冶金概論復(fù)習(xí)思考題----與答案-2014

1、·平時(shí)作業(yè)題目1、 現(xiàn)代工業(yè)習(xí)慣上如何將金屬分類？ 金屬一般可以分為黑色金屬和有色金屬。黑色金屬是指鐵、錳、鉻三種金屬，它們的單質(zhì)為銀白色，而不是黑色。之所以稱它們黑色金屬是由于它們和它們的合常有灰黑色的氧化物。金表面有色金屬是指黑色金屬以外的金屬，其中除少數(shù)有顏色外（銅為紫紅色、金為黃色），大多數(shù)為銀白色，有色金屬有60多種，又可分為九大類：(1)重金屬：銅、鉛、鋅等。(2)輕金屬：鋁、鎂等。(3)輕稀有金屬：鋰、鈹?shù)取?4)難熔稀有金屬：鎢、鈦、釩等。(5)稀散金屬：鎵、鍺等。(6)稀土金屬：鈧、釔及鑭系元素等。(7)放射性金屬：鐳、錒等。(8)貴金屬：金、銀、鉑等。2、 目前冶

2、金方法大體可歸結(jié)為哪幾類？按研究領(lǐng)域分：提取冶金學(xué)和物理冶金學(xué)，其中提取冶金學(xué)暗鎖冶煉金屬可分為有色冶金和鋼鐵冶金按冶金工藝過程不同分為：濕法冶金，火法冶金和電冶金.電冶金是利用提取金屬的方法。根據(jù)利用電能效應(yīng)的不同，電冶金又分為電熱冶金和電化冶金。有色金屬冶金一般是濕法冶金，粉末冶金，鋼鐵等黑色金屬一般是火法冶金3、 成礦作用可分為哪幾類？a內(nèi)生成礦作用 b.外生成礦作用 c.變質(zhì)成礦作用4、 礦石品位的基本概念。礦石中有用組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。大多數(shù)礦石是以其中金屬元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，也有一起種的氧化物等質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的。貴金屬的品味一般以g/t表示。5、 選礦的基本概念。 選礦是利用礦物的物理或

3、物理化學(xué)性質(zhì)的差異，借助各種選礦設(shè)備將礦石中的有用礦物和脈石礦物分離，并達(dá)到使有用礦物相對(duì)富集的過程。6、 燒結(jié)廠的主要任務(wù)。 燒結(jié)廠的主要任務(wù)是將粉狀鐵礦石（包括富粉礦、精礦粉等）和鋼鐵廠二次含鐵粉塵，通過燒結(jié)機(jī)的燒結(jié)過程，加工成粒度符合高爐要求的人造富塊礦燒結(jié)礦。7、 現(xiàn)在大量采用的選煤方法是什么？根據(jù)密度不同進(jìn)行分選的重力選煤，包括跳汰選煤，重介質(zhì)選煤；按表面性質(zhì)不同的浮游選煤。8、 焦?fàn)t的大小是如何表示的？焦炭的生產(chǎn)工序是什么？焦?fàn)t的大小可以按照燃燒室的立火道數(shù)量的多少來劃分，一般大型焦?fàn)t的燃燒室有26-32個(gè)立火道，中小型焦?fàn)t僅為12-16個(gè)。焦炭的生產(chǎn)工序: 煉焦煤料的制備 煉焦生

4、產(chǎn) 焦炭處理 熄焦 涼焦 篩焦 貯焦 整粒9、 煉焦的三班操作是什么？焦?fàn)t的生產(chǎn)操作，即焦?fàn)t的三班生產(chǎn)。它包括裝煤、推焦、熄焦和篩焦四道主要工序10、 焦?fàn)t煤氣和高爐煤氣的區(qū)別。 高爐煤氣是高爐生產(chǎn)的副產(chǎn)品，由于高爐使用焦炭生產(chǎn)，co含量高，熱值高。焦?fàn)t煤氣是煤煉焦炭時(shí)的副產(chǎn)品，co含量稍低，熱值稍低,硫化物高。贊同11、 目前大中型高爐煉鐵的爐料結(jié)構(gòu)如何？高爐煉鐵的主要原料及產(chǎn)品是什么？焦炭在煉鐵過程中的作用。原料：1，鐵礦石；2，燃燒，3，鼓風(fēng)產(chǎn)品：鐵水，高爐煤氣，高爐渣作用、爐料的骨架作用：支撐爐內(nèi)料柱，提供爐料的透氣性;、提供冶煉能量：與氧氣燃燒放熱，占煉鐵總熱量的58%;、鐵礦石的還

5、原劑：碳和碳與氧反應(yīng)生成的CO;、對(duì)最初生成的鐵進(jìn)行滲碳，生鐵中含碳量為2.2-6.0%;、填充爐缸作用：活躍爐缸，提高爐缸的空間系數(shù)，使高爐休風(fēng)后易恢復(fù)爐況。12、 對(duì)現(xiàn)代高爐煉鐵來說，熱風(fēng)爐的主要作用。對(duì)鼓風(fēng)進(jìn)行換熱，使溫度提高到1100至1300攝氏度1：高溫鼓風(fēng)，增加鼓入高爐中空氣的溫度，可以減少焦炭的消耗，增加生鐵產(chǎn)量2：調(diào)濕鼓風(fēng)，在鼓入高爐中的熱風(fēng)中添加較多量的水蒸氣用于分解吸熱3：氧氣富化古風(fēng)：用于增加產(chǎn)量4:輔助燃料的噴入13、 一座日產(chǎn)1萬噸生鐵的高爐，其每天的物料衡算情況如何？1萬噸生鐵的高爐，每天需要消耗鐵礦石約 1.6×104t 噸、焦炭約 3000 t、煤粉

6、約 2000 t，產(chǎn)生爐渣 3000 t 左右，每天要將 1.5×107m3 左右的空氣由鼓風(fēng)機(jī)加壓至0.4 MPa 左右鼓入爐內(nèi)，從爐頂放出約 1.9×107 m3 左右高爐煤氣14、 鋼與鐵的主要區(qū)別。純鐵的熔點(diǎn)是多少？鐵的含碳量2%4.3%,鋼的含碳量0.03%2%。純鐵的熔點(diǎn)是1535°C。15、 高爐內(nèi)型如何劃分。從下到上依次是：爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉16、 鐵的直接還原度與間接還原度。直接還原度：是指以直接還原方式得到的金屬鐵量與還原反應(yīng)得到的總鐵量之比Rd=通過直接還原反應(yīng)得到的鐵量/有直接間接和H2還原得到的鐵的總和間接還原：鐵的氧化物與CO

7、或H2O的過程稱為間接還原主要發(fā)生在高爐中上部的低溫區(qū)直接還原與直接還原的比較間接還原是以氣體為還原劑，是一個(gè)可逆反應(yīng)，還原劑不能全部利用，需要有一定過量的還原劑。直接還原與間接還原相反，由于反應(yīng)生成物C0隨煤氣離開反應(yīng)面，而高爐內(nèi)存在大量焦炭，所以可以認(rèn)為直接還原反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，lmol碳就可以奪取鐵氧化物中1mol的氧原子，不需過量的還原劑。因此，從還原劑需要量角度看，直接還原比間接還原更能有利于降低焦比。間接還原大部分是放熱反應(yīng)，而直接還原是大量吸熱的反應(yīng)。由于高爐內(nèi)熱量收入主要來源于碳素燃燒，所以從熱量的需要角度看，間接還原比直接還原更能有利于降低焦比。17、 鐵水預(yù)處理的主要任務(wù)。

