较多的氧化铝和碱损失于赤泥中，如果将拜耳法赤泥配入所需碳酸钠和碱石灰后再进行烧结处理，就可以以铝酸钠的形式回收其中的氧化铝和碱，并把回收的铝酸钠溶液并入拜耳法系统， 这就可以降低碱耗，提高氧化铝的总回收率，并用纯碱来补充拜耳法系统的苛性钠损失。（ 2）并联法以拜耳法处理高品位的铝土矿，同时以烧结法处理低品位的铝土矿的

11、氧化铝生产方法。（两套流程并行）（ 3）混联法先用拜耳法处理高品位铝土矿，然后用拜而法赤泥+低品位铝土矿共同烧结的氧化铝生产方法。混联法实际上相当于一个串联厂与一个烧结厂同时生产，见工艺流程图。由于在处理低铁铝土矿时，拜耳法赤泥烧结配入的纯碱量不足以补充拜耳法系统的碱损失，于是采用拜耳法赤泥加入低品位铝土矿共同烧结的方法来扩大碱的来源。烧结法系统所产的铝酸钠溶液除补充拜耳法系统的碱耗外，多余的部分通过碳化分解产出氢氧化铝。缺点：流程长、设备繁多、控制复杂、 能耗高。11. 目前炼铝用氧化铝的种类？要求：纯度高、 -氧化铝含量低、 小于 40 m 的粒度比例小， 并且比表面积大于50m2/g。应

12、用的电解质组成的温度范围内，生成液体铝的可逆电势大约比生成液体钠（压力为主要杂质：氧化钠、氧化钙、氧化硅、氧化钛、铁、磷、钒、硅等。粒度要求：限制大于200m 和小于 44m 的比例。11. 铝电解的原理？熔融电解质体系的构成：电极、电解质、盛置电解质的容器。电极：分为阴极(c)和阳极 (a) 两种，它们分别与直流电源的负极(-)和正极 (+)连接。电极表面附近双电层是电化学反应发生的场所，一、二类导体的界面电极可由惰性材料或活性材料构成，属于第一类导体（电子导电）电解质： 熔融盐电解质直接同电极接触，构成双电层。 熔融电解质属于第二类导体（离子导电）熔融铝电解质温度高达950-970 。在铝

13、电解中，含氧阴离子在阳极上失去电子后， 生成气体o2 或 co2和 co，视电极材料而异：如果阳极并不参与电化学反应，则属于惰性阳极，生成氧气；如果阳极参与了电化学反应，则属于活性阳极，例如炭阳极， 生成气体 co2和 co。铝离子在阴极上获得电子之后生成铝。12. 冰晶石 -氧化铝熔液的离子结构与电极过程如何？（ 1）阴极反应在熔融铝电解质中，钠离子的迁移数约为99%，但是它并不在阴极上放电。在工业1 大气 压） 的低 0.24v,所以阴极上al3+ 优先放电， 而且铝电解过程是一种三电子的迁移过程。由于阴极上离子放电不存在很大的过电压，析出铝的过电压大约是10-100mv 。所以阴极上析出

14、金属的反应主要是析出铝。在阴极双电层中，铝-氧-氟络合例子中的al3+ 受阴极的吸引，挣脱掉络离子的束缚，往布满着电子的阴极上靠拢，发生三电子转移的电极反应，生成液体铝：al3+ + 3e = al （液），这就是阴极上的主反应。（ 2）阳极反应阳极反应比较复杂，因为阳极是用碳制造的，炭阳极是一种活泼材料，它参与了阳极电化学反应。铝电解中阳极主反应便是铝-氧- 氟离子中的o2- 在炭阳极上放电，生成co2 的反应：3 o2- + 1.5c 6e = 1.5co2( 气)解的总反应式:al2o3 + 1.5c = 2al(液) +1.5co2( 气)13. 现代工业铝电解质的分类及其特征？电解质

15、酸度的概念？表示方法？ 电解质分为三类：传统电解质、改良电解质和低物质的量比电解质。电解质酸度有三种表示方式：k1， naf/alf 3 摩尔比（中国） ； k2， naf/alf 3 质量比； f,过量 alf 3%14. 铝电解质的添加剂有那些？作用是什么？工业铝电解质中冰晶石和氟化铝是熔剂，氧化铝是炼铝原料，另外有的还添加氟化钙、氟化镁和氟化锂作用：对电解质的性质有所改善, 如降低电解质的初晶点, 提高电解质的导电率, 减少铝的溶解度 , 减少电解质的密度。15. 炼铝用的主体设备有那些？铝电解槽槽型：（ 1）自焙阳极电解槽：上插式、侧插式（ 2）预焙阳极电解槽：不连续、连续式16. 预

