2025年鈦冶金測試題庫及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.鈦冶金中，以下哪種礦物是鈦的主要工業(yè)原料？A.赤鐵礦B.金紅石C.孔雀石D.方鉛礦答案：B2.真空自耗電弧爐熔煉鈦時(shí)，電極材料通常為：A.純鈦壓制電極B.石墨電極C.銅電極D.鋁電極答案：A3.Kroll法還原TiCl4制備海綿鈦的主反應(yīng)方程式為：A.TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2B.TiCl4+4Na→Ti+4NaClC.TiO2+2C+2Cl2→TiCl4+2COD.TiCl4+O2→TiO2+2Cl2答案：A4.鈦合金熔煉過程中，氮元素的主要危害是：A.降低合金塑性B.提高耐腐蝕性C.增加導(dǎo)電性D.細(xì)化晶粒答案：A5.鈦渣酸解工藝中，通常使用的酸是：A.鹽酸B.硫酸C.硝酸D.磷酸答案：B6.沸騰氯化法生產(chǎn)TiCl4時(shí)，爐內(nèi)物料的最佳狀態(tài)是：A.靜態(tài)堆積B.流態(tài)化沸騰C.熔融液態(tài)D.塊狀燒結(jié)答案：B7.海綿鈦破碎后，粒度要求通常為：A.≤5mmB.≤15mmC.≤25mmD.≤35mm答案：C8.鈦冶金中，除釩作業(yè)常用的試劑是：A.鎂粉B.鋁粉C.銅粉D.油類有機(jī)物答案：D9.真空感應(yīng)熔煉鈦合金時(shí)，坩堝材料一般選用：A.石英坩堝B.石墨坩堝C.氧化鈣坩堝D.氧化鋁坩堝答案：C10.鈦鐵礦（FeTiO3）中鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為：A.36%B.48%C.52%D.65%答案：A（計(jì)算依據(jù)：Ti原子量48，F(xiàn)eTiO3分子量152，48/152≈31.6%，實(shí)際工業(yè)鈦鐵礦含TiO2約45%-60%，此處取典型值36%為近似選項(xiàng)）二、填空題（每空1分，共20分）1.鈦的主要工業(yè)礦物包括金紅石（TiO2）和________（FeTiO3）。答案：鈦鐵礦2.Kroll法還原TiCl4的反應(yīng)溫度通常控制在________℃范圍內(nèi)。答案：800-9003.真空自耗電弧爐熔煉鈦時(shí)，真空度需維持在________Pa以去除氣體雜質(zhì)。答案：10^-2~10^-34.鈦渣酸解過程中，酸濃度過高會(huì)導(dǎo)致________，過低則反應(yīng)速率下降。答案：溶液黏度增大（或“結(jié)膠”）5.沸騰氯化爐中，氯氣與鈦物料的反應(yīng)屬于________（填“氣-固”“液-固”或“氣-液”）非均相反應(yīng)。答案：氣-固6.海綿鈦中的主要雜質(zhì)元素包括氧、氮、碳及________（任填一種金屬雜質(zhì)）。答案：鐵（或硅、鎂等）7.鈦合金熔煉時(shí)，為防止坩堝污染，常采用________（填“冷坩堝”或“熱坩堝”）技術(shù)。答案：冷坩堝8.鈦鐵礦還原焙燒的目的是將________（填“Fe2O3”或“TiO2”）還原為金屬鐵。答案：Fe2O39.TiCl4精餾提純的原理是利用不同組分的________差異分離雜質(zhì)。答案：沸點(diǎn)10.鎂還原TiCl4后，需通過________（填“真空蒸餾”或“水洗”）去除殘留的MgCl2和Mg。答案：真空蒸餾11.鈦冶金中，“酸解率”指鈦渣中________（填“TiO2”或“FeO”）被酸溶解的比例。答案：TiO212.真空電弧凝殼爐（VAR）熔煉鈦時(shí)，凝殼層的作用是________和防止坩堝污染。答案：保護(hù)坩堝（或“減少金屬燒損”）13.鈦海綿破碎后需進(jìn)行________（填“磁選”或“浮選”）去除鐵雜質(zhì)。答案：磁選14.氯化法生產(chǎn)TiCl4時(shí)，若原料含水量過高，會(huì)導(dǎo)致________（填“TiCl4水解”或“氯氣過量”），降低收率。答案：TiCl4水解15.鈦合金中添加鋁元素的主要作用是________（填“提高強(qiáng)度”或“改善耐蝕性”）。答案：提高強(qiáng)度16.鈦冶金環(huán)保中，氯化尾氣的主要成分是________（填“Cl2”或“CO2”），需用堿液吸收處理。答案：Cl217.海綿鈦的“布氏硬度”是衡量其________（填“純度”或“致密性”）的重要指標(biāo)。答案：致密性18.鈦鐵礦電爐熔煉制備高鈦渣時(shí)，還原劑通常選用________（填“焦炭”或“石灰石”）。答案：焦炭19.鈦熔煉過程中，氫元素的主要來源是________（填“原料水分”或“坩堝材料”）。答案：原料水分20.鈦冶金中，“金屬化率”指還原后________（填“金屬鐵”或“金屬鈦”）占總鐵的比例。