8、鐵水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前為除去某些有害元素的處理過程，使其中硫、硅、磷含量降低到所要求范圍，以簡(jiǎn)化煉鋼過程，提高鋼的質(zhì)量。18、 鐵水預(yù)脫磷的適宜條件是什么脫磷之前必須脫硅，脫硅是適應(yīng)鐵水脫磷的需要脫磷的最佳動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)條件是：a降低反應(yīng)溫度，1300°C低溫有利于脫磷反應(yīng)進(jìn)行；b提高鋼水、爐渣的氧化性，有利于脫磷反應(yīng)；c提高鋼中磷的活度和增加渣量，有利于脫磷反應(yīng)d適當(dāng)?shù)膲A度e對(duì)熔池進(jìn)行強(qiáng)力攪拌。19、 轉(zhuǎn)爐煉鋼的三大任務(wù)。a去除雜質(zhì)(S,P,O,N,H和夾雜物) b.調(diào)整鋼液成分 c.調(diào)整溫度20、 供氧槍位和供氧強(qiáng)度的基本概念。供氧槍位：氧槍噴頭至平靜熔池液面的距離。供氧強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)

9、每噸金屬耗氧量。21、 目前廢鋼預(yù)熱的主要方法是什么？1）連續(xù)電弧爐2）雙殼電爐3）豎式電爐22、 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的五大操作制度。裝入制度：就是確定轉(zhuǎn)爐合理的裝入量，合理的鋼水廢鋼比例供氧制度：是央企六股最合理的供給熔池，創(chuàng)造良好的物理化學(xué)反應(yīng)條件造渣制度：確定合理的造渣方法，渣料種類等工藝的制度溫度制度：為了保證合格的出鋼溫度終點(diǎn)控制：重點(diǎn)控制主要指重點(diǎn)溫度和成分的控制出鋼合金化：為了使鋼的性能達(dá)到要求而向鋼水中加入一種或是集中合金元素23、 精煉的基本任務(wù)。1）鋼水成分和溫度的均勻化2）精確控制鋼水成分和溫度3）脫氧脫硫脫磷脫碳4）去除鋼中氣體（氮?dú)洌?）去除夾雜物及夾雜物形態(tài)控制24、

10、RH、LF和VD的精煉特點(diǎn)是什么？LF：ladle furnace 作用：用電弧加熱,包底吹氬攪拌RH：RuhrstahlHeraeus 作用：鋼水脫氫，防止剛中白點(diǎn)RH的精煉特點(diǎn)：1)反應(yīng)速度快。 2)反應(yīng)效率高。 3)可進(jìn)行吹氧脫碳和二次燃燒熱補(bǔ)償,減少精煉過程的溫降的精煉特點(diǎn)：1)加熱與控溫 2)采用白渣精煉工藝。的精煉特點(diǎn)：此方法適合生產(chǎn)超低碳不銹鋼,達(dá)到保鉻去碳的目的,可與轉(zhuǎn)爐配合使用。它的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了低碳不銹鋼冶煉的必要的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的條件-高溫、真空、攪拌。25、 大方坯和小方坯的規(guī)格范圍。通常將160mm×160mm的方坯稱為小方坯，將240mm×240m

11、m的稱為大方坯還有一個(gè)版本稱70mmx70mm 200mm× 200mm的方坯為小方坯, 200mm× 200mm 450mm×450mm的稱為大方坯26、 耐火材料的基本概念。耐火度不低于1580的無機(jī)非金屬材料，它包括天然礦石和按照一定的目的要求經(jīng)一定的工藝制成的各種產(chǎn)品，具有一定的高溫力學(xué)性能，良好的體積穩(wěn)定性，是各種設(shè)備必須的材料。ISO定義：耐火材料是耐火度至少為1500 的非金屬材料或制品（但不排除含有一定比例的金屬）27、 連鑄的主要任務(wù)連鑄的任務(wù)是將鋼水澆鑄成一定斷面的連鑄坯小方坯與大方坯的規(guī)格范圍是什么？28、 金屬的成型方法。 鑄造：組早是將液

12、態(tài)金屬注入鑄模中使之凝固成一定形狀和尺寸的固態(tài)金屬灰金屬錠切削加工：切削加工包括車，銑，刨，磨，鉆，拉等機(jī)械加工方法，它可將固態(tài)金屬材料進(jìn)一步加工成各種形狀和尺寸的金屬制品。焊接：焊接是將板帶鋼材進(jìn)一步焊接成一定形狀的鋼材和制品金屬壓力加工：金屬壓力加工是對(duì)固態(tài)金屬施加一定的外力使其發(fā)生塑性變形，從而獲得所要求的形狀和尺寸的金屬材料和制品29、 現(xiàn)代化鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的特點(diǎn)。生產(chǎn)的集中化使企業(yè)的設(shè)備逐步大型化、連續(xù)化、能源利用。聯(lián)合企業(yè)的優(yōu)越性，突出地表現(xiàn)在能源利用方面，利用率高，工業(yè)廢氣少；物料周轉(zhuǎn) 聯(lián)合企業(yè)各工序所用的原料、材料和燃料，能夠集中供應(yīng)，減少中間周轉(zhuǎn)，簡(jiǎn)化運(yùn)輸過程；經(jīng)營管理 聯(lián)合企

13、業(yè)中裝備、技術(shù)水平較高，合理利用各項(xiàng)物料，產(chǎn)品質(zhì)量好，成本低的效果；聯(lián)合企業(yè)規(guī)模愈大，技術(shù)力量愈集中。30、 鋼鐵生產(chǎn)基本流程是什么？金屬重金屬：比重大于5，銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷、汞等，所有重金屬超過一定濃度都對(duì)人體有毒。輕金屬：比重小于5，鋁、鎂、鈣、鉀、鈉和鋇，化學(xué)性質(zhì)活潑。貴金屬：因在地殼中含量少、提取困難和價(jià)格較高而得名。主要指金、銀和鉑族金屬?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。半金屬：性質(zhì)介于金屬和非金屬之間,元素周期表中處于金屬向非金屬過渡位置。硼、硅、砷、碲、硒、稀有金屬：通常指自然界中含量較少或分布稀散的金屬。工業(yè)上分為以下五類：稀有輕金屬：密度小，化學(xué)活性。鋰、銣、銫、鈹。稀有難熔金屬：熔點(diǎn)高

14、，抗腐蝕。鈦、鉬、釩、鈮。稀散金屬：賦存于其他元素的礦物中。鎵、銦、鉈。稀土金屬：化學(xué)性質(zhì)非常相似，在礦物中相互伴生，分離困難。包括鈧、釔及鑭系元素。稀有放射性金屬：具有放射性，多共生或伴生在稀土礦物中。如，鐳、釙，鈾。Cu-Zn二元合金為普通黃銅。在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素，形成特殊黃銅，它們比普通黃銅具有更高的強(qiáng)度、硬度、抗腐蝕性能礦物：地殼中具有固定化學(xué)組成和物理性質(zhì)的天然化合物或自然元素。礦物是組成巖石和礦石的基本單元。其中，能夠?yàn)槿祟惱玫牡V物為有用礦物。礦石：含有用礦物的礦物集合體。如其中金屬的含量在現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下能夠回收加以利用時(shí)，這

15、個(gè)礦物集合體就叫做礦石。礦石構(gòu)成：礦石一般由礦石礦物（有用礦物）和脈石礦物組成。礦石分類：為金屬礦石和非金屬礦石兩大類。金屬礦石指在現(xiàn)代技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下從其中獲得金屬的礦石。金屬礦石分類：按金屬存在的化學(xué)狀態(tài)分為自然礦石、硫化礦石、氧化礦石和混合礦石。（1）自然礦石：有用礦物是自然元素。（2）硫化礦石:有用礦物是硫化物。（3）氧化礦石:有用礦物是氧化物。硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽也包括在氧化礦內(nèi)。（4）混合礦石：既有硫化礦物又有氧化礦物。礦石的品位：礦石中有用成分的含量叫做礦石品位，常用百分?jǐn)?shù)表示。貴金屬的礦石品位以噸礦含有的克數(shù)表示。包括原礦品位、精礦品位、尾礦品位。選礦：用物理或化學(xué)方法將有用礦