16、焙槽的特点是什么？现代铝工业用的电解槽趋势如何？自焙槽和预焙槽比较：（ 1）在电解过程中，阳极大约以0.8-1.0 mm/h 速度连续消耗，自焙槽可连续使用，而预焙槽不能连续使用，须定期更换；（ 2）自焙槽散发氟化物，沥青烟气，而预焙槽不散发烟气，污染环境；阳极电压：预焙槽阳极电压降只有0.3v ，而自焙槽阳极电压降为0.4-0.5v ，电耗比预焙槽高 1000kw ·h/al 。基建投资：预焙槽简单，但制造费用高，惟有侧插槽投资最省预焙槽另外主要优点：槽型大型化、操作机械化和自动化、电流效率高、电耗率低、烟害小铝电解槽排列：横向、纵向，串联成系列目前全世界预焙槽占70%，自焙槽占3

17、0%。17. 铝电解槽的全部生产过程有哪些阶段？ 焙烧期、启动和启动后期、正常生产期（ 1）铝电解槽的焙烧期目的： 在于焙烧自焙阳极（对预焙槽则是加热阳极）以及加热阴极，达到 900-1000 ， 以便下一步启动。焙烧方法：焦粒焙烧法用 10-15mm厚的焦粒铺在阳极与阴极之间作为电阻体，炭粒粒度小于6mm 而大于1mm。利用此层电阻体产生加热所需的热量。焙烧期约为3 天。（ 2）铝电解槽的启动期目的：在电解槽内熔化电解质，开始铝电解。分干式和常规启动两种。（ 3）铝电解槽的正常生产期电解槽经过焙烧和启动之后便进入正常生产期，直到停槽为止，正常生产期通常延续5-7 年。电解槽正常生产的特征：a

18、 、从火眼中冒出有力的火苗，颜色呈蔚蓝色或淡紫蓝色；铝的当量值 =26.98154/3= 8.9938g 。1 法拉第电量 =96485a ·s，即 96485/3600b、槽电压和温度稳定地保持在设定的范围内；= 26.8ah·。c、阳极完好、周围电解质沸腾良好。炭渣分离出来；铝的电化学当量值c = 8.9938/26.80 =0.3356g/(ah)·d、槽面上的结壳完整，疏松好打； e、电解质与铝液分层清楚；f、电解槽侧壁上有凝固的电解质，它是由冰晶石和刚玉构成的，是一种电和热的绝缘体。18. 电流效率的概念？如何提高铝电解电流效率？铝电解的电流效率通常是指

19、阴极上实际产出的铝量对于理论上按照法拉第定律计算的铝量的百分数。主要措施： （ 1）在适当低的过热温度下进行电解；（ 2）建立和保持理想的槽膛内型；（ 3）尽可能使槽内铝液保持平静；（ 4）选用低熔点的电解质组成，使用惰性的可湿润阴极，如二氧化硼涂层阴极。19. 铝电解中每吨铝所需电能量的计算方法？降低电耗有哪些方法？ 按照法拉第定律计算理论铝产量：在电解过程中，通过1 法拉第电量理论上应析出1 摩尔的铝，因此设电解槽的平均电流（直流）为300 ka它的年产铝量应为：p =0.3356 ×300×24×365×10-3=882t/ 年理论电耗量计算w 理

20、论=2980*(a1+a2+b) a1:反应标准自由能变化a2：补偿反应束缚能t* sb:反应物（氧化铝、碳）温度变化所需的能量如：室温下加入氧化铝、碳，电解温度为950 度，计算得到的理论电能a1 1.196 伏、a2 0.698 伏、 b 0.227 伏w 理论 6320kw*hr/t-al生产每吨铝所需要的电能量= v/0.3356 × ×103kw ·h式中v 电解槽的总平均电压； 电流效率例：某电解槽的平均电压是4.25v ，电流效率是92%，则生产每吨铝所需的电能量=4.25/0.3356 ×0.92 ×103 = 13765 kw

