有色金屬冶金概論復(fù)-習(xí)題(共10頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上有色金屬冶金概論復(fù)習(xí)題1. 簡述冶金學(xué)科（冶金方法）的分類；提取冶金學(xué)（Extractive metallurgy）物理冶金學(xué)（Physical metallurgy）。2. 幾種典型提煉冶金方法的一般流程及特點 火法冶金 火法冶金的工藝流程一般分為礦石準備、冶煉、精煉3個步驟特點： 濕法冶金濕法冶金在機理上屬物理化學(xué)的內(nèi)容，其生產(chǎn)步驟主要包括：浸取、分離、富集和提取特點： 電冶金電冶金包括電爐冶煉、熔鹽電解和水溶液電解等特點： 粉末冶金粉末冶金由以下幾個主要工藝步驟組成：配料、壓制成型、坯塊燒結(jié)和后處理。對于大型的制品，為了獲得均勻的密度，還需要采取等靜壓（各方向同

2、時受液壓）的方法成型特點：3. 簡述有色金屬提取的特點有色金屬礦物的品位低，成分復(fù)雜。提取方法多，分火法和濕法。4. 簡述有色金屬火法、濕法提取工藝的分類?；鸱ǎ?焙燒（氧化、還原、硫酸化、氯化、煅燒、燒結(jié)焙燒）； 熔煉（造锍、還原、氧化、熔鹽電解、反應(yīng)熔煉，吹煉）； 精煉（氧化、氯化、硫化、電解精煉）。濕法： 浸出：按浸出的溶劑：堿浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出，等；按浸出的方式：常壓浸出、加壓浸出、槽浸、堆浸、就地浸出，等。 凈化：水解沉淀凈化、置換凈化、氣體還原（氧化）凈化，等。 沉積：置換沉積、電解沉積、氣體還原沉積。5. 判斷下列金屬那些屬于稀有金屬、輕金屬、重有色金屬及貴金屬

3、 重金屬，一般是指密度在4.5 （或5）gcm-3以上的金屬，過渡元素大都屬于重金屬。主要有11種：銅Cu、鉛Pb、鋅Zn、鎳Ni、錫Sn、鈷Co、砷As、鉍Bi、銻Sb、鎘Cd、汞Hg輕金屬，密度在4.5 （或5） gcm-3以下的金屬叫輕金屬，周期系中第A、A族均為輕金屬，主要有7種：鋁Al、鎂Mg、鉀K、鈉Na、鈣Ca、鍶Sr、鋇Ba；貴金屬，通常是指金、銀和鉑族元素。這些金屬在地殼中含量較少，不易開采，價格較貴，所以叫貴金屬。這些金屬對氧和其他試劑較穩(wěn)定，金、銀常用來制造裝飾品和硬幣。主要有8種：銀Ag、金Au、鉑Pt、銥Ir、鋨Os、錸Re、銠Rd、鈀Pd；6. 金屬鋁、銅、金、銀的

4、主要物理化學(xué)性質(zhì)？銅的性質(zhì)：鋁的主要物理性質(zhì)：(1) 熔點：99.996%的純鋁熔點為933K（660）。工業(yè)純鋁的最終凝固點575。(2) 沸點：鋁的沸點是2467。(3) 熔化熱和熔化熵：鋁的熔化熱在933K時為1070.21 kJ/mol。熔化熵為11.5J/（molk）。(4) 熱容：鋁的熱容在298933K之間(5) 導(dǎo)熱系數(shù)（或?qū)崧剩┕腆w鋁在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)為（2.352.37）10-2W/（mk）。(6) 熱膨脹系數(shù)99.99%精鋁凝固時的體積收縮率為6.5%。(7) 密度鋁的實際密度值為2.69662.6988g/cm3。(8) 導(dǎo)電性高純鋁（99.995%）的電阻率在293