16、物與脈石礦物分開，或?qū)⒍喾N有用礦物相互分離的工藝過程。選礦方法有重選法、浮選法、磁選法、電選法 。火法冶金：又稱高溫冶金。利用高溫從礦石中提取金屬或金屬化合物的冶金過程。濕法冶金：利用某種溶劑，借助化學(xué)反應(yīng)，對(duì)原料中的金屬進(jìn)行提取和分離的冶金過程。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。電冶金包括電爐冶煉、熔鹽電解和水溶液電解等. 有色金屬冶金工藝過程焙燒：是指將礦石或精礦置于適當(dāng)?shù)臍夥障拢訜嶂恋陀谒鼈兊娜埸c(diǎn)溫度，發(fā)生氧化、還原或其它化學(xué)變化的過程。其目的是改變?cè)现刑崛?duì)象的化學(xué)組成，滿足熔煉或浸出的要求。焙燒過程按控制的氣氛不同，分為：氧化焙燒、還原焙燒、硫酸化

17、焙燒、氯化焙燒等。煅燒：是指將碳酸鹽或氫氧化物的礦物原料在空氣中加熱分解，除去二氧化碳或水分變成氧化物的過程，如石灰石煅燒為石灰；氫氧化鋁煅燒成氧化鋁，作電解鋁原料。燒結(jié)和球團(tuán)：將粉礦或精礦經(jīng)加熱焙燒，固結(jié)成多孔狀或球狀的物料，適應(yīng)下一工序熔煉的要求。熔煉：是指將處理好的礦石、精礦或其他原料，在高溫下通過氧化還原反應(yīng)，使礦物原料中有色金屬組分與脈石和雜質(zhì)分離為兩個(gè)液相層即金屬（或金屬锍）液和熔渣的過程，也叫冶煉。分為還原熔煉、造锍熔煉和氧化吹煉。火法精煉：在高溫下進(jìn)一步處理熔煉、吹煉所得的含有少量雜質(zhì)的粗金屬以提高其純度。種類：氧化精煉、硫化精煉、氯化精煉、熔析精煉、堿性精煉、區(qū)域精煉、真空冶

18、金、蒸餾等。浸出：用適當(dāng)?shù)慕鰟ㄈ缢?、堿、鹽等水溶液）選擇性地與礦石、精礦、焙砂等礦物原料中金屬組分發(fā)生化學(xué)作用，并使之溶解而與其它不溶組分初步分離的過程。浸出又稱浸?。ㄖ亟饘伲?、溶出（輕金屬）和濕法分解（稀有金屬）。液固分離：該過程是將礦物原料經(jīng)過酸、堿等溶液處理后的殘?jiān)c浸出液組成的懸浮液分離成液相與固相的濕法冶金單元過程。主要有物理方法和機(jī)械方法：重力沉降、離心分離、過濾等。溶液凈化：將礦物原料中與欲提取的有色金屬一道溶解進(jìn)入浸出液的雜質(zhì)金屬除去的濕法冶金單元過程。凈液的目的是使雜質(zhì)不至于危害下一工序?qū)χ鹘饘俚奶崛?。方法主要有：結(jié)晶、蒸餾、沉淀、置換、溶劑萃取、離子交換、電滲析和膜分離

19、等。水溶液電解：利用電能轉(zhuǎn)化的化學(xué)能使溶液中的金屬離子還原為金屬而析出，或使粗金屬陽極經(jīng)由溶液精煉沉積于陰極。前者從浸出凈化液中提取金屬，稱為電解提取或電解沉積（稱電積），也稱不溶陽極電解，如銅電積；后者以粗金屬為原料進(jìn)行精煉，稱為電解精煉或可溶陽極電解，如粗銅、粗鉛的電解精煉。熔鹽電解：利用電熱維持熔鹽所要求的高溫，又利用直流電轉(zhuǎn)換的化學(xué)能自熔鹽中還原金屬，如鋁、鎂、鈉、鉭、鈮的熔鹽電解生產(chǎn)。冰銅含氧的危害：冰銅中常含有2-4%的氧，主要以Fe3O4存在，溶解在渣和锍中，由于熔點(diǎn)高、比重大，影響渣、锍分離，造成銅在渣中機(jī)械損失增加。且Fe3O4容易析出造成磁鐵底結(jié)熔煉過程中對(duì)爐渣有以下基本要

20、求： 1）要與冰銅互不相溶；2）對(duì)Cu2S的溶解度要低；3）要有良好的流動(dòng)性和低的密度爐渣中化合物分類:（1）酸性氧化物；能與O2-反應(yīng)形成絡(luò)合陰離子。(2)堿性氧化物；能提供陽離子.(3)中性氧化物 ；酸性渣中呈堿性，堿性渣中呈酸性爐渣電爐貧化法:利用礦熱電爐高溫(爐渣溫度15231573K)過熱澄清爐渣，并加入還原劑和硫化劑，將渣中Fe3O4還原成FeO，降低熔融爐渣的黏度，以利于銅渣分離；并且使渣中的Cu2O硫化成銅锍或金屬化銅锍，加以回收；貧化后的渣含銅為0.50.6%，可直接棄去。還原劑：主要為塊煤或冶金焦。硫化劑：主要為黃鐵礦塊礦，硫化鐵精礦等。Fe3O4對(duì)吹煉過程的影響：Fe3O

21、4會(huì)使?fàn)t渣熔點(diǎn)升高，粘度和密度也增大，結(jié)果既有不利之處，也有有利的作用。利用Fe3O4的難熔特點(diǎn)，可以在爐壁耐火材料上附著成保護(hù)層，有利于爐壽的提高，這在實(shí)踐生產(chǎn)中被稱為掛爐作業(yè)。轉(zhuǎn)爐渣中Fe3O4含量較高會(huì)導(dǎo)致渣含銅損失顯著增高，轉(zhuǎn)爐渣含銅高達(dá)1.5%-5%，必須返回熔煉或單獨(dú)處理。同時(shí)還會(huì)造成噴濺嚴(yán)重，風(fēng)口操作困難。因此，吹煉過程中一定要控制好Fe3O4的生成。濕法煉銅：1）焙燒-浸出凈化-電積法2）硫酸浸出-萃取-電積法3）氨浸-萃取-電積法原鋁：電解法或其它方法直接生產(chǎn)出來的純鋁鋁熱法：在空氣中，鋁表面形成致密氧化膜，阻止內(nèi)層的鋁被氧化，使鋁在空氣中有很高的穩(wěn)定性。鋁同氧在高溫下反應(yīng)并

22、放出大量的熱，利用這個(gè)反應(yīng)的高反應(yīng)熱，鋁常被用來從其它氧化物中置換金屬，這種方法被稱為鋁熱法?，F(xiàn)代鋁工業(yè)三個(gè)主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)：（1）鋁土礦提取純氧化鋁（2）冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法（3）鋁加工輔助環(huán)節(jié)：（1）炭素電極制造（2）氟鹽生產(chǎn)鋁土礦類型：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。具高鋁、低硅、高鐵的特點(diǎn)赤泥：溶出鋁土礦得到的泥渣，由于其中常常合有大量氧化鐵，呈紅色，習(xí)慣上稱為赤泥。氧化鋁生產(chǎn)規(guī)模龐大，赤泥的產(chǎn)出量很大，它的分離、汲滌、地放和利用很值得重視。鋁酸鈉溶液：NaAlO2的水溶液，氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液生成 ，可寫成Na2O-Al2O3-H2O系。鐵礦物：主要含鐵礦物為赤鐵礦和針鐵

