1、有色冶金概論復(fù)習(xí)題4、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。5、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：利用銅對硫的親和力大于鐵和一些雜質(zhì)金屬，而鐵對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)；2FeO(g)+SiO2(s)= 2FeOSiO2(l)；x

2、FeS(l)+yCu2S(l)= yCu2SxFeS(l)6、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7、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

3、Cu2S則部分經(jīng)過氧化，并與剩下的Cu2S相互反應(yīng)變成粗銅。8、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= 2FeOSiO2；相加得總反應(yīng)為2FeS+3O2+SiO2= 2FeOSiO2+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+ SO29、粗銅火法精煉的目的及原理是什么？粗銅火法精煉分為哪兩個(gè)過程？ 答：目的：部分除去粗銅中對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

4、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Cu2O的還原：Cu2O

5、 + H2 = 2Cu + H2O；Cu2O + CO = 2Cu + CO2Cu2O + C = 2Cu + CO；4Cu2O + CH4 = 8Cu + CO2 + 2H2O10、簡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+；Me-2e=Me2+；H2O2e =1/2 O2 + 2H+；SO42-2e =SO3 +1/2 O2陰極反應(yīng)：Cu

6、2+2e = Cu；2H+2e =H2；Me2+2e = Me11、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+ + 2

7、e = Cu；陽極：H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+ ；總反應(yīng)：Cu2+ + H2O = Cu + 1/2O2 + 2H+ 12、簡述硫化鎳精礦的火法冶煉過程。答：硫化鎳精礦的火法冶煉與銅的冶煉相同，可以在鼓風(fēng)爐、反射爐、礦熱電爐和閃速爐中進(jìn)行造锍熔煉，產(chǎn)出低鎳锍。再送轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉產(chǎn)出高鎳锍；晶緩冷后進(jìn)行破碎、磨細(xì)；通過浮選、磁選產(chǎn)出高品位硫化鎳精礦、硫化銅精礦和銅鎳合金。13、鎳锍的主要成份有哪些？鎳锍吹煉過程與銅锍吹煉過程有何不同？答：鎳锍的主要成份有Ni3S2、Cu2S和貴金屬。鎳锍吹煉只有造渣過程。即2Fe+ O2+SiO2= 2FeOSiO2; 2FeS+3O2+SiO2

8、= 2FeOSiO2+2SO2吹煉知道產(chǎn)出高硫鎳為止，而沒有造金屬的過程，因?yàn)樵陲虫嚧禑挼臈l件下反應(yīng)Ni3S2+4NiO=7Ni+2SO2要在1773K的高溫下才能進(jìn)行，而反應(yīng)產(chǎn)出的Ni和NiO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于空氣吹煉所能達(dá)到的溫度。14、簡述羰基法精煉鎳的基本原理。答：羰基法精煉鎳是基于CO與Ni反應(yīng)生成氣態(tài)的Ni(CO)4：Ni(g)+4CO= Ni(CO)4+Q,從反應(yīng)可見，反應(yīng)可逆，反應(yīng)向右進(jìn)行為放熱反應(yīng)，體積縮小4倍，故降溫。加壓有利于羰基化合物的形成；反應(yīng)向左進(jìn)行為吸熱，體積放大四倍，故升溫減壓有利于羰基化合物的分解。這個(gè)反應(yīng)對鎳的選擇性很高，對銅和鉑族元素不起作用，鐵和鈷雖然也能生成

9、羰基化合物但根據(jù)這些金屬羰基化合物熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的不同，可以將他們奮力并獲得純的羰基鎳。15、分別寫出硫化鎳陽極電解精煉鎳和硫酸鎳溶液電解沉積鎳的陰陽極反應(yīng)。答：硫化鎳陽極電解精煉鎳的主要反應(yīng)：陰極Ni2+2e=Ni；陽極Ni3S2-2e=Ni2+2NiS、2NiS-4e=2 Ni2+2S；硫酸鎳溶液電解沉積鎳：陰極Ni2+2e=Ni；陽極H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+16、簡述硫化鉛精礦燒結(jié)焙燒的目的。答：氧化脫硫：將精礦中的硫化鉛氧化為易于還原的氧化鉛，其他金屬硫化物也氧化為氧化物，在氧化脫硫的同時(shí)，精礦中的砷，銻也可順便除去；結(jié)塊：將細(xì)粒物料燒結(jié)成適合鼓風(fēng)爐熔煉的、具有一定塊度

10、和孔隙度的燒結(jié)塊。17、鉛鼓風(fēng)爐熔煉的產(chǎn)物有哪些？答：粗鉛、爐渣、鉛冰銅、煙塵和煙氣18、簡述煙化爐煙化法處理煉鉛爐渣的基本原理。答：爐渣煙化過程的實(shí)質(zhì)是把粉煤與空氣或天然氣與空氣的混合物吹入煙化爐的熔融爐渣內(nèi)，是爐渣中的鋅化合物還原為金屬鋅揮發(fā)進(jìn)入氣相，氣相中的Zn在煙化爐的上不空間或煙道系統(tǒng)再被氧化，最后成為ZnO被捕集與收塵設(shè)備中，同時(shí)Pb、In、Sn、Cd、Ge等也揮發(fā)，并隨ZnO一起被收塵器收集。19、粗鉛的火法精煉有哪些主要過程？答：粗鉛除銅（熔析除銅、加硫除銅、粗鉛連續(xù)脫銅）、氧化精煉除砷、銻、錫、粗鉛加鋅除銀、真空除鋅、加鈣鎂除鉍。20、什么是直接煉鉛？直接煉鉛方法有哪些？21