21、 h·下层液体：阳极合金，30%铜与 70%铝。中层液为电解质，纯氟化物和氯氟化物体系。节电途径：（ 1）提高电流效率（2）降低平均电压20. 按照纯度不同铝分几类？(1) 原 铝 。 通常是 指 用熔 盐 电 解 法在 工 业电 解槽 内制 取 的铝 ， 其纯 度一 般 为99.5%-99.85% 。（2）精铝。一般来自三层液精炼电解槽。在精炼槽内，原铝和铜配成的合金作为阳极，冰晶石-钡盐熔液作为电解质，析出在阴极上的精铝，其纯度通常在99.99-99.999% 。（ 3）高纯铝。主要用区域熔炼法制取。选用精铝作原料，得到杂质质量分数不超过1×10-6 的高纯铝。高纯铝还

22、可用有机铝化合物物电解与区域熔炼相结合的方法制取。杂质情况：原铝中主要是铁和硅，此外还有镓、钛、钒、铜、钠、锰、镍、锌等。精 铝产品中，主要杂质仍是铁和硅，但是锌、铜、镁、钠的含量接近铁，可能会超过硅。21. 三层液电解法制取精铝的原理？三层液中各层的特征？工业用电解质的类型？各自组成？在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阴极上溶解出来。阳极合金中，如铜、铁、硅之类比不活泼的金属元素，并不溶解，仍然残留在合金内。迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极电位比较正，故al3+ 优先在阳极上获得电子, 而其余的各种阳离子不放电。最上层精铝，用作阴极22. 区域熔炼法制取高纯铝的原理？在铝的凝固过程中 ,

23、 杂质在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度 , 因此 , 当金属凝固时 , 大部分杂质将汇聚在熔区内 . 如果逐渐移动熔区 , 则杂质会跟着转移 , 最后富集在试样的尾部 . 分离效果取决于元素的分配系数 (固相浓度 /液相浓度 )23. 何为分配系数？分配系数 : 指杂质元素在固相中和在液相中的质量分配比率。分配系数小于1 的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的尾部；分配系数大于1 的杂质元素在区域熔炼中富集在试样的头部；分配系数等于1 的杂质元素在区域熔炼中难以分离。24. 阳极效应的概念及相关现象。阳极效应是熔盐电解所固有的一种特征现象。外观征象是：（ 1）在阳极周围发生明亮的小火花，并

24、带有特别的劈啪声；（ 2）阳极周围的电解质有如被气体拨开似的，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；（ 3）电解质沸腾停止；（ 4）在工业电解槽上，阳极效应发生时电压上升（30-50v ，100v ）25. 铝电解的主要反应算。al3+ + 3e = al； 3 o2- + 1.5c 6e = 1.5co226. 铝电解的电解质主要类型有哪些。按所用设备不同：皮江法(pidgeonprocess),巴尔札诺法（balzano process),玛格尼法（ magnetherm process)2. 根据 cao · mgo被 si 还原的热化学原理，还原过程为什么要在真空下进行？硅铁

25、合金 (含 75%si ）在高温和减压下还原白云石中的mgo ，得到纯镁和二钙硅酸盐渣熔剂：冰晶石和氟化铝；原料：氧化铝，另添加氟化钙、氟化镁和氟化锂的反应是：2(caom·go(s ） + si(si fe)(s） = 2mg(g ） + 2 caosi·o2(s）已知电解质的质量为6 吨，其中caf2 3%， al2o35%，摩尔比为3.0，今欲调整到摩尔比为 2.6，求所需的氟化铝量。设 k 为冰晶石摩尔比；w 为冰晶石质量；x 为 naf 质量； y为 alf3 质量。x=wk/ k+2 y=2w/ k+2 由已知条件，caf2 +al2o3 =8% w = 600

26、0（1- 0.08) =5520kg x = 5520 ×3/3 + 2=3312kgy = 5520×2/3 + 2=2208kg如果所需的氟化铝量为f ，则 3312/2208 + f × 2 = 2.6f = 332 kgsi + o2 = sio22mg + o2 = 2mgo2mgo + si = 2mg + sio22375 , g0 = 0 这时候可能用 si 还原 mgoa 、常压下用硅还原温度需超过 2373 ，当还原后的 sio2 与 mgo 造渣生成 2 mgo· sio2 渣时，还原温度降至 2060 ，如果炉料中有 cao 存在