23、礦。鐵礦物不與堿溶液反應(yīng)，以固相進(jìn)入殘?jiān)?。鈦礦物：通常以銳鐵礦、金紅石和板鈦礦形態(tài)存在。溶出時(shí)，與NaOH作用生成鈦酸鈉。CaO在溶出過程中的作用:處理一水硬鋁石型礦石時(shí)，在原礦漿中往往必須配入干礦石量35石灰。鋁土礦的溶出形式：（1）管道化溶出；（2）管道-停留罐溶出；3）單管預(yù)熱-高壓釜溶出鋁酸鈉晶種分解過程:（1）鋁酸離子分解的機(jī)理（2）氫氧化鋁結(jié)晶形成的機(jī)理包括：（1）氫氧化鋁晶體的長(zhǎng)大（2）次生晶核的形成(3) 晶種的附聚（4）晶體的破裂與磨蝕碳酸鈉的苛化:拜耳法種分母液中由于循環(huán)積累，通常含有約10-20g/LNa2Oc，這些碳酸鈉大部分是鋁土礦和石灰中的碳酸鹽在溶出過程中發(fā)生反苛

24、化作用生成的，少量是鋁酸鈉溶液吸收空氣中二氧化碳生成鋁酸鈉溶液組成兩種表示方法：A、采用物質(zhì)的量比n(Na2O)/n(Al2O3), 其中的Na2O是按苛性堿NaOH濃度計(jì)算，叫苛性比K 。中國與俄羅斯 B、采用物質(zhì)的質(zhì)量比m(Al2O3) /m(Na2O) 符號(hào)為A/C，其中的Na2O按當(dāng)量Na2CO3計(jì)算。美國苛性比值(k) ;苛性比值是指鋁酸鈉溶液中Na2Ok與Al2O3的分子比Na2Ok：鋁酸鈉溶液中游離的Na2O和與Al2O3反應(yīng)的Na2O礦石質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)：三水鋁石型礦、一水鋁石針鐵礦的危害：針鐵礦在高壓溶出時(shí)完全脫水，生成高度分散的氧化鐵，在赤泥漿液稀釋及沉降過程中。又重新水化，變

25、成幾乎是膠態(tài)的親水性很強(qiáng)的氫氧化鐵，這就是針鐵礦使赤泥沉降、壓縮性能惡化的原因。鋁硅比（A/S）：鋁硅比是指鋁土礦中的Al2O3和SiO2的質(zhì)量比。衡量鋁土礦質(zhì)量的主要指標(biāo)。鋁土礦中的硅是堿法處理鋁土礦制取氧化鋁過程最有害的雜質(zhì)。赤泥分離、洗滌工藝步驟：（1）赤泥洗液稀釋（2）沉降分離（3）赤泥反向洗滌（4）粗液控制過濾種分過程的主要指標(biāo)（1）氫氧化鋁的質(zhì)量（2）分解率=(m-0)/ m x100%（3）分解槽單位產(chǎn)能P=A0*/(4)產(chǎn)出率伸腿：在電解槽內(nèi)，電解質(zhì)疑固在側(cè)部形成的斜坡叫“伸腿”，此“伸腿”起到保溫，防止側(cè)部漏電和規(guī)整爐膛的作用。水分來源：生產(chǎn)流程中的水分有：（1）赤泥洗水，約

26、3-5m3t-干赤泥；（2）氫氧化鋁洗水，約0.5-1.5m3t-A12O3；（3）原料帶入；（4）蒸汽直接加熱的冷凝水；（5）泵的軸封水及其它非生產(chǎn)用水。冰晶石：電解質(zhì)酸度有三種表示方式：（1）K1，即NaF/AlF3摩爾比（量比）；（中國采用，稱分子比）（2） K2，即NaF/AlF3質(zhì)量比（北美洲采用）；（3）f, 即過量AlF3%（西歐采用）電解槽槽型：（1）自焙陽極電解槽：上插式、側(cè)插式（2）預(yù)焙陽極電解槽：不連續(xù)、連續(xù)式極距：通常所說的極距系指陽極底掌到陰極鋁液面之間的距離。陽極效應(yīng)系數(shù)是每日分?jǐn)偟矫颗_(tái)槽子上的陽極效應(yīng)次數(shù)。即每槽每日發(fā)生的效應(yīng)次數(shù)電解法煉鎂的原理準(zhǔn)備：1、道烏法2

27、、阿瑪克斯法3、諾斯克法鎂電解質(zhì)的性質(zhì)與組成：1、熔點(diǎn)2、密度3、粘度4、分解電壓：5、鎂的溶解度：MgCl2+Mg=2MgCl銹蝕法：先將鈦鐵精礦中的氧化鐵還原成金屬鐵，再用水溶液把其中的鐵“銹蝕”出來，使TiO2富集。選擇氯化法：此法是在流態(tài)化氯化爐中，以鈦鐵精礦為原料，加入還原劑碳，通氯氣在一定溫度下對(duì)礦石中的鐵進(jìn)行選擇性氯化。四氯化鈦的生產(chǎn)工藝：以富鈦物料（高鈦渣、金紅石、人造金紅石等）為原料，經(jīng)氯化、冷凝分離、精制等過程而制得。流態(tài)化氯化法：此法是在流態(tài)化氯化爐中將細(xì)粒富鈦物料和碳質(zhì)還原劑在高溫下與氯氣作用生成四氯化鈦的過程。氯化爐分為反應(yīng)段、過渡段和擴(kuò)大段。銅金屬火法煉銅原則流程為

28、：銅礦石浮選銅精礦造锍熔煉冰銅銅硫吹煉粗銅火法精煉陽極板電解精煉電銅(主要是處理硫化礦)銅的冶煉方法及工藝流程答：有火法和濕法兩大類；火法煉銅基本流程包括造锍熔煉、锍的吹煉、粗銅火法精煉或陽極銅電解精煉；濕法煉銅基本流程包括浸出、萃取。反萃、電積。硫化銅精礦造锍熔煉的基本原理及兩個(gè)過程的主要反應(yīng)答：利用銅對(duì)硫的親和力大于鐵和一些雜質(zhì)金屬，而鐵對(duì)氧的親和力大于銅的特性，在高溫及控制氧化氣氛條件下，使鐵等雜質(zhì)金屬逐步氧化后進(jìn)入爐渣或煙塵而被除去，而金屬銅則富集在各種中間產(chǎn)物中，并逐步得到提純。主要包括兩個(gè)造渣和造锍兩個(gè)過程 主要反應(yīng)： 2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g)

29、；2FeO(g)+SiO2(s)= 2FeO·SiO2(l)；xFeS(l)+yCu2S(l)= yCu2S·xFeS(l)硫化銅精礦造锍熔煉的目的及必須遵循的兩個(gè)原則答：（1）造流熔煉的目的：使?fàn)t料中的銅盡可能全部進(jìn)入冰銅,同時(shí)使?fàn)t料中的氧化物和氧化產(chǎn)生的鐵氧化物形成爐渣；使冰銅與爐渣分離。（2）火法煉銅必須遵循兩個(gè)原則：必須使?fàn)t料有相當(dāng)數(shù)量的硫來形成冰銅；爐渣含二氧化硅接近飽和，以便冰銅和爐渣不致混溶簡(jiǎn)述密閉鼓風(fēng)爐熔煉的基本原理銅精礦密閉鼓風(fēng)爐熔煉屬于半自熱氧化熔煉，過程所需熱量又硫化物氧化和燃料燃燒供給。爐料分布：爐料分布不均勻，爐內(nèi)兩側(cè)以塊料和焦炭為主、夾有少量精礦

