2025年有色金屬冶煉（除銅、鋁、鉛、鋅）作業(yè)考試試題（附答案）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.下列哪種金屬屬于鎳的主要硫化礦礦物？A.針鎳礦（NiS）B.紅砷鎳礦（NiAs）C.鎳黃鐵礦（(Fe,Ni)?S?）D.硅鎂鎳礦（(Mg,Ni)?Si?O?(OH)?）答案：C2.錫精礦還原熔煉時(shí)，常用的還原劑是？A.焦炭B.氫氣C.一氧化碳D.鋁粉答案：A3.銻精礦氧化焙燒的主要目的是？A.脫除硫和砷B.富集銻C.降低熔點(diǎn)D.提高金屬活性答案：A4.汞的火法冶煉中，蒸餾爐內(nèi)的主要反應(yīng)是？A.HgS+O?→Hg+SO?B.HgO→Hg+O?C.HgCl?+Fe→Hg+FeCl?D.HgS+CaO→Hg+CaS+CaSO?答案：A5.鈦的工業(yè)生產(chǎn)中，克勞爾法（KrollProcess）的核心反應(yīng)是？A.TiO?+2C+2Cl?→TiCl?+2COB.TiCl?+2Mg→Ti+2MgCl?C.TiCl?+4Na→Ti+4NaClD.TiO?+2Al→Ti+Al?O?答案：B6.鎂的電解冶煉中，電解質(zhì)體系的主要成分是？A.MgCl?-NaCl-KClB.MgO-CaF?C.MgSO?-H?OD.MgCO?-SiO?答案：A7.稀土金屬分離中，溶劑萃取法常用的萃取劑是？A.P507（2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯）B.苯C.乙醇D.四氯化碳答案：A8.銦的富集通常發(fā)生在以下哪種冶煉過(guò)程中？A.鉛鋅冶煉的煙灰或渣中B.銅冶煉的陽(yáng)極泥C.鋁電解的電解質(zhì)D.鎳冶煉的高冰鎳答案：A9.鎢精礦堿分解的主要反應(yīng)是？A.CaWO?+Na?CO?→Na?WO?+CaCO?B.WO?+2NaOH→Na?WO?+H?OC.FeWO?+HCl→FeCl?+H?WO?D.MnWO?+H?SO?→MnSO?+H?WO?答案：A10.鈷精礦硫酸化焙燒的目的是？A.將鈷轉(zhuǎn)化為可溶性硫酸鹽B.脫除硫和砷C.降低熔點(diǎn)D.富集鈷答案：A11.鉍的火法精煉中，加鋅除銀的原理是？A.鋅與銀形成不溶于鉍的金屬間化合物（AgZn?）B.鋅與鉍形成合金，銀沉淀C.銀被氧化為Ag?O進(jìn)入渣相D.鋅置換銀離子答案：A12.鎘的回收通常來(lái)自？A.鉛鋅冶煉的副產(chǎn)物B.銅冶煉的陽(yáng)極泥C.鋁電解的廢氣D.鎳冶煉的高冰鎳答案：A13.釩鈦磁鐵礦提釩的主要方法是？A.鈉化焙燒-水浸B.酸浸C.氯化蒸餾D.電解答案：A14.鍺的富集常通過(guò)以下哪種方式？A.煤燃燒后的煙道灰或鋅冶煉的浸出渣B.銅冶煉的電解液C.鋁土礦的赤泥D.鎳冶煉的轉(zhuǎn)爐渣答案：A15.鉭鈮分離常用的方法是？A.氫氟酸-硫酸體系萃取B.堿熔-水浸C.氯化蒸餾D.磁選答案：A16.鋰輝石提鋰的關(guān)鍵預(yù)處理步驟是？A.高溫焙燒（1050-1100℃）使α型轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦虰.酸浸C.堿熔D.浮選答案：A17.鈹?shù)囊睙捴?，氧化鈹?shù)倪€原常用？A.金屬鎂B.碳C.氫氣D.鋁答案：A18.鉑族金屬（PGMs）的富集主要來(lái)自？A.銅鎳硫化礦的冶煉副產(chǎn)物（如高冰鎳）B.金礦的氰化尾渣C.鋁土礦的赤泥D.鉛鋅冶煉的煙灰答案：A19.鋯英砂（ZrSiO?）分解的常用方法是？A.堿熔法（與NaOH共熔）B.酸浸法（濃硫酸）C.氯化法（與Cl?