27、，能造成 2 cao ·sio2 渣，还原温度降至 1750 。因此，用硅（铁）还原白云石时，生成了稳定的化合物二钙硅酸盐，此时还原起始温度降低约 600 ，所以用白云石做原料是有利的b 、艾汉林图上的标准生成自由能是指在标准状态下，即参与反应的气态物质的分压为 0.1mpa，而固态或液态物质的活度均为 1 时的生成自由能。c、如果参与反应的物质不是处于标准状态，则反应的自由能变化值g 应为g=g0+ rtlnp式中， rtlnp 反应自由能变化值的修正值。1. 硅热还原法的应用有几种？mg在ame +o2=bmeo(o2为0.1mpa) 形式的 反应中，自由能变化值的修正值rtln

28、pbmeo/pame·po2, 其中 po2=0.1mpa当 me 为气态时，则g=g0- rtln pame由此可见，当金属me 的原始压力小于0.1mpa 时， rtln pame 为正值 ,g 值变负值，结果使g 值的负值减小即自由能改变值曲线向上移动。对于反应 2mg + o2 = 2mgo，当其原始mg 的分压小于 0.1mpa时，曲线位置向上移动,这就意味着硅还原氧化镁的可能性增大。3. 皮江法的生产流程及主要工艺参数？蒸馏罐用无缝钢管制成,卧式 . 操作温度1200 ,外部加热 .罐长 3 米,内径 28 厘米, 装料 160kg 。生产过程： a 、预热期b 、低真空

29、加热期c、高真空加热期4. 为什么使用75% 硅铁作热法炼镁的还原剂？85%、75%、45%和 25%四种硅铁，其中，85% 的硅铁中的硅在合金组织中几乎全部是以游离硅存在； 75%的硅铁中的硅是由游离硅和fesi2 存在；45%硅的硅铁是由fesi2和 fesi 组成； 25%的硅铁完全是由fesi 和 fe3si2 组成。5. 菱镁矿与白云石哪个做炼镁原料更好？为什么？6. 比较镁电解与铝电解的异同点？7. 炼镁原料有哪些？白云石（ mg 不低于 30%， 在回转窑内煅烧，1350 ）， 硅铁（ si75%), caf2 (质量分数2.5%)ti1. 目前生产金属钛的主要矿物类型？tio2

30、-feo-fe2o3 三者可以可以形成无限固熔体，按照不同比例可形成多种化合物。已经发现的含钛1以上的矿石有140 多种，但有工业价值的只有十几种，其中工业应用的是：钛铁矿（fetio3 ）、金红石（ tio2 ）和白钛矿（ catisio2 ）2. 从钛铁矿到冶炼出海绵钛的主要过程？ 三个主要步骤、涉及二个循环：（ 1）富钛料的制取。若用金红石为原料，这一步可省略。这一步的主要目的是尽可能除取钛铁矿中组分铁，提高原料中钛的品位。（ 2） ticl4的生产。这一步是将钛由氧化物形态转变成氯化物形态。包括氯化过程和粗 ticl4的精制、纯化过程。（ 3） ticl4的还原。这一步是将钛由氯化物还

31、原为金属钛的过程。镁循环（ 内循环与外循环）、氯循环3. 钛铁矿精矿的还原熔炼的原理是什么？钛精矿中主要伴生feo 和 fe2o3，由于钛和铁对氧的亲和力不同，它们的氧化物生成自由焓有较大的差异，因此，经过选择性还原熔炼，分别获得生铁和富钛渣。固 态 还 原 过 程 (<1500k) fe2o3 + c = 2feo +cofe2tio5 + tio2 + c = 2fetio3 +cofetio3+tio2=feti2o5( 亚铁板钛矿 ) fetio3 + c = fe + tio2 + cofetio3 + co = fe + tio2 + co2 co2 + c = co4. 粗

32、四氯化钛生产的基本原理？tio2(s)+2cl2(g) = ticl4(g)+o2(g)；从反应热力学角度看，二氧化钛和氯气之间的反应不能自动进行。但在有碳存在的条件下，二氧化钛的氯化反应在较低的温度（ 700-900 ）下即 能顺 利进行。其 总反应式可表 示 为：tio2(s)+2cl2(g)+c(g)=ticl4(g) + co2(g)， 1000k 时，反应可以自动进行。5. 钛渣氯化的方法有几种？固定床氯化、沸腾氯化和熔盐氯化。6. 粗四氯化钛中杂质的种类？除钒方法？固体悬浮物（ tio2 、sio2、mgcl2 等）和溶解于四氯化钛中的杂质（h2 o2ccl4 vocl3 alcl

33、3 fecl3等）利用四价钒化合物(vocl2) 难溶于ticl4中的性质而将五价的vocl3 还原成四价的vocl2（ 1）铜法和铝法vocl3 + cu = vocl2 + cucl alcl3 + h2o = alocl+2hcl3ticl4 + al = 3ticl3 + alcl3 ticl3 + vocl3 = ticl4 + vocl2(2) 硫化氢法2vocl3 + h2s = 2vocl2+ 2hcl + s(3) 碳氢化物法碳氢化物（如石油、矿物油）作还原剂，加入到四氯化钛中，加热到130 ，使碳氢化合物碳化，新产生的碳粒具有很大的活性，使vocl3 还原成 vocl27.