5、K時為（2.622.65）10-8m-1。鋁的主要化學(xué)性質(zhì)(1) 鋁同氧的反應(yīng)，生成Al2O3即 2Al+1.5O2=Al2O3(2) 鋁在高溫下能夠還原金屬氧化物，即: 2Al+Me=Al2O3+3Me(3) 鋁易被堿溶液侵蝕，生成鋁酸鹽。從銅的原子結(jié)構(gòu)來看，銅具有d組元素的通性，所以只能失去電子，不會和電子結(jié)合。從而有以下特點： a) 有兩種價態(tài)(Cu+，Cu2+)，2價銅離子在溶液中顯藍色； b) 能生成絡(luò)合物，如 Cu(NH3)4SO4； c) 能和非金屬性強的元素直接化合成二元化合物，如CuS、Cu2S、CuO、Cu2O、CuCl2等； d) 銅的高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及良好的延展性是最有

6、價值的特性； e) 銅與金銀一樣屬于活性小的金屬。但在含CO2的潮濕空氣中，銅的表面會慢慢生成有毒的銅綠即銅銹Cu(OH)2CO3。銅與鹽酸與稀硫酸不起作用，但有氧存在時，可緩慢溶解。金的化學(xué)穩(wěn)定性很好，它不被氧化，也不被硝酸、鹽酸和硫酸溶解，但能溶于王水、氨水（H2O+Cl2）、溴水（H2O+Br）、溴化氫（HBr）、碘化鉀的碘溶液（KI+I2）、鹽酸的氯化鐵溶液（HCl+FeCl3）、酒精的碘溶液（C2H5OH+I2）、有氧或氧化劑存在時的氰化物（KCN和NaCN）溶液、高于420K溫度時的氯（Cl2）、硫脫（SCN2H4）、753K溫度時的乙炔（C2H2）及溴加乙醚Br+(C2H5)2O

7、中。金有Au+和Au3+兩種化合價。AuCl3容易揮發(fā)。用鐵鹽和SO2等還原劑可從氯金酸HAuCl4中沉淀金。銀有銀白色金屬光澤，故稱白銀。銀的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都最高。常溫時銀的密度為10.49 g/cm3 ，熔點961.93，沸點2210，也是不易揮發(fā)的金屬，莫氏硬度2.7。銀的延展性僅次于金。銀有很強的吸氧性，在973時每10g銀可溶解21.35cm3的O2，相當(dāng)于銀體積的20倍。7. 解釋下列術(shù)語水溶液電解；在電解質(zhì)水溶液中進行的電解。特點是溫度不高于100。熔鹽電解；以氧化物、氟化物或鹵化物為電解質(zhì)所進行的電解。特點是溫度高于100。電解精煉；在直流電的作用下，陽極不斷溶解，陰極不斷析出

8、，雜質(zhì)被留在溶液中的電化學(xué)過程。鉛冰銅；以鐵硫化物與鉛硫化物為主要組元的的融合體。還原熔煉；在高溫下，在還原氣氛下所進行的熔煉。氧化精煉；在高溫下，通入空氣使雜質(zhì)氧化成氧化物造渣除去的過程。電流效率；在直流電點解時，陰極上實際析出的物質(zhì)量與理論析出量之比的百分數(shù)。造锍熔煉；在一臺高溫冶金設(shè)備中，含有硫的爐料以及燃料和熔劑，在和氧的反應(yīng)過程中，生成含二氧化硫的煙氣、氧化物融合體的爐渣、以及金屬硫化物的融合體的冰銅的過程。 置換沉積；用電極電位較負的物質(zhì)把電極電位較正的物質(zhì)從其水溶液中置換出來的過程。浸出液凈化；在浸出過程中少量雜質(zhì)也被浸出進入溶液，為從溶液中回收的有價物質(zhì)更純，必須把溶液中的雜質(zhì)