30、；爐子中央以精礦為主、夾有塊料和焦炭。 爐氣分布：由于爐料偏析，爐內(nèi)兩側(cè)塊料多，空隙大，透氣性好，從風(fēng)口鼓入的空氣沿爐壁上升，形成“周邊行程”。兩側(cè)的溫度比爐中心高。簡(jiǎn)述密閉鼓風(fēng)爐熔煉的工藝特點(diǎn)（1） 爐氣和爐料呈逆流運(yùn)動(dòng)，所以熱交換好，熱的直接利用率高達(dá)70以上。（2）密閉鼓風(fēng)爐熔煉利用了料柱壓力和兩側(cè)透氣性好帶來的高溫作用，為鼓風(fēng)爐內(nèi)直接熔煉銅精礦創(chuàng)造了有利條件。（3）爐料的偏析和爐氣分布不均勻，從而破壞了爐氣與爐料間、爐料相互間的良好接觸，妨礙了多相反應(yīng)的迅速進(jìn)行，不利于硫化物的氧化和造渣反應(yīng)。這是密閉鼓風(fēng)爐的床能率和冰銅品位低的根本原因。反射爐熔煉的工藝特點(diǎn)（1） 反射爐熔煉可以直接熔

31、煉粉狀銅精礦，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和一個(gè)爐內(nèi)澄清分離。（2）熔煉過程熱效率低，大量的熱量被煙氣帶走和被爐體散失；（3）爐內(nèi)氣氛為中性或弱氧化性，爐氣只從料面掠過，脫硫主要靠爐料各組分間的相互作用，脫硫程度較低。煙氣中SO2難以利用。濕法煉銅流程為：銅礦石浸出低濃度含銅溶液萃取富銅有機(jī)相反萃高含銅溶液電積電銅 ,氧化礦溶劑直接浸出 , 硫化礦先焙燒，再溶浸利用溶劑浸出銅礦石或銅精礦使銅進(jìn)入溶液，然后從經(jīng)過凈化處理后的含銅溶液中回收銅。處理低品位礦、廢礦石、氧化礦銅锍（冰銅）的吹煉的任務(wù)及實(shí)質(zhì)是什么？答：任務(wù)是將銅锍（冰銅）吹煉成含銅98.5%-99.5%的粗銅；實(shí)質(zhì)是在一定壓力下將空氣送到液體冰銅中，利

32、用空氣中的氧將冰銅中的鐵和硫幾乎全部除去，并除去部分其它雜質(zhì)：FeS氧化變成FeO與加入的石英熔劑造渣；而Cu2S則部分經(jīng)過氧化，并與剩下的Cu2S相互反應(yīng)變成粗銅。銅锍（冰銅）的吹煉過程為分為哪兩個(gè)兩個(gè)周期？各周期的主要反應(yīng)是什么？ 答：造渣期：2FeS+3O2=2FeO+2SO2；2FeO+SiO2= 2FeO·SiO2；相加得總反應(yīng)為2FeS+3O2+SiO2= 2FeO·SiO2+2SO2。造銅期：2Cu2S+3O2=2CuO+2SO2；Cu2S+2 Cu2O=6Cu+ SO2兩式相加得總反應(yīng)：Cu2S+O2=2Cu+ SO2粗銅火法精煉的目的及原理是什么？粗銅火法

33、精煉分為哪兩個(gè)過程？ 答：目的：部分除去粗銅中對(duì)氧親和力較大的雜質(zhì)；為電解精煉提供合乎要求的陽極銅，并澆鑄成為表面平整、厚度均勻、致密的陽極板；以保證電解銅的質(zhì)量和降低電解精煉的成本。每個(gè)周期包括加料熔化、氧化、還原和出銅澆鑄四個(gè)基本階段。原理：粗銅火法精煉的實(shí)質(zhì)是使其中的雜質(zhì)氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或極少溶于銅，形成爐渣浮在熔池表面而被除去；或者借助某些雜質(zhì)在精煉作業(yè)溫度（11001200）下，呈氣態(tài)揮發(fā)除去。氧化過程：銅首先被氧化：4Cu + O2 = 2Cu2O 生成的氧化亞銅溶于銅液中，在Cu2O與雜質(zhì)元素接觸時(shí)便將氧傳遞給雜質(zhì)元素： Cu2O + M = 2Cu + MO；還

34、原過程主要還原Cu2O，常用的還原劑有：重油、天然氣、液化石油氣等。重油還原實(shí)際上是氫和一氧化碳對(duì)Cu2O的還原：Cu2O + H2 = 2Cu + H2O；Cu2O + CO = 2Cu + CO2，Cu2O + C = 2Cu + CO；4Cu2O + CH4 = 8Cu + CO2 + 2H2O簡(jiǎn)述粗銅電解精煉的基本過程，分別寫出陰陽及的主要反應(yīng)。答：銅的電解精煉是以火法精煉的銅為陽極，硫酸銅和硫酸水溶液為電解質(zhì)，電銅為陰極，向電解槽通直流電使陽極溶解沒在陰極析出更純的金屬銅的過程。根據(jù)電化學(xué)性質(zhì)的不同，陽極中的雜質(zhì)或者進(jìn)入陽極泥或者保留在電解液中被脫出。陽極反應(yīng)：Cu2e = Cu2+

35、；Me-2e=Me2+；H2O2e =1/2 O2 + 2H+；SO42-2e =SO3 +1/2 O2陰極反應(yīng)：Cu2+2e = Cu；2H+2e =H2；Me2+2e = Me分析銅電解精煉和銅電積的電極反應(yīng)有什么差別？答：銅電解精煉陽極反應(yīng)：Cu2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O2e =1/2 O2 + 2H+；SO42-2e =SO3 +1/2 O2陰極反應(yīng)：Cu2+2e = Cu；2H+2e =H2；Me2+2e = Me；銅電積：銅的電積也稱不溶陽極電解，以純銅作陰極，以Pb-Ag（含Ag 1%)）或Pb-Sb合金板作陽極，上述經(jīng)凈化除鐵后的凈化液作電解液。電解時(shí)，陰

36、極過程與電解精煉一樣，在始極片上析出銅，在陽極的反應(yīng)則不是金屬溶解，而是水的分解放出氧氣。陰極：Cu2+ + 2e = Cu；陽極：H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+ ；總反應(yīng)：Cu2+ + H2O = Cu + 1/2O2 + 2H+ 鋁冶金氧化鋁的生產(chǎn)方法有哪些？答：堿法（拜耳法和燒結(jié)法、聯(lián)合法）、酸法、酸堿聯(lián)合法: 、熱法: 燒結(jié)法：適于處理高硅的低品位礦石，A/S為35。拜耳法：適于處理高鋁、低硅礦石，A/S7。聯(lián)合法：適于處理中等品位的鋁土礦，A/S為57。氧化鋁生產(chǎn)工藝比較拜耳法優(yōu)點(diǎn): 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單；單位能耗低； 外加物少；晶種自發(fā)分解；雜質(zhì)數(shù)量少；氧化鋁質(zhì)量好。缺點(diǎn)：不

37、能處理A/S低的鋁土礦，僅適合處理鋁硅比大于7的鋁土礦。燒結(jié)法優(yōu)點(diǎn)：可處理鋁硅比低的高硅鋁土礦；生產(chǎn)消耗價(jià)格低廉的碳酸鈉。缺點(diǎn)：有燒結(jié)工序，單位能耗高，生產(chǎn)流程復(fù)雜；碳酸化分解的方法造成氧化鋁質(zhì)量差 聯(lián)合法優(yōu)點(diǎn)：充分回收了赤泥中的氧化鋁和氧化鈉，適應(yīng)鋁土礦成分不均一性，最大限度利用資源；生產(chǎn)過程中的補(bǔ)堿由價(jià)格低廉的碳酸鈉供應(yīng)。缺點(diǎn)：兩種工藝混合，生產(chǎn)流程復(fù)雜，設(shè)備繁多；工藝交叉，生產(chǎn)協(xié)調(diào)非常復(fù)雜。鋁的生產(chǎn)方法冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法（它包括從中生產(chǎn) 你 氧鋁以及氧化鋁電解兩個(gè)主要過程。）鋁的生產(chǎn)流程：鋁礦石生產(chǎn)氧化鋁純氧化鋁電解質(zhì)鋁再溶或精煉鋁錠拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理。及工藝目的？基本過程