34、 镁还原生产海绵钛的基本原理？用镁还原法生产金属钛是在密闭的钢制反应器中进行. 将纯金属镁放入反应器中并充满惰性气体 , 加热使镁熔化 (650), 在 800900 下 , 以一定的流速放入ticl4与熔融的镁反应。ticl4 +2mg = 2mgcl2 +ti8. 在金属钛的生产过程中，什么是镁循环？外循环：在还原过程中排放出的氯化镁经熔盐电解制取金属镁后再度返回使用。内循环：在蒸馏过程中所用的冷凝套筒在还原工序被用作内坩锅。氯循环：镁电解副产品氯气用来四氯化钛生产，镁还原又得到氯化镁，循环使用。9. 钛的精炼方法？基本原理？电解精炼： 钢制阴极 , 碱金属氯化物作电解质, 含杂质粗钛制成

35、棒状阳极; 杂质元素与钛的析出电位不同,ti2+ti3+形态转入熔液中，在阴极上发生低价钛离子还原成金属钛的电化学反应碘化法精炼： 钛在 100200 与碘作用生成碘化钛蒸气，碘化钛蒸气在13001500 的钛金属丝上发生分解反应释放出来的碘在较低温取重新与粗钛反应，如此循环，由碘将纯钛输送到金属丝上。re1. 稀土冶金及其应用的三个时代划分？摇篮时代（离子交换法）、启蒙时代（有机溶剂萃取法）、黄金时代（液- 液萃取）2. 我国稀土冶金的主要原料有哪些？独居石、氟碳铈矿、褐钇铌矿、磷钇矿、钛铀矿、黑稀金矿和离子吸附型矿物( 即风化4. 浓硫酸强化焙烧混合稀土精矿的目的是什么？精矿与浓硫酸混合均

36、匀,在 400500 温度下进行分解，获得稀土元素硫酸盐。5. 萃取转型生产混合稀土氯化物的基本原理是什么？用萃取剂从re2(so4)3 净液中将re3+萃入有机相 , 有机相与水相分离后, 再用盐酸将re3+从有机相中反萃取出来, 得到 recl3 溶液。6. 简述 p204萃取分离稀土的基本过程？萃取分组；萃取分离钕；萃取转型。萃取剂为p204。稀土总回收率80%。7. 稀土金属的主要生产方法有哪些？ 熔盐电解法、热还原法8. 描述用氧化钕在氟化物熔盐中电解制取稀土金属钕的电解过程，并写出电极过程。3+-3+4+淋积型稀土矿 ) 。离子吸附型稀土矿是一种罕见的稀土矿物，在其他国家尚未发现，

37、我电解过程描述:(1)熔解反应 :re2o3=2re +3o(2) 阴极过程：re3+3e=re同时可能有： re国离子吸附型稀土矿规模大，易开采，放射性低，提取工艺简单，是中国目前生产钇+e=re3+(ce)；re+e=re2+(sm)(3) 阳极过程。 如果采用炭阳极电解，则： 2o2- -4e =o2族稀土及铕的主要原料。氟碳铈矿是目前世界上生产稀土最主要的原料，其次为独居2-；2o+c -4e =co2；o2- +c -4e =co综上，总反应式为： re2o3(s)+c(s)=2re(l)+3/2co2(g)石、氟碳铈 -独居石混合矿和磷钇矿3. 稀土元素是如何定义的？稀土元素是周期

38、表中b 族中的镧系元素( 原子序数由57 至 71) 以及钪和钇共17 个元素的统称，一般用r 或 re代表9. 导致稀土氯化物熔盐电解电流效率低的原因是什么？10. 钙热还原法适宜制取那些稀土金属？用什么原料？优点如何？ 制取 la、 ce、pr、nd（ recl3）钇和钪（ ref3）11. 中间合金法制备稀土金属的基本原理是什么？该法主要用于制取高熔点稀土金属( 主要是重稀土金属) ，方法是以稀土卤化物为原料，以金属钙作还原剂，在有镁等低熔点、低沸点金属和氯化钙等助熔剂存在下，先制取银矿物粒度；加强搅拌。2. 氰化溶金的电化学机理?1. 分配系数 ka萃取相 a的质量分数y a,萃余相中