9、先行除去的步驟。硫酸化焙燒；在較高的溫度下，鼓入空氣，使爐料中硫化物氧化生成硫酸鹽的過程。冰銅：銅硫化物和鐵硫化物的融合體。锍：金屬硫化物的融合體，主要成分為鐵、硫和其他金屬。粗銅：含雜質(zhì)比較高的銅，一般品位在98%99.5%。鎳冰銅：硫化鎳與硫化鐵的融合體。8當(dāng)今銅的主要消費領(lǐng)域是哪些？表2-1 銅在各部門應(yīng)用中所占的百分比（）部門年份198019902003電氣工業(yè)建筑工業(yè)運輸交通工業(yè)機械和設(shè)備家用及其他49.313.7 9.719.3 7.848.216.2 6.620.6 8.42637111511合計1001001009試從資源綜合利用和生產(chǎn)過程對環(huán)境的友好兩方面，分析火法煉銅和濕法

10、煉銅的主要優(yōu)缺點。火法流程最大的優(yōu)點是適應(yīng)性廣，對各種不同的銅礦均能處理，特別是對一船硫化礦和富氧化礦很適用。濕法煉銅是在常溫、常壓或高壓下用溶劑使銅從礦石中浸出。然后從浸出液中除去各種雜質(zhì)，再將銅從浸出液中沉淀出來。當(dāng)前世界上銅產(chǎn)量約有15由該法制得。對氧化銅礦和自然銅礦，大多數(shù)可用溶劑直接浸出；而硫化銅礦則一般先經(jīng)焙燒，然后溶浸。 火法煉鋼與濕法煉銅的根本差別在于濕法浸出時，只有銅和少數(shù)其他成分溶解，絕大多數(shù)的脈石成分和雜質(zhì)仍留在浸出渣中。濕法過程可在常溫下進行，不需要更多的燃料；不造渣；產(chǎn)品輸送方便；勞動條件較好；無煙害。從今后銅資源的變化情況看，銅礦日益貧化，將會遇到低品位難選復(fù)合礦處

11、理的問題更多，這會促使?jié)穹ㄒ苯鹣蚯鞍l(fā)展。然而，濕法煉銅發(fā)展至今，尚有其不足之處，諸如適用范圍還不如火法廣，一般硫化礦用廉價溶劑浸出還有困難，溶劑對設(shè)備有腐蝕，固液分離困難等，還須研究解決?？傊?，火法和濕法煉銅都各有利弊，選用哪種方法，應(yīng)根據(jù)礦物的特點，當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟情況，交通運輸情況，地理條件，氣候條件，特別是應(yīng)根據(jù)礦物特點（化學(xué)成分，物相組成，含銅量，脈石組成等）和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟條件（燃燒，水，電，耐火材料等）而定。10造锍熔煉過程中Fe3O4有何危害？生產(chǎn)實踐中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成？在造锍熔煉和冰銅吹煉時，由于Fe3O4析出，在轉(zhuǎn)爐渣口和上升煙道等部位產(chǎn)生結(jié)垢物；爐渣粘度增大和熔點升

12、高；渣含銅升高等許多問題。圖2-11表明，當(dāng)冰銅品位提高到白冰銅時，F(xiàn)e3O4的活度顯著升高。這是由于平衡氧位升高所致。所以在常規(guī)熔煉法中，產(chǎn)出冰銅的質(zhì)量分數(shù)為40%60，最高不超過70生產(chǎn)實踐中采用哪些有效措施抑制Fe3O4的形成：影響Fe3O4生成的因素有熔體溫度、pSO2、FeO和FeS等。在實際操作中熔體溫度和pSO2變化不大， FeO與爐渣中的SiO2的含量有關(guān)，F(xiàn)eS與冰銅品位有關(guān)，所以最終影響Fe3O4生成的主要因素是渣中SiO2含量和冰銅品位。11酸性爐渣和堿性爐渣各有何特點？堿性爐渣受熱熔化時，立即轉(zhuǎn)變成各種Me2+和半徑較小的硅氧絡(luò)陰離子，粘度迅速下降。在粘度溫度曲線上有明