、C反應(yīng)）D.電解法答案：A20.錸的回收主要來(lái)自？A.鉬精礦焙燒的煙塵（Re?O?）B.銅冶煉的電解液C.鉛鋅冶煉的渣D.鎳冶煉的高冰鎳答案：A二、判斷題（每題1分，共10分。正確填“√”，錯(cuò)誤填“×”）1.硅鎂鎳礦（紅土鎳礦）由于含鎳量低，只能通過(guò)火法冶煉（鎳鐵工藝）處理。（）答案：×（注：也可通過(guò)濕法冶煉，如高壓酸浸）2.錫精礦還原熔煉時(shí)，爐渣中SnO?的損失主要是機(jī)械夾雜，化學(xué)損失可忽略。（）答案：×（注：化學(xué)損失不可忽略，SnO?會(huì)與SiO?形成硅酸鹽）3.銻的揮發(fā)焙燒是在氧化氣氛下使Sb?S?轉(zhuǎn)化為Sb?O?揮發(fā)，與脈石分離。（）答案：√4.汞的火法冶煉中，蒸餾溫度需控制在350-400℃，避免汞蒸氣與硫重新結(jié)合。（）答案：×（注：蒸餾溫度需高于500℃，使HgS充分分解）5.鎂的電解冶煉中，電解質(zhì)中添加CaCl?可降低熔點(diǎn)并提高電導(dǎo)率。（）答案：√6.稀土萃取分離中，P507對(duì)重稀土的萃取能力強(qiáng)于輕稀土，因此可通過(guò)控制pH實(shí)現(xiàn)分組。（）答案：√7.鎢的氫還原過(guò)程中，溫度越高，還原速率越快，最終產(chǎn)品粒度越細(xì)。（）答案：×（注：溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大，粒度變粗）8.鈷冶煉中，除鐵常用黃鈉鐵礬法，需控制pH=1.5-2.0并添加Na?。（）答案：√9.鉍的氧化精煉中，加氧化劑（如通入空氣）可脫除鉛、鋅等雜質(zhì)，因?yàn)樗鼈兊难趸锔走M(jìn)入渣相。（）答案：√10.鋰云母提鋰時(shí)，由于含氟，需先進(jìn)行脫氟處理（如加CaO焙燒）以避免設(shè)備腐蝕。（）答案：√三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述紅土鎳礦濕法高壓酸浸（HPAL）的主要工藝流程及關(guān)鍵控制參數(shù)。答案：工藝流程：紅土鎳礦破碎磨礦→礦漿預(yù)熱（150-170℃）→高壓釜中通入濃硫酸（250-270℃、4-5MPa）→鎳、鈷以硫酸鹽形式溶解，鐵、鋁形成針鐵礦（FeOOH）或赤鐵礦（Fe?O?）沉淀→固液分離（濃密機(jī)+過(guò)濾）→濾液中和除雜（加石灰石調(diào)pH至4-5，除鐵、鋁）→硫化沉淀（加H?S或Na?S，沉淀NiS、CoS）→酸溶得到高濃度鎳鈷溶液→萃取分離鎳鈷→電積或結(jié)晶得到鎳、鈷產(chǎn)品。關(guān)鍵參數(shù)：溫度（250-270℃）、壓力（4-5MPa）、硫酸用量（理論量1.2-1.5倍）、反應(yīng)時(shí)間（60-90分鐘）、中和pH（4-5）。2.錫精礦還原熔煉后，粗錫中常含鉛、銅、砷、銻等雜質(zhì)，簡(jiǎn)述火法精煉除砷、銻的原理及操作。答案：原理：砷、銻的氧化物（As?O?、Sb?O?）熔點(diǎn)低、易揮發(fā)，可通過(guò)氧化造渣或揮發(fā)除去。操作：向熔融粗錫中通入空氣或加入氧化劑（如KNO?、NaNO?），砷、銻被氧化為As?O?（沸點(diǎn)465℃）、Sb?O?（沸點(diǎn)1425℃）。由于As?O?易揮發(fā)，大部分隨煙氣排出；Sb?O?部分揮發(fā)，部分與SnO?結(jié)合形成復(fù)雜氧化物（如Sb?O?·SnO?）進(jìn)入渣相。需控制溫度在600-700℃（避免Sn過(guò)度氧化），并多次扒渣，直至砷、銻含量達(dá)標(biāo)（As＜0.005%，Sb＜0.01%）。