有色冶金概論-復(fù)習(xí)題

1、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；答：1）提取冶金學(xué)：從礦石中提取金屬（包括金屬化合物）的生產(chǎn)過程稱為提取冶金學(xué)。由于這些生產(chǎn)過程伴有化學(xué)反應(yīng)，故又稱為化學(xué)冶金學(xué)。它研究火法冶煉、濕法提取或電化學(xué)沉積等各種過程及方法的原理、流程、工藝及設(shè)備，故又稱為過程冶金學(xué)，中國習(xí)慣簡稱冶金學(xué)。即狹義的冶金學(xué)指的是提取冶金學(xué)。提取冶金方法 ：火法冶金；濕法冶金；電冶金；粉末冶金。2）物理冶金學(xué)：物理冶金學(xué)是通過成型加工的研究，制備有一定性能的金屬或合金材料的學(xué)科，又稱金屬學(xué)。2. 幾種典型提煉冶金方法的一般流程及特點；答：1）火法冶金：利用高溫從礦石中提取金屬或其化合物的冶金過程。

2、此過程沒有水溶液參加，故又稱為干法冶金。火法冶金的工藝流程一般分為礦石準(zhǔn)備、冶煉、精煉3個步驟。2）濕法冶金 濕法冶金是利用溶劑，借助于氧化、還原、中和、水解、絡(luò)合等化學(xué)作用，對原料中金屬進(jìn)行提取和分離，得到金屬或其化合物的過程，稱為濕法冶金。由于大部分溶劑是水溶液，因而也叫水法冶金。水法冶金的優(yōu)點是環(huán)境污染少，并且能提煉低品位的礦石，但成本較高。主要用于生產(chǎn)鋅、氧化鋁、氧化鈾及一些稀有金屬。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。 3） 電冶金 ：利用電能從礦石或其他原料中提取、回收和精煉金屬的冶金過程。電冶金成為大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的先決條件是廉價電能的大量

3、供應(yīng)。電冶金包括電爐冶煉、熔鹽電解和水溶液電解等。4） 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（各方向同時受液壓）的方法成型。特點：粉末冶金在技術(shù)上和經(jīng)濟上有以下特點：（1）可生產(chǎn)普通熔煉方法無法生產(chǎn)的特殊性能材料，如多孔材料、復(fù)合材料等；可避免成分偏析、保證合金具有均勻的組織和穩(wěn)定的性能；（2）可生產(chǎn)高熔點金屬（如鎢和鉬）和不互熔的合金（如鎢-銀合金）；（3）可大量減少產(chǎn)品的后續(xù)機加工量，節(jié)約金屬材料，提高勞動生產(chǎn)率。這一點對貴重金屬尤其重要；（4）粉末冶金零件的缺點是塑性和韌性較差?；鸱ㄒ苯鸫罅坑糜阡撹F材

4、料的生產(chǎn)，濕法冶金和電冶金主要用于有色金屬（除鋼鐵以外的金屬）的生產(chǎn)。許多有色合金既可以采用濕法冶金也可以采用火法冶金生產(chǎn)，可根據(jù)礦石品位、工程條件以及生產(chǎn)成本來選擇。電冶金是獲得高純度金屬的一種有效辦法，火法冶金和濕法冶金的產(chǎn)品常常是作為初級產(chǎn)品，通過電冶金工藝進(jìn)一步提純。粉末冶金實際上是把金屬原料粉制成塊狀金屬和零件的過程，只涉及物理變化過程，是對其它冶金方法的一種補充，也可以看作是一種加工工藝。 2. 簡述有色金屬提取的特點；答：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。3. 簡述有色金屬火法、濕法提取工藝的分類。答：火法：（1）焙燒（氧化、還原、硫酸化、氯化、煅燒、燒結(jié)

5、焙燒）；（2）熔煉（造锍、還原、氧化、熔鹽電解、反應(yīng)熔煉，吹煉）；（3）精煉（氧化、氯化、硫化、電解精煉）。濕法：（1）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。 （2）凈化：水解沉淀凈化、置換凈化、氣體還原（氧化）凈化，等。 （3）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 Fe ( 黑 Cu (重 Mg ( 輕 Al ( 輕 Au ( 貴 Ag (貴 Pt (貴 Ti ( 稀 Co (重 Pb (重 Zn (重 Na ( 輕 K (輕 W (稀