13、顯的轉(zhuǎn)折點。當(dāng)溫度超過轉(zhuǎn)折點溫度后，曲線變得比較平緩，即溫度對粘度的影響不明顯。通過實驗，可得出堿性爐渣的粘度與溫度關(guān)系式：lg= A/T + B 或 = B0eW/RT式中 AW/R；BlgB0； W粘度活化能 酸性爐渣含SiO2 高，隨著溫度升高復(fù)雜的硅氧絡(luò)陰離子逐步離解為簡單的絡(luò)陰離子，因此粘度也逐漸降低。其粘度溫度曲線上沒有明顯的轉(zhuǎn)折點。酸性爐渣粘度與溫度關(guān)系的經(jīng)驗式如下： lg= A + BT 式中 A，B與爐渣成分有關(guān)的常數(shù)12閃速爐造锍熔煉對入爐銅精礦為何要預(yù)先進行干燥？液態(tài)冰銅遇水爆炸，其原因如下：Cu2S + 2H2O = 2Cu + 2H2 + SO2FeS + H2O =

14、 FeO + H2S3FeS + 4H2O = Fe3O4 + 3H2S + H2反應(yīng)產(chǎn)生的H2和H2S與空氣中氧反應(yīng)而引起爆炸。2H2S 3O2 2H2O(g) + 2SO22H2 + O2 =2H2O(g)13閃速熔煉過程要達到自熱，生產(chǎn)上采用哪些措施來保證？14熔池熔煉產(chǎn)出的爐渣為何含銅較高？15銅锍的吹煉過程為何能分為兩個周期？ 16在吹煉過程中Fe3O4 有何危害？怎樣抑制其形成？轉(zhuǎn)爐吹煉是一個周期性的作業(yè)，可分為兩個階段：第一階段：造渣期，主要進行FeS的氧化和造渣反應(yīng)；第二階段：造銅期，主要進行Cu2S的氧化及Cu2S和Cu2O的相互反應(yīng)，最終獲得粗銅。造渣期根據(jù)情況加入冰銅和石

15、英溶劑，并間斷地排放爐渣。造銅期無需加溶劑，不產(chǎn)出爐渣。17吹煉過程中鐵、硫之外的其它雜質(zhì)行為如何？煉銅原料中除了銅、鐵和硫外，還含有鉛、鋅、鎳、鈷、硒、碲、砷、銻、金、銀和鉑族金屬等。其中貴金屬最終幾乎都富集在金屬銅相中，從電解精煉陽極泥中加以回收。其他元素在熔煉過程中不同程度地被氧化進入氣相，或者以氧化物形態(tài)進入渣相。其中Zn大部分氧化進入渣相，Ni、Pb、Co大都以硫化物形態(tài)進入冰銅相，大部分的Sb、Bi和Ag也進入冰銅相，As大部分進入氣相中。18如果爐渣中含有較多以Cu2O形態(tài)存在的銅，用哪種貧化方法處理更有效？目前閃速熔煉貧化爐渣的方法主要有選礦法和電爐貧化法兩種。其中選礦法是將爐

16、渣(閃速爐渣和轉(zhuǎn)爐渣)注入6090t的鑄坑中，經(jīng)810h緩冷，便會析出溶于渣中的硫化物，并聚結(jié)成大粒。然后將凝固的爐渣磨細，粒度小于0.06mm的達90%以上，送到浮選車間。浮選產(chǎn)出含銅20%的渣精礦和含銅0.3%的尾礦。 電爐貧化法是利用電爐高溫(爐渣溫度15231573K)過熱澄清，并加入還原劑和硫化劑，使渣中的Fe3O4還原成FeO，并且使渣中的Cu2O被硫化，產(chǎn)出低品位的锍。貧化后的渣含銅為0.50.6%。19簡述粗銅火法精煉的過程原理。 2.6.2 P170氧化過程銅中有害雜質(zhì)的除去還原過程銅中氧的排除20火法精煉過程中為什么鎳較難除去？難除去的Ni、As和Sb等雜質(zhì)。 Ni: Ni

