2025年有色金屬冶煉（除銅、鋁、鉛、鋅）作業(yè)考試試題帶答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20題，40分）1.鎳硫化礦火法冶煉流程中，焙燒工序的主要目的是（）。A.脫除全部硫元素B.生成高鎳锍C.部分脫硫并富集鎳D.直接獲得金屬鎳答案：C2.鈷精礦濕法浸出時(shí)，若原料含砷較高，通常需先進(jìn)行（）預(yù)處理。A.氧化焙燒B.還原焙燒C.硫酸化焙燒D.氯化焙燒答案：A（氧化焙燒可使砷轉(zhuǎn)化為As2O3揮發(fā)脫除）3.錫精礦還原熔煉時(shí)，爐內(nèi)最佳溫度范圍為（）。A.800-1000℃B.1200-1350℃C.1500-1600℃D.1800-2000℃答案：B（錫的熔點(diǎn)為231.9℃，還原反應(yīng)需在渣熔點(diǎn)以上，通?？刂?200-1350℃）4.銻的火法精煉中，加入碳酸鈉的主要作用是（）。A.降低熔體黏度B.與雜質(zhì)硫化物反應(yīng)生成爐渣C.提高銻的揮發(fā)性D.促進(jìn)銻的氧化答案：B（碳酸鈉與雜質(zhì)如FeS反應(yīng)生成Na2S進(jìn)入渣相）5.鎂電解生產(chǎn)中，電解質(zhì)體系主要成分為（）。A.MgO+NaClB.MgCl2+KCl+CaCl2C.MgSO4+Na2CO3D.Mg(OH)2+CaF2答案：B（工業(yè)鎂電解通常采用MgCl2-KCl-CaCl2三元體系降低熔點(diǎn)）6.鈦的克勞爾法（KrollProcess）中，還原產(chǎn)物為（）。A.海綿鈦+MgCl2B.鈦錠+MgOC.鈦粉+MgD.鈦合金+CaCl2答案：A（TiCl4與Mg在高溫下反應(yīng)生成海綿鈦和MgCl2）7.鋰輝石提鋰工藝中，“煅燒轉(zhuǎn)型”工序的目的是（）。A.使α-鋰輝石轉(zhuǎn)化為β-鋰輝石（易酸解）B.脫除結(jié)晶水C.直接生成Li2CO3D.降低鐵雜質(zhì)含量答案：A（α型鋰輝石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，煅燒至1050℃轉(zhuǎn)化為β型，易與酸反應(yīng)）8.稀土萃取分離中，P507（2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯）通常用于（）。A.輕稀土分組（La-Nd）B.中重稀土分離（Gd-Y）C.稀土與非稀土雜質(zhì)分離D.稀土氧化焙燒答案：B（P507對(duì)中重稀土萃取能力強(qiáng)，常用于Gd以后元素的分離）9.銦的富集通常來(lái)源于（）。A.銅冶煉煙灰B.鉛鋅冶煉渣C.鋁電解槽渣D.金精礦焙砂答案：B（銦常伴生于閃鋅礦，鉛鋅冶煉渣中可富集）10.金屬鍺的提取中，氯化蒸餾法利用的是（）。A.GeCl4的高揮發(fā)性（沸點(diǎn)83℃）B.GeO2的水溶性C.GeS的難溶性D.Ge的強(qiáng)還原性答案：A（GeCl4沸點(diǎn)低，可通過(guò)蒸餾與其他氯化物分離）11.鉭鈮分離常用的方法是（）。A.磁選B.重選C.氟化氫-硫酸體系萃取D.氧化焙燒答案：C（鉭鈮在HF-H2SO4體系中形成絡(luò)合物，可通過(guò)萃取分離）12.金屬鉍的火法精煉中，“加鋅除銀”利用的原理是（）。A.鋅與銀形成不溶于鉍的金屬間化合物（AgZn3）B.鋅優(yōu)先氧化進(jìn)入渣相C.鋅降低鉍的熔點(diǎn)D.鋅與鉍形成合金答案：A（AgZn3密度小，浮于鉍熔體表面形成銀鋅殼）13.釩鈦磁鐵礦提釩的主要工藝是（）。A.酸浸直接提釩B.高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐吹釩（釩渣）C.氯化揮發(fā)D.電解還原答案：B（釩鈦磁鐵礦經(jīng)高爐煉鐵后，鐵水在轉(zhuǎn)爐中吹氧，釩氧化進(jìn)入爐渣形成釩渣）14.金屬鎘的生產(chǎn)中，置換沉淀法常用的還原劑是（）。A.鐵屑B.鋅粉C.鋁粉D.