39、 a的质量分数xa稀土中间合金 ( 如 re-mg 合金 ) ，再对稀土中间合金进行蒸馏除去低熔点的金属( 如镁) ， 金在 氰化物溶液中的溶解本质上是个电化学腐蚀过程。（ 1）首先是矿石中自然金颗粒cn最后得到海绵状稀土金属。内部出现电位不平衡，有电子流动，从而在颗粒表面产生带正电的阳极区和带负电的12. 何谓分配系数、表达的意义是什么？阴极区。其原电池表示为：- +au+·feo2(2)阳极区表面的au+- ，吸引矿浆中的cn分配系数表示的是：待提取的组分，在有机相和水相中的浓度比，用来说明该组分用-2-使cn 向 颗 粒 表 面 扩 散 并 吸 附 ， 从 而 形 成 固 体

40、电 极 ， 进 而 产 生 阳 极 反 应 ：溶剂萃取的可能性。au+2cn=2au(cn)（ 3）带负电的阴极区吸引矿浆中中心不重合的氧分子，使其向自然-+k>1 ：说明该组分进入有机相的可能性大；k<1 ：说明该组分进入水相的可能性更大，即该组分可以用水从有机相中萃取出来； k 1：该组分不能用溶剂萃取法分离13. 高纯稀土金属的生产方法有那些？金颗粒表面扩散、吸附， 同样发生反应： o2+2h2o+2e= h2o2+ 2oh；h2o2+ 2h +2e =2h2o(4)固体电极内部腐蚀电流i 形成。3. 炭浆法的工艺过程?氰化浸出、吸附、解析、电解（或电积）和炭再生真空蒸馏、区

41、域熔炼、固态电解、电解精炼等贵金属4. 液氯法处理含氰废水的原理是什么?-1. 从金的氰化热力学和动力学分析得出什么结论?金的电位随着溶液中au+ 浓度的降低而降低，因此通过采取措施降低au+ 的浓度，就能降低金的电位。工业上采取加入络合剂的办法。根据动力学指出强化金银浸出的措施：提高温度；提高氰化物和氧气的浓度；减小金在碱性条件下，通入氯气氧化分解氰化物cn+cl 2+2oh=cno+2cl n2+6cl +2h2o； 3cl 2+6feso4=2fe2(so4) 3+2fecl 35. 金氰化时为什么要加保护碱并调至矿浆ph 为 1011?保证适宜ph 值，防止hcn的生成；水解沉淀铁矿物

42、。称为保护碱。cu+h2o； cno+cl 2=2co2+以 so2烟气形式脱离；使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣，并与冰分离。因此，造锍熔炼属于氧化熔炼。含量 , 并使主体金属被有效的富集5. 火法和湿法炼铜的原则流程?火法优点：工艺成熟；生产规模大、效率高；可以综合回收自然资源缺点：建设投资和生产费用高，能源消耗高，难处理低品位氧化矿及复杂难选矿。湿法炼铜是在常压或高压下，用溶剂浸出矿石或焙烧矿中的铜，经净液使铜与杂质分离，而后用电积或置换等方法，将溶液中的铜提取出来。对氧化矿，大多数工厂用溶剂直接浸出；对硫化矿，一般先经焙烧然后浸出焙烧矿。优点：成本低，环境污染轻，可处理不能

43、处理的低品位矿或难选矿。141. 铜矿物分几个类型?铜铜矿物分为自然铜、硫化矿和氧化矿。硫化矿 :cu2s(辉铜矿 ),cufes2(黄铜矿 ), cus(铜蓝 )氧化矿 :cu2o( 赤铜矿 ),cuo( 黑铜矿 ),cuco3 ?cu(oh)2( 孔雀石 )2. 铜的生产方法分几类?火法炼铜的主要优点是什么?（ 1）火法：造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼、阳极铜电解精炼（ 2）湿法 : 焙烧、浸出和净化、电沉积3. 火法炼铜的原料是什么?生产的主要步骤有哪些?自然铜、硫化矿cu2s( 辉铜矿 ),cufes2( 黄铜矿 ) 和氧化矿 cu2o( 赤铜矿 ),cuo( 黑铜矿),cuco3?