17、O + Fe2O3 NiOFe2O3 造渣，因有少量As、Sb，可生成鎳云母(6Cu2O8NiO2As2O3、6Cu2O8NiO2Sb2O3) ，這是這些雜質(zhì)難除去的主要原因。加入Na2CO3可破壞鎳云母，最終銅陽極板含鎳小于0.6%，滿足電解精煉的要求。21精煉過程中有一還原作業(yè)，目的是什么？過還原有什么不利影響？還原過程是將銅液中含有的Cu2O用還原劑脫除的過程。常用的還原劑有重油、天然氣和液化石油氣等。用重油還原時，高溫下重油中的有機物先分解為H2、CO和甲烷等。其反應(yīng)如下：Cu2O + H2 = 2Cu + H2OCu2O + CO = 2Cu + CO24Cu2O + CH4 = 8

18、Cu + CO2 +2H2O用H2還原Cu2O時，當(dāng)Cu2O飽和的狀態(tài)下，可見，混合氣體中只要有極少的H2，就可以去還原Cu2O。銅水對氫的溶解能力較強。銅溶液中含氫量過多，鑄成的陽極板產(chǎn)生氣孔，對電解不利。22銅電解精煉和銅電積，兩者的電極反應(yīng)有什么差別？23. 銅電解精煉過程的原理，它是如何把雜質(zhì)除去的，指出雜質(zhì)的去向？按電解時的行為，陽極上的雜質(zhì)可分為四類：第一類：正電性金屬和以化合物形態(tài)存在的元素。Au、Ag和鉑族金屬為正電性金屬，進入陽極泥。少量的Ag以Ag2SO4的形式溶解于電解液中，當(dāng)有少量Cl存在時，形成AgCl進入陽極泥。O、S、Se和Te以Cu2S、Cu2O、Cu2Te、C

19、u2Se、AgSe和AgTe的形態(tài)進入陽極泥中。第二類：在電解液中形成不溶性化合物的Pb和Sn。Pb在溶解時形成PbSO4沉淀，并可進一步氧化成PbO2覆蓋在陽極上，使槽電壓升高。Sn進入電解液后氧化成四價，四價的硫酸錫易水解成堿式硫酸錫進入陽極泥中。 SnSO4 + 1/2O2 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + H2O Sn(SO4)2 + 2H2O = Sn(OH)2SO4 + H2SO4Sn(OH)2SO4沉淀時可吸附As、Sb的化合物，有利于電解，但過多會粘附在陰極上，降低陰極質(zhì)量。第三類：負電性金屬Ni、Fe、Zn。Fe和Zn溶于電解液中，Ni可電化學(xué)溶解于電解液中，但有一些

20、不溶性化合物如NiO和鎳云母等，易在陽極表面形成不溶性的薄膜，使槽電壓升高，甚至?xí)痍枠O鈍化。第四類：電位與銅相近的As、Sb和Bi。電解時它們可在陰極上放電析出。它們還易形成SbAsO4和BiAsO4等漂浮陽極泥，機械地粘附在陰極上，影響陰極質(zhì)量。其中Sb進入陰極的量比As多，所以危害比As大。24生產(chǎn)上采用哪些有效措施降低電解過程的電耗？25砷、銻、秘雜質(zhì)在銅電解過程中有哪些危害？電位與銅相近的As、Sb和Bi。電解時它們可在陰極上放電析出。它們還易形成SbAsO4和BiAsO4等漂浮陽極泥，機械地粘附在陰極上，影響陰極質(zhì)量。其中Sb進入陰極的量比As多，所以危害比As大。26濕法煉銅有