3.鈦的克勞爾法中，為什么選擇鎂作為還原劑而不是鈉？還原后的產(chǎn)物如何分離？答案：選擇鎂的原因：①鎂的還原能力強(qiáng)（Mg的還原性略弱于Na，但TiCl?與Mg的反應(yīng)放熱適中，易控制溫度）；②鎂的沸點(diǎn)（1090℃）高于TiCl?的沸點(diǎn)（136.4℃），可在液態(tài)下反應(yīng)；③鎂電解成本低于鈉（鈉的電解能耗更高）；④鎂與Ti的分離更易（MgCl?熔點(diǎn)714℃，可通過(guò)真空蒸餾分離）。產(chǎn)物分離：還原產(chǎn)物為海綿鈦、Mg和MgCl?的混合物。通過(guò)真空蒸餾（1000-1100℃，真空度＜1Pa）使Mg（沸點(diǎn)1090℃）和MgCl?（沸點(diǎn)1412℃）揮發(fā)，冷凝回收，剩余固體為海綿鈦。4.稀土元素（REEs）的溶劑萃取分離中，“分餾萃取”的原理是什么？舉例說(shuō)明其在輕稀土分離中的應(yīng)用。答案：原理：分餾萃取是將萃取段與反萃段結(jié)合，通過(guò)控制萃取劑流量、料液流量和反萃劑流量，使易萃取組分（如重稀土）在萃取段被萃取劑富集，難萃取組分（如輕稀土）在反萃段被反萃劑洗脫，最終實(shí)現(xiàn)相鄰稀土元素的高純度分離。應(yīng)用（以鑭（La）、鈰（Ce）分離為例）：料液（La3?、Ce3?混合溶液）從中間進(jìn)入萃取槽，萃取劑（如P507-煤油）從一端流入（萃取段），反萃劑（稀鹽酸）從另一端流入（反萃段）。Ce3?與P507的絡(luò)合能力略強(qiáng)于La3?，因此Ce3?被萃取劑帶入有機(jī)相并向萃取段移動(dòng)，La3?則被反萃劑洗脫進(jìn)入水相并向反萃段移動(dòng)。最終，有機(jī)相富集Ce3?，水相富集La3?，通過(guò)多級(jí)逆流萃取可使純度達(dá)到99%以上。5.簡(jiǎn)述釩鈦磁鐵礦提釩的“鈉化焙燒-水浸”工藝的主要反應(yīng)及關(guān)鍵控制條件。答案：主要反應(yīng)：①釩鈦磁鐵礦（FeO·V?O?·TiO?）中的V3?被氧化為V??：4(FeO·V?O?)+5O?→2Fe?O?+4V?O?②加入鈉鹽（如NaCl、Na?CO?）后，V?O?與Na?CO?反應(yīng)生成可溶性偏釩酸鈉：V?O?+Na?CO?→2NaVO?+CO?↑③雜質(zhì)鐵、鈦的反應(yīng)：FeO被氧化為Fe?O?（不溶），TiO?與Na?CO?反應(yīng)生成Na?TiO?（難溶）。關(guān)鍵控制條件：焙燒溫度（800-900℃，低于950℃避免生成難溶的釩鐵尖晶石）、鈉鹽添加量（理論量1.1-1.3倍）、焙燒時(shí)間（2-3小時(shí)）、氧氣濃度（≥18%，保證V3?充分氧化）、水浸溫度（80-90℃）、水浸pH（8-9，避免NaVO?水解）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某銻精礦含Sb?S?65%、FeS?10%、SiO?25%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用氧化焙燒脫除硫，要求焙燒后焙砂中硫含量≤1.5%（以S計(jì)）。假設(shè)Sb?S?的脫硫率為98%，F(xiàn)eS?的脫硫率為95%，計(jì)算每噸精礦需要的理論空氣量（空氣密度1.293kg/m3，O?體積分?jǐn)?shù)21%，S的原子量32，O的原子量16）。解：（1）計(jì)算精礦中硫的總質(zhì)量：Sb?S?含硫量：(3×32)/(2×121.76+3×32)×65%=(96/339.52)×65%≈18.26%FeS?