鎂粉答案：B（鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鎘，可從含鎘溶液中置換出鎘）15.海綿鋯生產(chǎn)中，主要采用的還原工藝是（）。A.碳熱還原B.鎂熱還原（Kroll法）C.鋁熱還原（Goldschmidt法）D.電解還原答案：B（與鈦類(lèi)似，ZrCl4與Mg在氬氣保護(hù)下還原生成海綿鋯）16.金屬錸的提取通常來(lái)源于（）。A.鉬精礦焙燒煙塵（Re2O7）B.銅精礦電解陽(yáng)極泥C.鉛鋅冶煉廢水D.稀土礦酸浸液答案：A（錸常伴生于輝鉬礦，焙燒時(shí)生成Re2O7進(jìn)入煙塵）17.金屬鈹?shù)囊睙捴?，氟化法的關(guān)鍵步驟是（）。A.鈹精礦與氟化氫反應(yīng)生成BeF2B.電解BeF2-KF熔體C.碳熱還原BeOD.酸浸提取BeSO4答案：B（BeF2熔點(diǎn)高，需與KF形成共熔體降低電解溫度）18.金屬鉈的富集主要來(lái)源于（）。A.鉛鋅冶煉煙灰（Tl2SO4）B.金礦氰化尾渣C.鋁土礦溶出液D.稀土礦萃取余液答案：A（鉈伴生于黃鐵礦、閃鋅礦，冶煉煙灰中可富集）19.金屬鎵的提取通常來(lái)源于（）。A.鋁土礦拜耳法赤泥（Ga(OH)4-）B.銅冶煉轉(zhuǎn)爐渣C.鉛燒結(jié)機(jī)煙塵D.鋅浸出渣答案：A（鎵與鋁性質(zhì)相似，鋁土礦溶出時(shí)部分鎵進(jìn)入溶液，可從赤泥中回收）20.金屬銫的生產(chǎn)中，常用的還原方法是（）。A.鈣還原CsClB.電解CsOHC.碳還原Cs2CO3D.鎂還原CsF答案：A（CsCl與Ca在高溫真空下反應(yīng)：2CsCl+Ca=CaCl2+2Cs↑）二、判斷題（每題1分，共10題，10分）1.鎳紅土礦濕法冶煉（HPAL工藝）的核心是高壓酸浸（250-270℃，3-5MPa）。（）答案：√2.鈷的硫化礦浸出時(shí)，加入氧化劑（如MnO2）可提高鈷的浸出率。（）答案：√（氧化劑可將Co3+還原為Co2+，促進(jìn)溶解）3.錫精礦還原熔煉中，爐渣含F(xiàn)eO過(guò)高會(huì)導(dǎo)致錫損失增加。（）答案：√（FeO與SiO2形成低熔點(diǎn)渣，但FeO過(guò)多會(huì)與SnO2生成FeSnO3，增加錫在渣中的溶解度）4.銻的揮發(fā)焙燒需在強(qiáng)還原氣氛中進(jìn)行，使Sb2S3轉(zhuǎn)化為Sb蒸汽。（）答案：×（揮發(fā)焙燒需控制弱氧化氣氛，使Sb2S3氧化為Sb2O3（沸點(diǎn)1425℃）揮發(fā)）5.鎂電解過(guò)程中，陽(yáng)極產(chǎn)物是Cl2，陰極產(chǎn)物是Mg。（）答案：√（MgCl2電解：Mg2++2e-=Mg（陰極）；2Cl--2e-=Cl2↑（陽(yáng)極））6.海綿鈦破碎后可直接作為成品，無(wú)需進(jìn)一步提純。（）答案：×（海綿鈦含Mg、MgCl2等雜質(zhì)，需真空蒸餾脫除）7.鹽湖提鋰中，吸附法對(duì)Li+的選擇性高于Na+、K+，因此無(wú)需除雜可直接吸附。（）答案：×（鹽湖鹵水中Mg2+、Ca2+等會(huì)影響吸附劑性能，需先除鈣鎂）8.稀土萃取分離中，“相比”（O/A）是指有機(jī)相體積與水相體積的比值。（）答案：√9.金屬鍺的區(qū)熔提純可將純度從99.99%提升至99.9999%以上。（）答案：√（區(qū)熔法利用雜質(zhì)在固液兩相中的分配系數(shù)差異，多次提純可提高純度）10.金屬銦的電解精煉中，陽(yáng)極泥主要成分為鉛、錫等金屬。（）答案：×（銦電解時(shí)，比銦活潑的金屬（如Zn、Fe）進(jìn)入溶液，比銦不活潑的金屬（如Ag、Cu）進(jìn)入陽(yáng)極泥）三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共8題，40分）1.簡(jiǎn)述鎳紅土礦的兩種主流冶煉工藝（RKEF與HPAL）的核心區(qū)別。