44、cu(oh)2( 孔雀石 )4. 造锍熔炼的目的是什么?何谓造锍熔炼?铁的硫化物fes在高温下能与许多重金属硫化物形成共熔体即锍造锍熔炼的目的在于：使炉料中的铜以cu2s的形态富集到冰铜当中；使部分硫被氧化226. 造锍熔炼过程中物料的主要物理化学变化?各类高价化合物及碳酸盐的离解；硫化物氧化；铁的氧化物及脉石造渣反应；燃料的燃烧反应7. 冰铜的概念 ?氧在冰铜中是以什么形态存在的?冰铜： 铜以 cu2s的形态与未被氧化的fes 及少量的其他金属硫化物形成的锍。通常冰铜中氧的质量分数约为3%，氧在冰铜中以feo和 fe3o4两种形态存在8. 冰铜中铜的品位与氧含量有什么关系?随着冰铜品位的升高

45、，氧的含量降低；随二氧化硅含量增高，含氧量下降。9. 炉渣碱度是如何定义的?m0=w(cao)+w(mgo)+w(feo)/w(sio2+w(al2o3)11. 碱性渣和酸性渣有什么区别?m0 = 1 的炉渣为中性渣；m0 > 1 的炉渣为碱性渣；m0 < 1 的炉渣为酸性渣。酸渣粘度大，长渣；碱渣粘度小，短渣12. 造锍熔炼过程对炉渣的基本要求如何?1）炉渣与冰铜不互溶，对cu2s 溶解度小； 2）具有良好的流动性；3）具有相对低的密度； 4）具有相对大的界面张力。13. 为什么说造锍熔炼过程中fes 优先氧化？造锍熔炼的物料中， 主要是铜和铁的硫化物。只要料中有fes 存在，铜

46、的氧化物（ cu2o）就必然会按下式转变成硫化物（cu2s）进入冰铜相。fes(l.mt) + cu2o = feo(l.sl)+ cu2s(l.mt)，体系中cu2s和 feo是稳定相。14. 金属热还原选择还原剂的依据是什么？15. 造锍熔炼过程中杂质的行为如何？1）锍和铜是贵金属的良好捕收剂；2）炉渣： feo、脉石； 3）烟尘：易挥发杂质或其氧化物易挥发16. 渣含氧化硅对锍与炉渣平衡有何影响？17. 造锍熔炼过程中硫和氧的传递规律？（ cu13）18. 何谓熔池熔炼？分几类？熔池熔炼是将氧气或富氧空气经设于侧墙、埋于熔池中的风口或经设于反应器顶部的喷枪直接鼓进锍层或炉渣层, 炉料未经

47、干燥直接加到受鼓风强烈搅动的炉池表面,实现气液固三相反应。反射炉法、诺兰达法、瓦纽科夫法、三菱法、白银法、艾萨法、氧气顶吹回转转炉法。19. 何谓漂浮状态熔炼？分几类？漂浮状态熔炼是将几乎彻底干燥的精矿与空气或富氧空气或预热空气一起喷入炽热的炉子空间 , 使硫化物在漂浮状态下（流态化） 进行氧化反应 , 受热熔化 , 以便充分利用粉状物料的巨大面积, 加速完成初步造锍和造渣等冶金过程。闪速熔炼法、基夫塞特法、康托普法、 oss法 .20. 闪速熔炼分几类？奥托昆普闪速熔炼的工作原理是什么？奥托昆普闪速熔炼和印柯闪速熔炼。奥托昆普闪速熔炼由反应塔、沉淀池及上升烟道三部分构成。干燥铜精矿与空气或富

48、氧空气混合，并从反应塔顶部精矿喷嘴垂直喷入塔内，在高温反应塔空间内，精矿呈悬浮状态。物料在下降过程中，与气流中氧发生氧化反应，放出大量的热，使塔内温度维持在 1673k 以上。精矿于 2s 左右完成氧化、脱硫过程。 生成铜锍和炉渣在沉淀池中分离王城造冰铜和造渣反应， 并进行澄清分离、21. 冰铜吹炼的目的是什么?锍吹炼分两个阶段的依据是什么?目的：（ 脱硫除铁 ）利用空气中的氧将锍中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分杂质， 以得到粗铜。两个阶段：造渣期 - 主要进行硫化亚铁的氧化和造渣反应；造铜期 - 主要进行硫化亚铜的氧化反应以及硫化亚铜与氧化亚铜的相互反应，最终产出粗铜。22. 粗铜精炼过程