38、？生產(chǎn)工藝答：拜耳法原理；（1）Na2O與Al2O3的分子比為1.8的鋁酸鈉溶液，在常溫下只要添加Al(OH)3作為晶種不斷攪拌，溶液中的Al2O3便可以呈Al(OH)3徐徐析出，直到其中的Na2O：Al2O3分子比提高到6為止。（2）溶出過程已經(jīng)析出了大部分氫氧化鋁的溶液。在加熱時(shí)，又可以溶出鋁土礦中的氧化鋁水合物。拜耳法的實(shí)質(zhì)是如下反應(yīng)在不同條件下的交替進(jìn)行：Al2O3×3H2O 2NaOHaq 2NaAl(OH)4aq拜耳法目的：（1）獲得高的氧化鋁溶出率。（2）得到苛性比值盡可能低的溶出液和具有良好沉降性能的赤泥。才能提高拜耳法的循環(huán)效率，為后續(xù)工序創(chuàng)造良好的作業(yè)條件。拜耳法

39、基本過程：由溶出、分解和煅燒三個(gè)主要階段組成。全流程主要加工工序?yàn)椋旱V石的破碎及濕磨、高溫高壓溶出、赤泥分離洗滌、種子分解、母液蒸發(fā)和氫氧化鋁煅燒。拜耳法生產(chǎn)工藝：直接以苛性鈉溶液處理鋁土礦，使 礦石中氧化鋁生成鋁酸鈉，而礦石中的二氧化硅則成為赤泥與鋁酸鈉溶液分離，將凈化后的鋁酸鈉溶液進(jìn)行分解，再經(jīng)過濾得到氫氧化鋁，經(jīng)洗滌后焙燒成氧化鋁，分離所得的大量苛性堿溶液稱為母液，母液經(jīng)蒸發(fā)再用于處理下一批礦石。簡(jiǎn)述堿石灰燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理。答：將鋁土礦與一定量的蘇打、石灰（石灰石）配成爐料進(jìn)行燒結(jié)，使氧化硅與石灰化合成不溶于水的原硅酸鈣，而氧化鋁與蘇打化合成可溶于水的氯酸鈉，將燒結(jié)產(chǎn)物用水浸出

40、，氯酸鈉便進(jìn)入溶液與原硅酸鈣分離，以后再用二氧化碳分解氯酸鈉溶液，得到氫氧化鋁。簡(jiǎn)述冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁的基本過程及主要電極反應(yīng)。答：陰極：Al+3e=Al；Na+e=Na，陽極：2O2-+C-4e=CO2什么是冰晶石-氧化鋁熔鹽電解過程中的陽極效應(yīng)？有何外觀特征？其發(fā)生的機(jī)理是什么？答：陽極效應(yīng)是電解熔鹽，特別是電解冰晶石-氧化鋁過程中發(fā)生在陽極上的一種特出現(xiàn)象。外觀特征，槽電壓急劇升高，在與電解質(zhì)接觸的陽極表面出現(xiàn)微小電弧。機(jī)理，由于電解質(zhì)對(duì)于碳陽極的濕潤性的改變引起的。當(dāng)電解質(zhì)中有大量氧化鋁時(shí)，電解質(zhì)在炭陽極的表面張力小，能良好的潤濕陽極表面，陽極電化學(xué)的氣體產(chǎn)物能容易從陽

41、極表面排除，隨著電解過程的進(jìn)行，當(dāng)氧化鋁降低到一定含量時(shí)，表面張力增加，氣體滯留在陽極表面，形成氣體膜層，使槽電壓急劇升高。在冰晶石-氧化鋁熔鹽生產(chǎn)過程中，常用的添加劑有哪些？ 答：氟化鈣、氟化鎂、氟化鋰、碳酸鋰、氯化鈉簡(jiǎn)述串聯(lián)法工藝特點(diǎn)，串聯(lián)法的工藝缺點(diǎn)特點(diǎn)(1)礦石經(jīng)過拜耳法與燒結(jié)法兩次處理， Al2O3的總回收率高和堿耗降低。而礦石中大部分Al2O3是由加工費(fèi)和投資都較低的拜耳法提取的，每噸產(chǎn)品的熟料量比單純的燒結(jié)法大為減少，總成本降低。2)對(duì)于拜耳法的溶出條件和要求也可以適當(dāng)放寬，(3)產(chǎn)品質(zhì)量高于燒結(jié)法。缺點(diǎn)：(1)拜耳法赤泥爐科的烷結(jié)往往困難 (2)拜耳法和燒結(jié)法兩個(gè)系統(tǒng)的平衡和整

42、個(gè)生產(chǎn)的均衡穩(wěn)定受兩系統(tǒng)互相影響的程度比并聯(lián)法大，給生產(chǎn)控制帶來一定困難。簡(jiǎn)述并聯(lián)法工藝特點(diǎn)，并聯(lián)法的缺點(diǎn)特點(diǎn)可以在處理優(yōu)質(zhì)鋁土礦的同時(shí)處理一些高硅鋁礦，充分利用當(dāng)?shù)氐V石資源。（2）拜耳法析出的一水碳酸鈉直接送往燒結(jié)法系統(tǒng)配料，從而取消了一水碳酸鈉的苛化及蒸發(fā)過程。（3）生產(chǎn)過程中的堿損失可用比苛性鈉便宜的碳酸鈉補(bǔ)充。（4）燒結(jié)法溶液分子比低，匯入拜耳法溶液后有利于制取砂狀氯化鋁。缺點(diǎn)：工藝流程比較復(fù)雜；用鋁酸鈉溶液代替苛性堿補(bǔ)償堿損失，拜耳法系統(tǒng)的循環(huán)堿量增加。簡(jiǎn)述混聯(lián)法工藝特點(diǎn)，工藝缺陷特點(diǎn)（1）解決了用純串聯(lián)法處理低鐵鋁土礦時(shí)爐料苛化能力不夠補(bǔ)堿不足的問題。（2）提高了爐料鋁硅比，使熟料

43、燒成溫度范圍變寬，有利于熟料窯的操作控制。（3）由于增加了碳酸化分解工序作為調(diào)節(jié)過?？列詨A液的平衡措施，有利于整個(gè)流程的協(xié)調(diào)配合。 缺陷;(1)燒結(jié)法系統(tǒng)的產(chǎn)能較之串聯(lián)法提高了。單位產(chǎn)品的投資，能耗和成本均隨之增加，產(chǎn)品質(zhì)量也受到影響。（2）混聯(lián)法中包括完整的拜耳法和燒結(jié)法系統(tǒng)。流程很長(zhǎng)，設(shè)備繁多，控制復(fù)雜。提高鋁電解電流效率的主要措施：（1）在適當(dāng)?shù)偷倪^熱溫度下進(jìn)行電解;所謂過熱溫度，是指電解溫度與電解質(zhì)的初晶點(diǎn)之間的差值。每降低過熱溫度10，平均提高電流效率1-1.5%。（2）建立和保持理想的槽膛內(nèi)型；（3）盡可能使槽內(nèi)鋁液保持平靜；（4）選用低熔點(diǎn)的電解質(zhì)組成，使用惰性的可濕潤陰極，如二