含硫量：(2×32)/(55.85+2×32)×10%=(64/119.85)×10%≈5.34%總硫含量：18.26%+5.34%=23.6%每噸精礦含硫質(zhì)量：1000kg×23.6%=236kg（2）計(jì)算焙燒后剩余硫質(zhì)量：允許剩余硫≤1.5%×1000kg=15kg脫除硫質(zhì)量=236kg-15kg=221kg（3）計(jì)算各硫化物脫除的硫量：Sb?S?脫除硫：236kg×(65%/23.6%)×98%=236kg×(18.26%/23.6%)×98%≈236kg×0.774×0.98≈177.5kgFeS?脫除硫：236kg×(5.34%/23.6%)×95%=236kg×0.226×0.95≈50.5kg驗(yàn)證：177.5+50.5=228kg（略高于221kg，因允許硫含量為≤1.5%，實(shí)際取221kg）（4）計(jì)算脫硫反應(yīng)的需氧量：Sb?S?氧化反應(yīng)：2Sb?S?+9O?→2Sb?O?+6SO?每脫除1molS（32g）需O?：(9/6)mol=1.5molFeS?氧化反應(yīng)：4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?每脫除1molS需O?：(11/8)mol=1.375mol脫除Sb?S?的S物質(zhì)的量：177500g/32g/mol≈5546.88mol需O?：5546.88mol×1.5=8320.31mol脫除FeS?的S物質(zhì)的量：50500g/32g/mol≈1578.13mol需O?：1578.13mol×1.375≈2179.69mol總需O?：8320.31+2179.69=10500mol（5）計(jì)算理論空氣量：O?體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）：10500mol×22.4L/mol=235200L=235.2m3空氣體積：235.2m3/21%≈1120m3空氣質(zhì)量：1120m3×1.293kg/m3≈1448.16kg答案：每噸精礦需要理論空氣量約1120m3（或1448kg）。2.某鈷精礦含Co8%、Fe15%、Cu0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），采用硫酸浸出（H?SO?過(guò)量），浸出率Co98%、Fe95%、Cu90%。浸出液體積為5m3，需用黃鈉鐵礬法（NaFe?(SO?)?(OH)?）除鐵，要求除鐵后液中Fe3?濃度≤0.01g/L。計(jì)算：（1）浸出液中初始Fe3?濃度（g/L）；（2）需要添加的Na?CO?質(zhì)量（假設(shè)Na?全部來(lái)自Na?CO?，反應(yīng)式：3Fe?(SO?)?+6H?O+Na?CO?→2NaFe?(SO?)?(OH)?↓+5H?SO?+CO?↑）。解：（1）計(jì)算浸出液中初始Fe3?質(zhì)量：每噸精礦含F(xiàn)e：1000kg×15%=150kg=150000g浸出Fe質(zhì)量：150000g×95%=142500g浸出液體積5m3=5000L初始Fe3?濃度：142500g/5000L=28.5g/L（2）計(jì)算需沉淀的Fe3?質(zhì)量：除鐵后允許Fe3?質(zhì)量：5000L×0.01g/L=50g需沉淀Fe3?質(zhì)量：142500g-50g=142450gFe3?的物質(zhì)的量：142450g/55.85g/mol≈2550mol根據(jù)反應(yīng)式：3Fe?(SO?)?→2NaFe?(SO?)?(OH)?，即6molFe3?