有色冶金概论-复习题

1、有色金属冶金概论复习题1. 简述冶金学科（冶金方法）的分类；答：1）提取冶金学：从矿石中提取金属（包括金属化合物）的生产过程称为提取冶金学。由于这些生产过程伴有化学反应，故又称为化学冶金学。它研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等各种过程及方法的原理、流程、工艺及设备，故又称为过程冶金学，中国习惯简称冶金学。即狭义的冶金学指的是提取冶金学。提取冶金方法 ：火法冶金；湿法冶金；电冶金；粉末冶金。2）物理冶金学：物理冶金学是通过成型加工的研究，制备有一定性能的金属或合金材料的学科，又称金属学。2. 几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点；答：1）火法冶金：利用高温从矿石中提取金属或其化合物的冶金过程。

2、此过程没有水溶液参加，故又称为干法冶金。火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。2）湿法冶金 湿法冶金是利用溶剂，借助于氧化、还原、中和、水解、络合等化学作用，对原料中金属进行提取和分离，得到金属或其化合物的过程，称为湿法冶金。由于大部分溶剂是水溶液，因而也叫水法冶金。水法冶金的优点是环境污染少，并且能提炼低品位的矿石，但成本较高。主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。湿法冶金在机理上属物理化学的内容，其生产步骤主要包括：浸取、分离、富集和提取。 3） 电冶金 ：利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。电冶金成为大规模工业生产的先决条件是廉价电能的大量

3、供应。电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。4） 粉末冶金：由以下几个主要工艺步骤组成：配料、压制成型、坯块烧结和后处理。对于大型的制品，为了获得均匀的密度，还需要采取等静压（各方向同时受液压）的方法成型。特点：粉末冶金在技术上和经济上有以下特点：（1）可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料，如多孔材料、复合材料等；可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能；（2）可生产高熔点金属（如钨和钼）和不互熔的合金（如钨-银合金）；（3）可大量减少产品的后续机加工量，节约金属材料，提高劳动生产率。这一点对贵重金属尤其重要；（4）粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。火法冶金大量用于钢铁材

4、料的生产，湿法冶金和电冶金主要用于有色金属（除钢铁以外的金属）的生产。许多有色合金既可以采用湿法冶金也可以采用火法冶金生产，可根据矿石品位、工程条件以及生产成本来选择。电冶金是获得高纯度金属的一种有效办法，火法冶金和湿法冶金的产品常常是作为初级产品，通过电冶金工艺进一步提纯。粉末冶金实际上是把金属原料粉制成块状金属和零件的过程，只涉及物理变化过程，是对其它冶金方法的一种补充，也可以看作是一种加工工艺。 2. 简述有色金属提取的特点；答：有色金属矿物的品位低，成分复杂；提取方法多，分火法和湿法。3. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。答：火法：（1）焙烧（氧化、还原、硫酸化、氯化、煅烧、烧结

5、焙烧）；（2）熔炼（造锍、还原、氧化、熔盐电解、反应熔炼，吹炼）；（3）精炼（氧化、氯化、硫化、电解精炼）。湿法：（1）浸出 按浸出的溶剂：碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出，等； 按浸出的方式：常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出，等。 （2）净化：水解沉淀净化、置换净化、气体还原（氧化）净化，等。 （3）沉积：置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。 5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属 Fe ( 黑 Cu (重 Mg ( 轻 Al ( 轻 Au ( 贵 Ag (贵 Pt (贵 Ti ( 稀 Co (重 Pb (重 Zn (重 Na ( 轻 K (轻 W (稀

6、Mo (稀 Ga ( 稀 Sr ( 轻 Ir (贵 Zr (稀 Pd (贵6. 金属铝、铜、金、银的主要物理化学性质？答：铝的主要物理性质(1 熔点：99.996%的纯铝熔点为933K（660）。工业纯铝的最终凝固点575。(2 沸点：铝的沸点是2467。(3 熔化热和熔化熵：铝的熔化热在933K时为1070.21 kJ/mol。熔化熵为11.5J/（mol·k）。(4 热容：铝的热容在298933K之间。(5 导热系数（或导热率）固体铝在室温下的导热系数为（2.352.37）×10-2W/（m·k）。(6 热膨胀系数：99.99%精铝凝固时的体积收缩率为6.5%