21、那些主要方法？適合用于處理那些物料？1. 焙燒浸出電積法 此法是目前世界上應(yīng)用最廣的濕法煉銅方法。2. 細菌浸出法 主要處理低品位難選復(fù)合礦和廢礦。3. 高壓氨浸法在高溫、高氧壓和高氨壓下，使Cu、Ni、Co等有價金屬以絡(luò)合物形態(tài)進入溶液，鐵以氫氧化物進入渣。此法適于處理Cu-Ni-Co或Ni-Co礦。27細菌在浸出時作用是什么？ 28. 分析比較高爐煉鐵和鼓風(fēng)爐熔煉冰銅過程的異同？29. 影響銅電解電流效率的因素？電流效率： 一般銅電解的電流效率為9298%。影響電流效率的因素主要有：漏電、陰陽極短路、陰極銅被空氣氧化和Fe2+的氧化和Fe3+的還原等。電能消耗與槽電壓、電流效率的關(guān)系如下：

22、(W的計算公式)30. 生產(chǎn)氧化鋁的原料有幾種？鋁土礦的類型有那幾種？我國主要是那種礦物？ 鋁土礦按其含有的氧化鋁水合物的類型可分為：三水鋁石型鋁土礦；一水軟鋁石型鋁土礦；一水硬鋁石型鋁土礦混合型鋁土礦。我國鋁土礦資源豐富，儲量大；高鋁、高硅、低鐵；鋁硅比較低，中、低品位鋁土礦居多；多數(shù)鋁土礦是一水硬鋁石型鋁土礦。31. 堿法生產(chǎn)氧化鋁的方法有那幾類？它們的優(yōu)缺點是什么？32. 鋁酸鈉溶液是氧化鋁生產(chǎn)過程中那道工序的產(chǎn)物？它組成以什么表示？什么叫摩爾比？它代表溶液的什么重要特征？33. 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過程中鋁酸鈉溶液脫硅的目的與方法？34. 拜爾法生產(chǎn)氧化鋁的主要工序是是么？各工序的主要原理

23、？P220主要工序原礦漿制備高壓溶出赤泥分離、洗滌晶種分解氫氧化鋁分離、洗滌氫氧化鋁焙燒35. 簡述拜耳法生產(chǎn)溶出過程中結(jié)疤的分類及危害拜耳法過程結(jié)疤可分為四大類：（1）因溶液分解而產(chǎn)生，以Al（OH）3為主，主要在赤泥分離沉降槽、赤泥洗滌沉降糟、分解槽等設(shè)備的器壁上生成。視條件不同，可以是三水鋁石、拜耳石、諾爾石，一水軟鋁石及膠體。（2）由溶液脫硅以及鋁土礦與溶液間反應(yīng)而產(chǎn)生。如鈉硅渣，水化石榴石等。此類結(jié)疤主要是在礦漿預(yù)熱，溶出過程及母液蒸發(fā)過程中出現(xiàn)。其結(jié)晶形態(tài)與溫度、溶液組成、時間等多種因素有關(guān)。（3）因鋁土礦中含鈦礦物在拜耳法高溫溶出過程中與添加劑及溶液反應(yīng)而生成。主要成份為鈦酸鈣CaOTiO2和羥基鈦酸鈣CaTi2 O4(OH)2。這類結(jié)疤主要在高溫區(qū)生成。（4）除上述三種以外的結(jié)疤成分，如一水硬鋁石、鐵礦物、磷酸鹽、含鎂礦物、氟化物及草酸鹽等。這類結(jié)疤相對較少。結(jié)疤的實際礦物組成則更復(fù)雜，如在鈣鈦礦的結(jié)疤中含有相當(dāng)量的鋯、鈮和釔。結(jié)疤危害在氧化鋁生產(chǎn)過程中，結(jié)疤形成和危害比較復(fù)雜。對氧化鋁生產(chǎn)帶來的危害主要是使熱交換設(shè)備的傳熱系數(shù)下降，能耗升高，造成生產(chǎn)成本增加。當(dāng)加熱面的結(jié)疤厚達1 m