44、氧化硼涂層陰極。電解槽的正常生產(chǎn)特征(1) 電解槽的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)（工作電壓、極距、電解溫度、電解質(zhì)成分、電解質(zhì)和鋁液的水平、陰極電壓降和陽極效應(yīng)系數(shù)）已達(dá)到了規(guī)定范圍，建立了較穩(wěn)定的熱平衡制度。(2)陽極周圍側(cè)壁上已牢固地形成電解質(zhì)-氧化鋁結(jié)殼(俗稱伸腿)，使槽膛有穩(wěn)定的內(nèi)形。(3)陽極不氧化，不發(fā)紅，不長(zhǎng)包。 (4)陽極周邊的電解質(zhì)均勻沸騰，電解質(zhì)干凈，與炭渣分離清楚，從火眼噴出的炭渣和火苗顏色清晰有力。(5)陽極底下沒有大量沉淀，爐面氧化鋁結(jié)殼完整，并覆蓋一定數(shù)量的氧化鋁保溫電解槽的母線配置一般分為四種方式：縱向排列單端進(jìn)電的母線裝置；縱向排列雙端進(jìn)電的母線裝置；橫向排列雙端進(jìn)電的母線。裝

45、置；橫向排列四端進(jìn)電的母線裝置.電解質(zhì)的離子存在形式:在冰晶石-氧化鋁熔體中主要是Na+，鋁氧氟絡(luò)離子( AlOF22-)和含氟鋁離子( AlF63-，AlF4- )。其次有少部分簡(jiǎn)單離子（Al3+ 、F-及O2-）等。所以熔液中Na+主要是單體離子，A13+主要都結(jié)合在絡(luò)合離子里。這些離子在直流電場(chǎng)的作用下，所有的陽離子均向陰極運(yùn)動(dòng)，所有的陰離均向陽極運(yùn)動(dòng)。離子的這種定向的運(yùn)動(dòng)過程就是傳導(dǎo)電流的過程。熔體中各種離子所傳導(dǎo)的電流是不相同的，有多有少，據(jù)試驗(yàn)室研究：冰晶石-氧化鋁熔體電解時(shí)，電流幾乎全是Na +傳導(dǎo)的。 第6章 鎂冶金鎂的生產(chǎn)方法：金屬鎂的生產(chǎn)方法有皮江法和電解法兩種皮江法（硅熱

46、法）：白云石為原料MgCO3CaCO3+Si(Fe)Mg+CaSiO3+廢渣電解法：菱鎂礦、蛇紋石、鹵水、光鹵石、海水、水鎂石MgCl2 Mg+Cl2目前世界上用這兩種方法生產(chǎn)的鎂，原鎂生產(chǎn)：一是電解法；二是硅熱法。鎂熱還原法基本原理：在880950下的氬氣氣氛中，讓TiCl4與金屬M(fèi)g進(jìn)行反應(yīng)得到海綿鈦和MgCl2，用真空蒸餾除去海綿鈦中的MgCl2和過剩的Mg，從而獲得純鈦，蒸餾冷凝物可經(jīng)熔化回收金屬鎂， MgCl2經(jīng)熔鹽電解回收Mg和Cl2。鎂熱還原法基本原理：在880950下的氬氣氣氛中，讓TiCl4與金屬M(fèi)g進(jìn)行反應(yīng)得到海綿鈦和MgCl2，用真空蒸餾除去海綿鈦中的MgCl2和過剩的M

47、g，從而獲得純鈦，蒸餾冷凝物可經(jīng)熔化回收金屬鎂， MgCl2經(jīng)熔鹽電解回收Mg和Cl2。熔鹽電解法的步驟？1.MgCl2的生產(chǎn)（1）以菱鎂礦原料：配以碳還原劑，經(jīng)過混合、制團(tuán)、干燥或焦化后，加入豎式電爐，通氯氣，于9001100氯化，主要反應(yīng)為： MgCO3=MgOCO2，3MgO2C3Cl2=3MgCl2COCO2。由于氧化鎂的氯化是放熱反應(yīng)，氯化爐只需要補(bǔ)充一定數(shù)量的電能，就可維持反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。產(chǎn)物為無水氯化鎂熔體。 （2）以海水或鹽湖的鹵水（MgCl2·6H2O）為原料：脫水制得MgCl2，工業(yè)上采用兩段脫水：第一步是把MgCl2·6H2O脫至MgCl2·2

48、H2O；第二步是把MgCl2·2H2O再徹底脫水。一段脫水（噴霧干燥脫水）：在噴霧塔內(nèi)進(jìn)行，在熱空氣中將水氯鎂石進(jìn)行噴霧干燥，生成MgCl2·2H2O。二段脫水（MgCl2·2H2O熔融氯化脫水）：MgCl2·2H2O在氯化流中熔融氯化脫水，氯化爐內(nèi)填有焦炭，熔體流經(jīng)碳層與氯氣接觸，反應(yīng)為：MgO+Cl2+C=MgCl2+CO。2.電解制鎂往盛有含MgCl2 的熔鹽電解質(zhì)的電解槽中通以直流電，MgCl2 便發(fā)生分解，在陰極析出金屬鎂，在陽極析出氯氣。電解原理：因氯化鎂熔點(diǎn)高、電導(dǎo)性差、揮發(fā)性強(qiáng)及易于水解，故在鎂電解生產(chǎn)中不單獨(dú)用氯化鎂作電解質(zhì)，一般采用M

49、gCl2 - KCl NaC三元系和MgCl2 - NaCI - CaCl2 - KCl四元系組分，在電解時(shí)產(chǎn)生，電化學(xué)反應(yīng)：KCl.MgCl2=K+ + MgCl3- 2KCl.MgCl2 =2K+ + MgCl4- NaCl.MgCl2=Na+ +MgCl3- KCl.CaCl2=K+ + CaCl3-電解質(zhì)中主要靠K+和Na+傳輸電流，鈣和鎂離子以配離子存在，體積大，活動(dòng)能力差，不參與傳送電流。鎂電解用的電解槽上插陽極電解槽（IG槽）：由槽體和殼體、陽極設(shè)施、陰極和陰極蓋和母線裝置構(gòu)成。槽內(nèi)有45個(gè)石墨陽極，均勻排布于以耐火材料為內(nèi)襯的長(zhǎng)方形鋼殼中。每個(gè)陽極以夾層式置于兩只鋼制陰極中間。

50、耐火材料隔板浸入到電解質(zhì)中，將陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物Mg隔開，阻止兩者間的反應(yīng)。 鈦冶金以金紅石及高鈦渣為原料，工業(yè)上生產(chǎn)四氯化鈦的方法有哪些？四氯化鈦的生產(chǎn)工序有哪些？常用的氯化劑有哪些？答：四氯化鈦是金屬鈦及鈦白生產(chǎn)的重要中間產(chǎn)品。它是以富鈦物料（高鈦渣、金紅石、人造金紅石）為原料，經(jīng)過氯化、冷凝分離、精制等過程而制得。最常用的氯化劑有氯氣和鹽酸等。海綿鈦的生產(chǎn)方法有哪些？答：金屬熱還原生產(chǎn)海綿鈦，鎂熱還原法和鈉熱還原法鈦精礦的處理方法有兩種;一是還原熔煉生產(chǎn)高鈦渣，以高鈦渣或金紅石為原料經(jīng)氯化獲得粗TiCl4，精制后得到純TiCl4，然后從純TiCl4制取海綿鈦或鈦白；二是先用H2SO