7、。(7 密度：铝的实际密度值为2.69662.6988g/cm3。(8 导电性： 高纯铝（99.995%）的电阻率在293K时为（2.622.65）×10-8·m-1。 铝的主要化学性质(1 铝同氧的反应，生成Al2O3即:2Al+1.5O2=Al2O3(2 铝在高温下能够还原金属氧化物，即:2Al+Me=Al2O3+3Me(3 铝易被碱溶液侵蚀，生成铝酸盐。铜：有两种价态(Cu+，Cu2+，2价铜离子在溶液中显蓝色； b 能生成络合物，如 Cu(NH34SO4；c 能和非金属性强的元素直接化合成二元化合物，如CuS、Cu2S、CuO、Cu2O、CuCl2等；d 铜的高导电

8、性、导热性及良好的延展性是最有价值的特性； e 铜与金银一样属于活性小的金属。但在含CO2的潮湿空气中，铜的表面会慢慢生成有毒的铜绿即铜锈Cu(OH2CO3。铜与盐酸与稀硫酸不起作用，但有氧存在时，可缓慢溶解。金的性质：金的化学稳定性很好，它不被氧化，也不被硝酸、盐酸和硫酸溶解，但能溶于王水、氨水（H2O+Cl2）、溴水（H2O+Br）、溴化氢（HBr）、碘化钾的碘溶液（KI+I2）、盐酸的氯化铁溶液（HCl+FeCl3）、酒精的碘溶液（C2H5OH+I2）、有氧或氧化剂存在时的氰化物（KCN和NaCN）溶液、高于420K温度时的氯（Cl2）、硫脱（SCN2H4）、753K温度时的乙炔（C2H

9、2）及溴加乙醚Br+(C2H52O中。金有Au+和Au3+两种化合价。AuCl3容易挥发。用铁盐和SO2等还原剂可从氯金酸HAuCl4中沉淀金。与王水作用生成的氯金酸是金电解精炼的电解液主要成分。 银的性质：银有银白色金属光泽，故称白银。银的导电性和导热性都最高。常温时银的密度为10.49 g/cm3 ，熔点961.93，沸点2210，也是不易挥发的金属，莫氏硬度2.7。银的延展性仅次于金。银有很强的吸氧性，在973时每10g银可溶解21.35cm3的O2，相当于银体积的20倍。 银不与水作用，常温下也不氧化，加热时则氧化成氧化银，但到400时又明显分解。银不溶于盐酸和醋酸中；难溶于浓硝酸和稀

10、硫酸中，但易溶于稀硝酸、浓热硫酸、氰化钾、氰化钠和有氧化剂存在的硫脲中。有少量硫酸铁存在的浓硫酸也能溶解银。7. 解释下列术语水溶液电解：在电解质水溶液中进行的电解。特点是温度不高于100。熔盐电解；以氧化物、氟化物或卤化物为电解质所进行的电解。特点是温度高于100。电解精炼；在直流电的作用下，阳极不断溶解，阴极不断析出，杂质被留在溶液中的电化学过程。铅冰铜；以铁硫化物与铅硫化物为主要组元的的融合体。还原熔炼；在高温下，在还原气氛下所进行的熔炼。氧化精炼；在高温下，通入空气使杂质氧化成氧化物造渣除去的过程。电流效率；在直流电点解时，阴极上实际析出的物质量与理论析出量之比的百分数。造锍熔炼；在一

11、台高温冶金设备中，含有硫的炉料以及燃料和熔剂，在和氧的反应过程中，生成含二氧化硫的烟气、氧化物融合体的炉渣、以及金属硫化物的融合体的冰铜的过程。 置换沉积；用电极电位较负的物质把电极电位较正的物质从其水溶液中置换出来的过程。浸出液净化；在浸出过程中少量杂质也被浸出进入溶液，为从溶液中回收的有价物质更纯，必须把溶液中的杂质先行除去的步骤。硫酸化焙烧；在较高的温度下，鼓入空气，使炉料中硫化物氧化生成硫酸盐的过程。冰铜：铜硫化物和铁硫化物的融合体。锍：金属硫化物的融合体，主要成分为铁、硫和其他金属。粗铜：含杂质比较高的铜，一般品位在98%99.5%。镍冰铜：硫化镍与硫化铁的融合体。8当今铜的主要消费