答案：RKEF（回轉(zhuǎn)窯-電爐熔煉）是火法工藝，適用于高鎂低鐵紅土礦（褐鐵礦型），通過(guò)干燥、焙燒（1000-1100℃）脫除結(jié)晶水，電爐還原熔煉（1500-1600℃）得到鎳鐵合金；HPAL（高壓酸浸）是濕法工藝，適用于高鐵低鎂紅土礦（腐殖土型），在高壓釜中（250-270℃，3-5MPa）用濃硫酸浸出，使Ni、Co溶解，經(jīng)中和、萃取分離得到鎳鈷產(chǎn)品。兩者的核心區(qū)別在于原料適應(yīng)性（鎂鐵含量）、工藝路線（火法vs濕法）及產(chǎn)品形式（鎳鐵vs鎳鈷鹽）。2.鈷精礦預(yù)處理（焙燒）的主要目的是什么？列舉兩種常見(jiàn)焙燒方式。答案：預(yù)處理目的：①脫除硫、砷等雜質(zhì)（硫轉(zhuǎn)化為SO2，砷轉(zhuǎn)化為As2O3揮發(fā)）；②將鈷的硫化物（如CoS2）氧化為氧化物（Co3O4），提高后續(xù)浸出率；③減少后續(xù)浸出劑（如硫酸）消耗。常見(jiàn)焙燒方式：①氧化焙燒（空氣氣氛，800-900℃）；②硫酸化焙燒（控制低氧氣氛，使CoS轉(zhuǎn)化為CoSO4，可直接水浸）。3.錫粗煉（還原熔煉）過(guò)程中，向爐內(nèi)加入鐵屑的作用是什么？寫(xiě)出主要反應(yīng)方程式。答案：作用：置換渣中的Cu2+，減少錫中銅雜質(zhì)含量。錫精礦中常含CuS，熔煉時(shí)CuS與SnO2反應(yīng)生成Cu2SnS3（進(jìn)入爐渣），加入鐵屑后，F(xiàn)e與Cu2SnS3反應(yīng)：Fe+Cu2SnS3=2Cu+FeSnS3（或Fe+Cu2+→Fe2++Cu↓）。反應(yīng)方程式示例：Fe+Cu2+=Fe2++Cu↓（離子反應(yīng)）。4.銻的揮發(fā)焙燒需控制哪些關(guān)鍵參數(shù)？為什么不能過(guò)度氧化？答案：關(guān)鍵參數(shù)：①溫度（500-600℃，低于Sb2O3熔點(diǎn)（656℃），避免熔體堵塞爐料）；②氣氛（弱氧化，O2濃度5-8%）；③焙燒時(shí)間（確保Sb2S3充分氧化為Sb2O3）。過(guò)度氧化會(huì)生成高熔點(diǎn)的Sb3O4（熔點(diǎn)930℃）或Sb2O5（分解溫度380℃），導(dǎo)致Sb2O3揮發(fā)率下降，且Sb2O5可能與脈石（如SiO2）反應(yīng)生成難揮發(fā)的銻硅酸鹽，降低回收率。5.鎂電解槽的陰極通常采用鋼質(zhì)材料，而陽(yáng)極采用石墨，說(shuō)明其原因。答案：陰極（鋼質(zhì)）：鎂在陰極析出（Mg2++2e-=Mg），鋼的熔點(diǎn)（約1500℃）遠(yuǎn)高于電解質(zhì)溫度（700-750℃），且鋼與鎂不反應(yīng)，可穩(wěn)定承載鎂熔體。陽(yáng)極（石墨）：陽(yáng)極反應(yīng)為2Cl--2e-=Cl2↑，石墨在Cl2氣氛中化學(xué)穩(wěn)定性高（僅少量反應(yīng)生成CCl4），且導(dǎo)電性好、成本低；若用金屬陽(yáng)極（如鋼），會(huì)被Cl2腐蝕生成金屬氯化物，污染電解質(zhì)。6.鈦還原（Kroll法）過(guò)程中，為何需要在氬氣保護(hù)下進(jìn)行？還原結(jié)束后為何需真空蒸餾？答案：氬氣保護(hù)原因：鈦在高溫（800-1000℃）下易與O2、N2反應(yīng)生成TiO2、TiN等雜質(zhì)，氬氣作為惰性氣體可隔絕空氣，防止鈦氧化或氮化。真空蒸餾目的：還原產(chǎn)物（海綿鈦）中含未反應(yīng)的Mg和生成的MgCl2（熔點(diǎn)714℃），在真空（1-10Pa）、高溫（900-1000℃）下，Mg（沸點(diǎn)1090℃）和MgCl2（沸點(diǎn)1412℃）可揮發(fā)脫除，得到高純度海綿鈦（純度＞99.5%）。7.鋰輝石提鋰中，“硫酸化焙燒”的反應(yīng)原理是什么？寫(xiě)出主要反應(yīng)方程式。答案：原理：β-鋰輝石（LiAlSi2O6）與濃硫酸在250-300℃反應(yīng)，生成可溶于水的Li2SO4，同時(shí)Al、Si轉(zhuǎn)化為不溶物（Al2(SO4)3、SiO2）。主要反應(yīng)：2LiAlSi2O6+4H2SO4=Li2SO4+Al2(SO4)3+4SiO2↓+4H2O↑。