6、Mo (稀 Ga ( 稀 Sr ( 輕 Ir (貴 Zr (稀 Pd (貴6. 金屬鋁、銅、金、銀的主要物理化學(xué)性質(zhì)？答：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/（mol·k）。(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/（m·k）。(6 熱膨脹系數(shù)：99.99%精鋁凝固時的體積收縮率為6.5%

7、。(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293K時為（2.622.65）×10-8·m-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。銅：有兩種價態(tài)(Cu+，Cu2+，2價銅離子在溶液中顯藍(lán)色； b 能生成絡(luò)合物，如 Cu(NH34SO4；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

8、性、導(dǎo)熱性及良好的延展性是最有價值的特性； 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(OH2CO3。銅與鹽酸與稀硫酸不起作用，但有氧存在時，可緩慢溶解。金的性質(zhì)：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（C2H

9、2）及溴加乙醚Br+(C2H52O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。與王水作用生成的氯金酸是金電解精煉的電解液主要成分。 銀的性質(zhì)：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。 銀不與水作用，常溫下也不氧化，加熱時則氧化成氧化銀，但到400時又明顯分解。銀不溶于鹽酸和醋酸中；難溶于濃硝酸和稀

10、硫酸中，但易溶于稀硝酸、濃熱硫酸、氰化鉀、氰化鈉和有氧化劑存在的硫脲中。有少量硫酸鐵存在的濃硫酸也能溶解銀。7. 解釋下列術(shù)語水溶液電解：在電解質(zhì)水溶液中進(jìn)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(jìn)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，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(jìn)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?jǐn)?shù)。造锍熔煉；在一

11、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(fù)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(jìn)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)先行除去的步驟。硫酸化焙燒；在較高的溫度下，鼓入空氣，使?fàn)t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

12、領(lǐng)域是哪些？答：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9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煉銅的主要優(yōu)缺點。答：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。 濕法冶金具有環(huán)境污染少，能處理低品位礦或多金屬復(fù)雜礦等特點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

13、施抑制Fe3O4的形成？11酸性爐渣和堿性爐渣各有何特點？12閃速爐造锍熔煉對入爐銅精礦為何要預(yù)先進(jìn)行干燥？13閃速熔煉過程要達(dá)到自熱，生產(chǎn)上采用哪些措施來保證？奧托昆普閃速熔煉是采用富氧空氣或7231273K的熱風(fēng)作為氧化氣體。在反應(yīng)塔頂部設(shè)置了下噴型精礦噴嘴。干燥的精礦和熔劑與富氧空氣或熱風(fēng)高速噴入反應(yīng)塔內(nèi)，在塔內(nèi)呈懸浮狀態(tài)。物料在向下運動過程中，與氣流中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱，使反應(yīng)塔中的溫度維持在1673K以上。在高溫下物料迅速反應(yīng)(23s，產(chǎn)生的熔體沉降到沉淀池內(nèi)，完成造冰銅和造渣反應(yīng)，并進(jìn)行澄清分離。印柯閃速熔煉是利用工業(yè)氧氣(含氧95%97%將干銅精礦、黃鐵礦和熔劑從設(shè)在

14、爐子兩端的精礦噴嘴水平地噴入爐內(nèi)熔池上方空間，爐料在空間內(nèi)處于懸浮狀態(tài)發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的熱，使反應(yīng)過程自熱進(jìn)行。熔煉過程爐內(nèi)就形成了兩個區(qū)域即熔化帶和貧化帶。熔煉結(jié)果產(chǎn)出冰銅、爐渣和含80%SO2的煙氣。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？17吹煉過程中鐵、硫之外的其它雜質(zhì)行為如何？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？19簡述粗銅火法精煉的過程原理。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: NiO + Fe2O3 NiO

15、83;Fe2O3 造渣，因有少量As、Sb，可生成鎳云母(6Cu2O·8NiO·2As2O3、6Cu2O·8NiO·2Sb2O3 ，這是這些雜質(zhì)難除去的主要原因。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？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？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？26濕法煉銅有那些主要方法？適合用于處理那些物料？27細(xì)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？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？ 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