12、领域是哪些？答：电气工业，建筑工业，运输交通工业，机械和设备，家用及其他9试从资源综合利用和生产过程对环境的友好两方面，分析火法炼铜和湿法炼铜的主要优缺点。答：火法流程最大的优点是适应性广，对各种不同的铜矿均能处理，特别是对一船硫化矿和富氧化矿很适用。湿法炼铜是在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸出。然后从浸出液中除去各种杂质，再将铜从浸出液中沉淀出来。当前世界上铜产量约有15由该法制得。对氧化铜矿和自然铜矿，大多数可用溶剂直接浸出；而硫化铜矿则一般先经焙烧，然后溶浸。 湿法冶金具有环境污染少，能处理低品位矿或多金属复杂矿等特点10造锍熔炼过程中Fe3O4有何危害？生产实践中采用哪些有效措

13、施抑制Fe3O4的形成？11酸性炉渣和碱性炉渣各有何特点？12闪速炉造锍熔炼对入炉铜精矿为何要预先进行干燥？13闪速熔炼过程要达到自热，生产上采用哪些措施来保证？奥托昆普闪速熔炼是采用富氧空气或7231273K的热风作为氧化气体。在反应塔顶部设置了下喷型精矿喷嘴。干燥的精矿和熔剂与富氧空气或热风高速喷入反应塔内，在塔内呈悬浮状态。物料在向下运动过程中，与气流中的氧发生氧化反应，放出大量的热，使反应塔中的温度维持在1673K以上。在高温下物料迅速反应(23s，产生的熔体沉降到沉淀池内，完成造冰铜和造渣反应，并进行澄清分离。印柯闪速熔炼是利用工业氧气(含氧95%97%将干铜精矿、黄铁矿和熔剂从设在

14、炉子两端的精矿喷嘴水平地喷入炉内熔池上方空间，炉料在空间内处于悬浮状态发生氧化反应，放出大量的热，使反应过程自热进行。熔炼过程炉内就形成了两个区域即熔化带和贫化带。熔炼结果产出冰铜、炉渣和含80%SO2的烟气。14熔池熔炼产出的炉渣为何含铜较高？15铜锍的吹炼过程为何能分为两个周期？ 16在吹炼过程中Fe3O4 有何危害？怎样抑制其形成？17吹炼过程中铁、硫之外的其它杂质行为如何？18如果炉渣中含有较多以Cu2O形态存在的铜，用哪种贫化方法处理更有效？19简述粗铜火法精炼的过程原理。20火法精炼过程中为什么镍较难除去？难除去的Ni、As和Sb等杂质。Ni: NiO + Fe2O3 NiO

15、83;Fe2O3 造渣，因有少量As、Sb，可生成镍云母(6Cu2O·8NiO·2As2O3、6Cu2O·8NiO·2Sb2O3 ，这是这些杂质难除去的主要原因。21精炼过程中有一还原作业，目的是什么？过还原有什么不利影响？22铜电解精炼和铜电积，两者的电极反应有什么差别？23. 铜电解精炼过程的原理，它是如何把杂质除去的，指出杂质的去向？24生产上采用哪些有效措施降低电解过程的电耗？25砷、锑、秘杂质在铜电解过程中有哪些危害？26湿法炼铜有那些主要方法？适合用于处理那些物料？27细菌在浸出时作用是什么？ 28. 分析比较高炉炼铁和鼓风炉熔炼冰铜过程的异同？29. 影响铜电解电流效率的因素？30. 生产氧化铝的原料有几种？铝土矿的类型有那几种？我国主要是那种矿物？ 31. 碱法生产氧化铝的方法有那几类？它们的优缺点是什么？32. 铝酸钠溶液是氧化铝生产过程中那道工序的产物？它组成以什么表示？什么叫摩尔比？它代表溶液的什么重要特征？33. 烧结法生产氧化铝过程中铝酸钠溶液脱硅的目的与方法