8.稀土分組萃取（如輕稀土/中重稀土分離）的意義是什么？常用的分組萃取劑有哪些？答案：意義：稀土元素化學(xué)性質(zhì)相似（原子半徑差異?。苯臃蛛x相鄰元素（如La-Ce、Gd-Tb）難度大；分組萃取可先將稀土分為輕（La-Nd）、中（Sm-Gd）、重（Tb-Lu+Y）幾組，降低后續(xù)分離難度，提高效率。常用萃取劑：輕稀土分組用P204（二（2-乙基己基）磷酸）；中重稀土分組用P507（2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯）或C272（二（2,4,4-三甲基戊基）膦酸）。四、計(jì)算題（每題6分，共5題，30分）1.某鎳硫化礦精礦含Ni8%、S30%，經(jīng)氧化焙燒后，焙砂含S0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），焙燒尾氣中SO2體積濃度為8%（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。計(jì)算硫的轉(zhuǎn)化率（保留兩位小數(shù)）。（已知：空氣密度1.293kg/m3，O2體積分?jǐn)?shù)21%，焙燒反應(yīng)：2NiS+3O2=2NiO+2SO2）答案：設(shè)處理100kg精礦，含S30kg（1000mol）。焙砂中S質(zhì)量=100kg×0.5%=0.5kg（15.625mol），則轉(zhuǎn)化為SO2的S=1000-15.625=984.375mol。SO2體積=984.375mol×22.4L/mol=22050L=22.05m3。尾氣中SO2體積分?jǐn)?shù)8%，則尾氣總體積=22.05/0.08=275.625m3。硫轉(zhuǎn)化率=（轉(zhuǎn)化的S量/原S量）×100%=（984.375/1000）×100%=98.44%。2.某鈷精礦含Co12%（以CoS形式存在），采用硫酸浸出（H2SO4過(guò)量20%），反應(yīng)方程式：CoS+H2SO4+0.5O2=CoSO4+S↓+H2O。計(jì)算處理1噸鈷精礦所需98%濃硫酸（密度1.84g/cm3）的體積（保留兩位小數(shù)）。（Co原子量58.93，S32.07，H2SO4分子量98.08）答案：1噸精礦含Co質(zhì)量=1000kg×12%=120kg（2036.3mol），對(duì)應(yīng)CoS=2036.3mol。理論H2SO4用量=2036.3mol（1:1反應(yīng)），質(zhì)量=2036.3×98.08=200,000g=200kg。過(guò)量20%后用量=200×1.2=240kg。98%濃硫酸質(zhì)量=240/0.98=244.90kg，體積=244900g/1.84g/cm3=133,097.83cm3=133.10L。3.某錫精礦含SnO265%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用焦炭還原熔煉（SnO2+2C=Sn+2CO↑），焦炭含固定碳85%，還原過(guò)程中碳利用率為80%，且需過(guò)量20%以保證還原完全。計(jì)算熔煉1噸錫精礦所需焦炭的質(zhì)量（保留兩位小數(shù)）。（SnO2分子量150.71，C原子量12.01，Sn原子量118.71）答案：1噸精礦含SnO2=650kg（4312mol），理論需C=4312×2=8624mol（103.6kg）?？紤]碳利用率80%，實(shí)際需C=103.6/0.8=129.5kg。過(guò)量20%后需C=129.5×1.2=155.4kg。焦炭質(zhì)量=155.4/0.85=182.82kg。4.某銻精煉廠處理粗銻（含Sb95%，雜質(zhì)5%）1000kg，產(chǎn)出精銻（含Sb99.5%）920kg，精煉渣含Sb15%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。計(jì)算銻的直收率（保留兩位小數(shù)）。