49、包括哪些?火法精炼的目的如何?目的：除杂；综合回收利用。粗铜精炼过程包括火法精炼和电解精炼。火法精炼可将粗铜中部分杂质除去，并为电解精炼提供铜阳极火法精炼是周期性作业，精炼过程在回转阳极炉或反射炉中进行精炼周期包括装料、熔化、氧化、还原、浇铸五个阶段，其中氧化和还原是火法精炼的实质性阶段。23. 粗铜火法精炼的基本原理是什么?(1) 氧化。粗铜中多数杂质对氧的亲和力大于铜对氧的亲和力, 且杂质氧化物与铜水不互溶。 粗铜中铜是主体, 杂质浓度很低 , 因此 , 当空气被鼓入铜水时，铜首先被氧化。 生成的氧化亚铜溶于铜液中，在与杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素。(2) 还原。氧化阶段结束后, 铜

50、液中含有的cu2o必须用还原剂使之还原将氧脱除。24. 电解精炼的意义是什么?提高铜的性能；回收其中有价元素，尤其是贵金属和稀散金属。25. 铜冶金各阶段的主要产品中铜的品位如何变化?粗铜 98.599.5% ，阳极铜99.299.7%26. 铜电解精炼电解液净化步骤?(1) 中和结晶 (2) 脱铜砷 锑 铋(3) 生产硫酸镍27. 铜湿法冶金的主要过程?火法：火法炼锌是将焙烧所得到的焙砂在高温下用碳还原成锌蒸气，然后进一步蒸馏提纯得精炼锌。按冶炼设备不同可分鼓风炉、竖罐、电炉、平罐等炼锌方法。到目前为止，平罐炼锌虽采用得最大，但其缺点太多，现已被淘汰；竖罐炼锌虽有其优点，但因消耗优质冶金焦和

51、环境污染问题难以克服，其竞争力不强；鼓风炉炼锌自20世纪 50年代在工业上采用以来得到了一定的发展，因它能处理铅锌混合矿和含锌氧化物料直接生产铅锌，其具有一定的生命力，但竞争能力远不如湿法炼锌；电炉炼锌多在电力充足的地区应用。湿法：湿法炼锌是用稀硫酸（即废电解液）浸出锌焙烧矿得硫酸锌溶液，经净化后用电积的方法将锌从溶液中提取出来。当前，湿法炼锌在工业上占主导地位，锌总产量的 80% 来自湿法炼锌。焙烧 - 浸出 - 电积zn1. 炼锌的原料硫化矿 : 闪锌矿（ zns）、磁闪锌矿（ nzns · mfe）s等氧化矿：菱锌矿（znco 3）、硅锌矿（ znsio 4）异极矿2. 锌的生

52、产方法ni1. 炼镍原料分类？镍矿有什么特点？硫化矿、氧化矿、海底锰结核。在硫化矿中都伴生有黄铜矿、少量钴的硫化物及铂族金属。脉石中存在大量镁的化合物，难熔。2. 镍提取的主要方法有哪些？右侧3. 氧化镍矿在熔炼前为什么要进行烧结？脱 水 分解还原造渣和硫化反应4. 什么是还原硫化熔炼？将矿石中的镍、钴和部分铁还原并使其硫化为金属硫化物与炉渣分开。熔炼时焦点区温度可达1973k。5. 比较冰铜与镍锍吹炼的异同点？镍锍吹炼的最终产品不是金属镍而是ni3s2与 ni 的合金。（称为高镍锍或高冰镍）原因：得到ni 温度太高达不到。6. 镍锍吹炼作业分几个阶段？各有什么目的？分为吹炼阶段和精炼阶段。吹炼的目的是除去镍锍中大部分的硫和铁。镍锍中含有较多的金属化镍和铁，吹炼吹炼时在大部分金属铁氧化除去后，fes 才开始氧化。精炼的目的是将残留的铁和钴氧化造渣，以便提高镍锍的镍品位和得到含钴高的炉渣，有利于钴的回收。7. 硫化镍矿的火法冶金有那些方法？8. 铜镍硫化物分离的主要方法？高镍锍经破碎、焙烧、还原处理后产出粗镍阳极。焙烧的目的是使高镍锍中的硫化物氧化， 同时使铜变成可溶铜，以便浸出除去。 焙烧分沸腾焙烧和回转窑焙烧两步进行。沸腾焙烧