51、4直接分解鈦精礦或高鈦渣，然后從硫酸溶液中析出偏鈦酸，再制取鈦白。鈦渣生產(chǎn)：精礦除鐵工藝：當(dāng)以鈦鐵礦為原料生產(chǎn)鈦白或四氯化鈦時(shí)，需要除去鈦鐵礦中的鐵，使TiO2得到富集。目前工業(yè)上以電爐還原熔煉法為主。該法是將鈦鐵精礦用碳質(zhì)還原劑在電爐內(nèi)進(jìn)行高溫還原熔煉，鐵的氧化物被選擇性地還原成金屬鐵，鈦氧化物富集在爐渣中成為鈦渣的過程。氯化工藝原理：TiO2與Cl2反應(yīng)在高溫下也很難反應(yīng)，但當(dāng)添加C 后，在1000K溫度下，發(fā)生反應(yīng)：TiO2+C+2Cl2=TiCl4+CO2 該反應(yīng)順利進(jìn)行的原理在于碳在TiO2氯化過程中起著催化作用，氯分子吸附于碳的表面而被活化，由分子狀態(tài)變?yōu)樵訝顟B(tài)。從而加快了反應(yīng)速

52、度。流態(tài)化氯化工藝特點(diǎn)：（）反應(yīng)在沸騰層中進(jìn)行，傳熱、傳質(zhì)好，使生產(chǎn)強(qiáng)化；（）無需制團(tuán)，操作過程簡(jiǎn)單，可連續(xù)生產(chǎn)；（）缺點(diǎn)是氣流帶出的粉塵大；（）不適于含鈣、鎂高的物料。熔鹽氯化法：此法將碎細(xì)的鈦渣后金紅石和石油焦混合物以高度分散狀態(tài)懸浮在熔鹽介質(zhì)中，通入氯氣制取TiCl4的方法。采用的設(shè)備為熔鹽氯化爐。熔鹽氯化工藝特點(diǎn)：（1）傳熱傳質(zhì)好，操作連續(xù)化，生產(chǎn)能力高（2）可使用低濃度氯氣，碳耗低；（3）可用于處理含鎂、鈣高的原料；（4）隨氯化反應(yīng)進(jìn)行熔鹽組成變化，導(dǎo)致氯化反應(yīng)不穩(wěn)定，需定期更換電解質(zhì)，所以廢電解質(zhì)量大（160200kg/t-TiCl4)，并難回收利用；（5）爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高溫腐蝕嚴(yán)重

53、，爐壽命短。熔煉工藝：生產(chǎn)中采用團(tuán)礦與粉料混合料進(jìn)行熔煉，用直徑34mm的無煙煤或焦炭做還原劑。熔煉過程包括還原熔化、深還原和過熱出爐。（1） 還原熔化階段：爐料預(yù)熱至1173K左右開始發(fā)生還原反應(yīng)；溫度升至15231573K時(shí)爐料熔化，此時(shí)熔化和還原同時(shí)進(jìn)行。爐料的熔化從電極周圍逐漸向外擴(kuò)張，直至爐料全部熔化形成熔池。（2）深還原階段；爐料熔化后形成的爐渣仍含有10%左右的FeO，在生產(chǎn)高還原度鈦渣時(shí)，仍需將殘留的FeO進(jìn)一步深還原成鐵。（3）過熱出爐階段：深還原結(jié)束后，為保證順利出爐，仍需將熔體加溫，使渣和鐵充分分離，并使?fàn)t渣達(dá)到一定得過熱度四氯化鈦的凈化：氯化法得到的四氯化鈦是紅棕色渾濁

54、液，除含有98%以上的TiCl4外，還有許多雜質(zhì)。大部分氣體氣體雜質(zhì)在TiCl4中溶解度低，且隨溫度升高溶解度下降，易于在蒸餾或精餾過程中除去；不溶于TiCl4的固體懸浮物可用沉降或過濾的方法除去；溶于TiCl4的液體雜質(zhì)和固體雜質(zhì)中，低沸點(diǎn)和高沸點(diǎn)雜質(zhì)用蒸餾法或精餾法除去，沸點(diǎn)與TiCl4接近的用化學(xué)法除去。致密鈦生產(chǎn)：只有將海綿鈦制成致密的可鍛性金屬，才能進(jìn)行機(jī)械加工并廣泛應(yīng)用于工業(yè)各部門。采用真空熔煉法和粉末冶金法可實(shí)現(xiàn)這一目的。鈦渣生產(chǎn)原理：鈦的氧化物比鐵的氧化物穩(wěn)定得多。因此，在鈦鐵礦精礦高溫還原熔煉過程中，控制還原劑碳量，可使鐵的氧化物被優(yōu)先還原成金屬鐵，鈦的氧化物不易還原而進(jìn)入爐

55、渣。利用生鐵與爐渣的密度差別，使鐵與鈦氧化物分離，分別產(chǎn)出生鐵和含TiO2（72%95%）的高鈦渣。鈦鐵礦還原熔煉的主要反應(yīng)：FeTiO3+C=2Fe+TiO2+CO23/4FeTiO3+C=3/4Fe+1/4Ti3O5+CO，2/3FeTiO3+C=2/3Fe+1/3Ti2O3+CO，1/3FeTiO3+4/3C=1/3Fe+1/3TiC+CO，1/2FeTiO3+C=1/2Fe+1/2TiO+CO復(fù)習(xí)重點(diǎn)（緒論和有色金屬冶金部分）考試題型：名詞解釋、填空、選擇、問答、綜合分析。約占總分值的50%。1.什么是冶金，其目的是什么?冶金是研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其他原料中提取金屬或金屬化合物，并采

56、用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。 冶金的目的就是把所要提取的金屬從成分復(fù)雜的礦物集合體中分離出來并加以提純。 2.簡(jiǎn)述冶金（學(xué)科）的分類。冶金學(xué)分類: 提取冶金學(xué)和物理冶金學(xué)提取冶金學(xué)：研究提取金屬，存在化學(xué)反應(yīng)。從礦石或精礦中提取金屬（包括金屬化合物）的生產(chǎn)過程（又稱化學(xué)冶金、過程冶金學(xué)）。 物理冶金學(xué)：研究金屬材料成型過程。通過成型加工制備具有一定性能的金屬或合金材料，包括金屬學(xué)、粉末冶金、金屬鑄造、金屬壓力加工等（又稱金屬學(xué)） 3. 金屬冶煉方法大致有哪幾類？各有什么特點(diǎn)？ 根據(jù)各種冶金方法的特點(diǎn)，大體上可將其歸納為三類：火法冶金、濕法冶金 和電冶金。 火法冶金：是在高溫

57、條件下進(jìn)行的冶金過程。礦石或精礦中的部分或全部礦物在高溫下經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，生成另一種形態(tài)的化合物或單質(zhì)，分別富集在氣體、液體或固體產(chǎn)物中，達(dá)到所要提取的金屬與脈石及其他雜質(zhì)分離的目的。濕法冶金：是在溶液中進(jìn)行的冶金過程。濕法冶金溫度不高，一般低于100?，F(xiàn)代濕法冶金中的高溫高壓過程，溫度也不過473K左右，極個(gè)別情況溫度可達(dá)573K。電冶金：是利用電能提取金屬的方法。根據(jù)利用電能效應(yīng)的不同，電冶金又分為電熱冶金和電化冶金。4. 火法冶金、濕法冶金和電冶金的特點(diǎn)比較。（1）火法冶金一般具有處理精礦能力大,能夠利用硫化礦中硫的燃燒熱,可以經(jīng)濟(jì)地回收貴金屬、稀有金屬等優(yōu)點(diǎn)；但往往難以達(dá)到良好的環(huán)境保護(hù)。 （2）濕法冶金常用于處理多金屬礦、低品位礦和難選礦。（3）電冶金則適用于鋁、鎂、鈉等活性較大的金屬的生產(chǎn)。5. 有色金屬分為哪幾類？(1)重金屬：密度在5t/m3以上的金屬，包括銅、鉛、鋅、鎳、鈷、錫、銻、汞、鎘、鉍。 (2)輕金屬：密度在5t/m3以下的金屬，包括鋁、鎂、