答案：金屬鐵三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述Kroll法制備海綿鈦的主要工藝流程。答案：Kroll法流程包括：（1）鈦原料（金紅石或高鈦渣）與氯氣、焦炭在沸騰氯化爐中反應(yīng)提供TiCl4；（2）TiCl4經(jīng)精餾提純?nèi)コC、硅等雜質(zhì)；（3）在還原爐中，TiCl4與液態(tài)鎂在800-900℃下反應(yīng)提供海綿鈦和MgCl2；（4）通過真空蒸餾去除海綿鈦中的殘留Mg和MgCl2；（5）破碎、磁選得到成品海綿鈦。2.比較真空自耗電弧爐（VAR）與真空感應(yīng)熔煉爐（VIM）在鈦合金熔煉中的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：VAR優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、熔煉成本低，可制備大尺寸鑄錠；缺點(diǎn)：無法精確控制成分，易產(chǎn)提供分偏析。VIM優(yōu)點(diǎn)：可精確控制合金成分，攪拌均勻；缺點(diǎn)：坩堝易污染鈦液（需用CaO等惰性坩堝），設(shè)備復(fù)雜，適合小批量、高合金化鈦合金。3.鈦渣酸解過程中，影響酸解率的主要因素有哪些？答案：（1）鈦渣性質(zhì)：TiO2含量、礦物結(jié)構(gòu)（是否活化）；（2）酸濃度：過高易結(jié)膠，過低反應(yīng)慢；（3）反應(yīng)溫度：溫度升高加快反應(yīng)，但過高導(dǎo)致酸揮發(fā)；（4）固液比：比例過高影響傳質(zhì)，過低浪費(fèi)酸；（5）反應(yīng)時(shí)間：需足夠時(shí)間完成分解。4.簡述鈦冶金中“除釩”的必要性及常用方法。答案：必要性：釩是鈦中的有害雜質(zhì)，會(huì)降低鈦的塑性和耐蝕性。常用方法：（1）有機(jī)物除釩：加入礦物油（如煤油），與VOCl3反應(yīng)提供難溶絡(luò)合物；（2）銅試劑除釩：利用銅與釩形成低沸點(diǎn)化合物揮發(fā)；（3）鋁粉還原：將高價(jià)釩還原為低價(jià)，隨爐渣排出。5.分析海綿鈦中氧含量超標(biāo)的可能原因。答案：（1）原料雜質(zhì)：金紅石或高鈦渣中TiO2純度不足，含F(xiàn)eO、SiO2等含氧雜質(zhì)；（2）還原過程：鎂還原時(shí)溫度過低，反應(yīng)不徹底，殘留未還原的TiOx；（3）真空蒸餾：蒸餾溫度或真空度不足，無法去除吸附的O2；（4）破碎環(huán)境：破碎時(shí)暴露在空氣中，鈦表面氧化；（5）鎂質(zhì)量：鎂中含氧過高，參與反應(yīng)引入氧雜質(zhì)。四、計(jì)算題（每題8分，共16分）1.某鈦鐵礦（FeTiO3）樣品經(jīng)分析，總鐵含量（以Fe計(jì)）為32%，其中FeO含量為15%（以FeO計(jì)），金屬鐵含量為2%（以Fe計(jì)）。計(jì)算該鈦鐵礦的金屬化率（金屬化率=金屬鐵量/總鐵量×100%）。答案：總鐵量（以Fe計(jì)）=32%；金屬鐵量=2%；金屬化率=（2%/32%）×100%=6.25%。2.用鎂還原法制備1噸海綿鈦（純度99.5%），計(jì)算理論需要鎂的消耗量（Ti原子量48，Mg原子量24）。答案：反應(yīng)式：TiCl4+2Mg→Ti+2MgCl2；純Ti質(zhì)量=1t×99.5%=0.995t=995kg；Ti的物質(zhì)的量=995000g/48g/mol≈20729.17mol；需Mg的物質(zhì)的量=2×20729.17mol≈41458.33mol；Mg的質(zhì)量=41458.33mol×24g/mol≈995000g=995kg；考慮純度，理論消耗量約為995kg（實(shí)際生產(chǎn)中需過量10%-15%）。五、綜合分析題（14分）某鈦廠生產(chǎn)的海綿鈦出現(xiàn)“硬殼”缺陷（表面致密、內(nèi)部疏松），分析可能原因及改進(jìn)措施。答案：可能原因：（1）還原溫度波動(dòng)：初期溫度過低，鎂與TiCl4反應(yīng)緩慢，表面形成致密Ti層阻礙內(nèi)部反應(yīng)；后期溫度過高，內(nèi)部反應(yīng)劇烈產(chǎn)生疏松；（2）加料速度不當(dāng)：TiCl4加入過快，表面反應(yīng)劇烈形成硬殼，內(nèi)部鎂不足；（3）鎂量不足：局部鎂耗盡，未反應(yīng)的TiCl4與已提供的Ti反應(yīng)提供TiCl3，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)致密；（4）爐內(nèi)壓力異常：真空度不足或氬氣保護(hù)不當(dāng)，表面氧化形成致密氧化層；（5）坩堝材質(zhì)：坩堝內(nèi)壁不光滑，局部反應(yīng)優(yōu)先