生成2molNaFe?(SO?)?(OH)?，需1molNa?CO?。6molFe3?對(duì)應(yīng)1molNa?CO?2550molFe3?需Na?CO?物質(zhì)的量：2550/6=425molNa?CO?質(zhì)量：425mol×105.99g/mol≈45045.75g≈45.05kg答案：（1）初始Fe3?濃度28.5g/L；（2）需添加Na?CO?約45.05kg。五、綜合分析題（每題15分，共30分）1.某企業(yè)采用“氧化焙燒-酸浸-萃取-電積”工藝處理高砷錫精礦（含Sn45%、As8%、S12%、SiO?35%），生產(chǎn)中出現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）焙燒爐煙氣中SO?濃度不穩(wěn)定（5-15%）；（2）酸浸液中As濃度高達(dá)20g/L，影響后續(xù)萃??；（3）電積錫產(chǎn)品含鉛量超標(biāo)（＞0.1%）。分析原因并提出改進(jìn)措施。答案：（1）SO?濃度不穩(wěn)定原因：①精礦成分波動(dòng)（如S含量變化）或加料不均勻，導(dǎo)致焙燒反應(yīng)速率波動(dòng)；②焙燒溫度控制不當(dāng)（低于800℃時(shí)，S氧化不完全；高于1000℃時(shí)，SnO?與SiO?形成低熔點(diǎn)硅酸鹽，包裹未反應(yīng)的S）；③爐內(nèi)氧氣分布不均（局部缺氧導(dǎo)致S燃燒不充分）。改進(jìn)措施：①預(yù)處理精礦（配礦），穩(wěn)定S含量（如控制在10-13%）；②優(yōu)化焙燒溫度（850-950℃），采用富氧焙燒（O?濃度25-30%）提高反應(yīng)速率；③改進(jìn)爐型（如采用流態(tài)化焙燒爐），增強(qiáng)物料與氧氣的接觸。（2）酸浸液As濃度高原因：①焙燒時(shí)As未充分揮發(fā)（As?O?沸點(diǎn)465℃，若焙燒溫度＜500℃，As?O?揮發(fā)不完全）；②焙砂中殘留As以As?O?形式存在，易溶于酸（As?O?+6HCl→2AsCl?+3H?O）；③酸浸條件（如溫度、酸度）控制不當(dāng)，促進(jìn)As溶解。改進(jìn)措施：①提高焙燒溫度至600-700℃，延長(zhǎng)停留時(shí)間（2-3小時(shí)），使As以As?O?形式揮發(fā)（回收率＞90%）；②焙燒煙氣通過(guò)收塵器（如電除塵+布袋除塵）回收As?O?（白砷），減少進(jìn)入酸浸的As量；③酸浸時(shí)添加氧化劑（如H?O?），將As3?氧化為As??（H?AsO?），然后加CaO中和至pH=3-4，使As以Ca?(AsO?)?沉淀除去。（3）電積錫含鉛超標(biāo)原因：①酸浸液中Pb2?未有效除去（鉛以PbSO?形式存在，若H?SO?濃度過(guò)高，PbSO?溶解度增加）；②萃取劑（如TBP）對(duì)Pb2?的選擇性差，導(dǎo)致Pb2?進(jìn)入有機(jī)相并被反萃至電積液；③電積條件（如電流密度、溫度）不當(dāng)，Pb2?與Sn2?共沉積。改進(jìn)措施：①酸浸后先除鉛：調(diào)節(jié)pH=1.5-2.0，加Na?S使Pb2?生成PbS沉淀（Ksp=9.04×10?2?，遠(yuǎn)小于SnS的Ksp=1.0×10?2?，可選擇性沉淀Pb）；②優(yōu)化萃取工藝（如采用P204優(yōu)先萃取雜質(zhì)，再用P507萃取Sn），提高對(duì)Sn的選擇性；③控制電積條件：電流密度150-200A/m2，溫度30-40℃，添加明膠（0.1-0.3g/L）作為添加劑，抑制Pb共沉積。2.稀土分離