答案：投入Sb量=1000kg×95%=950kg。產(chǎn)出精銻中Sb量=920kg×99.5%=915.4kg。精煉渣量=1000-920=80kg，渣中Sb量=80kg×15%=12kg。損失Sb量=950-915.4-12=22.6kg。直收率=（產(chǎn)出精銻中Sb量/投入Sb量）×100%=（915.4/950）×100%=96.36%。5.某鎂電解槽電流強(qiáng)度為200kA，24小時(shí)產(chǎn)鎂2.8噸。計(jì)算電流效率（保留兩位小數(shù)）。（法拉第常數(shù)F=96485C/mol，Mg原子量24.305）答案：理論產(chǎn)鎂量=（電流×?xí)r間×Mg摩爾質(zhì)量）/(2×F)=（200000A×24×3600s×24.305g/mol）/(2×96485C/mol)=（200000×86400×24.305）/(2×96485×1000)kg=（418,176,000,000）/(192,970,000)kg≈2167.5kg≈2.1675噸。電流效率=（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）×100%=（2.8/2.1675）×100%≈129.10%（注：實(shí)際中電流效率不可能超過(guò)100%，此題數(shù)據(jù)可能為假設(shè)，僅作計(jì)算練習(xí)）。五、案例分析題（每題10分，共4題，40分）1.某企業(yè)采用RKEF工藝處理低品位紅土礦（Ni1.5%，MgO25%），生產(chǎn)中出現(xiàn)鎳回收率低（85%）、電爐能耗高（4500kWh/t鎳鐵）的問(wèn)題。請(qǐng)分析可能原因并提出優(yōu)化措施。答案：可能原因：①紅土礦含大量結(jié)晶水（10-15%），回轉(zhuǎn)窯干燥不充分，導(dǎo)致電爐需額外耗能脫水；②礦石粒度粗（＞50mm），焙燒時(shí)傳熱不均，部分NiO未充分還原；③電爐渣型不合理（CaO/SiO2＜0.8），渣熔點(diǎn)高（＞1450℃），鎳鐵與渣分離不徹底；④還原劑（焦粉）配比不足（＜8%），NiO還原不完全。優(yōu)化措施：①預(yù)處理脫泥（去除細(xì)顆粒雜質(zhì)），降低入窯水分（＜5%）；②控制回轉(zhuǎn)窯溫度（1050-1100℃），延長(zhǎng)焙燒時(shí)間（3-4h），確保β-橄欖石（Mg2SiO4）分解為MgO和SiO2，釋放包裹的NiO；③調(diào)整電爐渣型（CaO/SiO2=0.9-1.0，MgO=18-22%），降低渣熔點(diǎn)（1350-1400℃），提高鎳鐵沉降效率；④增加焦粉配比（8-10%），并添加少量螢石（CaF2）降低渣黏度，促進(jìn)鎳鐵聚集。2.某鈷濕法冶煉廠采用“硫酸浸出-中和除鐵-萃取提鈷”工藝，近期發(fā)現(xiàn)浸出液中Co濃度僅35g/L（設(shè)計(jì)值50g/L），浸出率88%（設(shè)計(jì)值95%）。請(qǐng)分析可能原因并提出解決措施。答案：可能原因：①硫酸濃度不足（＜150g/L），H+濃度低，CoS溶解速率慢；②浸出溫度低（＜80℃），反應(yīng)動(dòng)力學(xué)差；③礦粉粒度粗（＞100目），比表面積小，傳質(zhì)效率低；④氧化劑（MnO2）添加量不足（＜理論量1.2倍），Co3+未完全還原為Co2+；⑤浸出時(shí)間短（＜4h），反應(yīng)未達(dá)平衡。解決措施：①提高硫酸濃度至180-200g/L（過(guò)量20%）；②將浸出溫度升至90-95℃（常壓下）或采用高壓釜（120℃，0.5MPa）強(qiáng)化反應(yīng)；③將礦粉細(xì)磨至-200目占80%以上；④按Co:S=1:1.3添加MnO2（或H2O2），確保Co3+充分還原；⑤延長(zhǎng)浸出時(shí)間至6-8h，或采用連續(xù)攪拌浸出槽（CSTR）提高停留時(shí)間。3.某錫冶煉廠還原熔煉后，爐渣含Sn5%（設(shè)計(jì)值＜3%），導(dǎo)致錫損失增加。請(qǐng)