11、、火法煉鋅與濕法煉鋅各包括哪些主要過程？火法煉鋅主要有哪些方法？答：火法煉鋅包括焙燒、還原蒸餾、和精煉三個(gè)主要過程，主要有平罐煉鋅、豎罐煉鋅、電熱法煉鋅和密閉鼓風(fēng)爐煉鋅。濕法煉鋅包括焙燒。浸出、凈化、電積、熔鑄五個(gè)主要過程。22、簡述硫化鋅精礦焙燒的目的。答：硫化鋅精礦焙燒過程是在高溫下借助于空氣中的氧進(jìn)行的氧化的過程。焙燒的目的與要求決定于下一步的生產(chǎn)流程，冶煉方法不同其焙燒目的略有差別:火法煉鋅(蒸餾法) ：是在焙燒時(shí)實(shí)行死焙燒(氧化焙燒)，盡可能地除去全部硫，以及盡可能完全使鉛、鎘、砷、銻揮發(fā)除去，得到主要由金屬氧化物組成的焙砂，使以后蒸餾時(shí)可以得到較高質(zhì)是的鋅錠。產(chǎn)出濃度足夠大的SO2

12、煙氣以供生產(chǎn)硫酸。含鎘與鉛多的煙塵作為煉鎘原料。鼓風(fēng)爐煉鋅：通過燒結(jié)機(jī)進(jìn)行燒結(jié)焙燒，既要脫硫、結(jié)塊，還要控制鉛的揮發(fā)。精礦中含銅較高時(shí)，要適當(dāng)殘留一部分硫，以便在熔煉中制造冰銅濕法煉鋅：1)盡可能完全地氧化金屬硫化物并在焙砂中得到氧化物及少量硫酸鹽(34%SSO4)，實(shí)行部分硫酸鹽化焙燒，焙砂中少量硫酸鹽以補(bǔ)償電解與浸出循環(huán)系統(tǒng)中硫酸的損失；2)使砷與銻氧化并以揮發(fā)物狀態(tài)從精礦中除去；3)在焙燒時(shí)盡可能少地得到鐵酸鋅；4)得到SO2濃度大的焙燒爐氣以制造硫酸；5)得到細(xì)小粒子狀的焙燒礦以利于浸出的進(jìn)行。23、簡述密閉鼓風(fēng)爐煉鋅的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可以處理鉛鋅的原生和次生原

13、料，尤其適合處理難選的鉛鋅混合礦，簡化了選冶工藝流程，提高了選冶綜合回收率生產(chǎn)能力大，燃料利用率高，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率基建投資費(fèi)用少可綜合利用原礦中的有價(jià)金屬，金、銀、銅等富集于粗鉛中予以回收，鎘、鍺、汞等可從其它產(chǎn)品或中間產(chǎn)品中回收。缺點(diǎn)：需要消耗較多質(zhì)量好、價(jià)格高的冶金焦炭技術(shù)條件要求較高，特別是燒結(jié)塊的含硫量要低于1%，使精礦的燒結(jié)過程控制復(fù)雜爐內(nèi)和冷凝器內(nèi)部不可避免地產(chǎn)生爐結(jié)，需要定期清理，勞動(dòng)強(qiáng)度大。24、簡述粗鋅精餾精煉的原理。答：根據(jù)Zn-Cd二元系沸點(diǎn)組成圖可知，當(dāng)鋅中熔有低沸點(diǎn)鎘時(shí)，鋅的沸點(diǎn)便會(huì)降低，其變化規(guī)律如圖中I線所示。當(dāng)成分為A的粗鋅加熱到a的溫

14、度時(shí)，這種含鎘的鋅便會(huì)沸騰，鋅、鎘同時(shí)揮發(fā)。蒸氣冷卻時(shí)，其組成則是沿著線II變化，從I線上的a點(diǎn)作橫坐標(biāo)的平行線，交于b點(diǎn)，b點(diǎn)所代表成分，即為A成分的合金加熱至a點(diǎn)蒸發(fā)，氣液兩相平衡時(shí)氣相的平衡成分。因此，被冷凝下來的液相含鋅較b點(diǎn)多、含隔少。未被冷凝的氣相則正好相反，即氣相中富集了低沸點(diǎn)的金屬鎘，這樣反復(fù)多次地蒸發(fā)與冷凝，液相中就富集了高沸點(diǎn)金屬，氣相中富集了低沸點(diǎn)的金屬，從而使沸點(diǎn)有差別的兩種金屬，達(dá)到完全分離的目的。25、簡述傳統(tǒng)的濕法煉鋅的基本過程。答：傳統(tǒng)濕法煉鋅可分為焙燒、浸出、凈化、電解和熔鑄五個(gè)階段，以稀硫酸為溶劑溶解含鋅物料中的鋅，使鋅盡可能地溶入溶液中，得到硫酸鋅溶液，在

15、對此溶液進(jìn)行凈化以出去溶液中的雜質(zhì)，然后從硫酸鋅溶液中電解析出鋅，電解析出的鋅在熔鑄成錠。26、簡述硫化鋅精礦的氧壓浸出的原理及優(yōu)點(diǎn)。答：硫化鋅精礦的加壓氧化浸出是將硫化鋅精礦不經(jīng)焙燒，在高壓釜內(nèi)充氧高溫(140160)高壓(350700kPa)下加入廢電解液，使硫化物直接轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和元素硫的工藝過程。主要反應(yīng)如下： ZnS + H2SO4 + 0.5O2 = ZnSO4 + S0 + H2O此工藝克服了“焙燒-浸出-電積”流程的工藝復(fù)雜、流程長、SO2煙氣污染等缺點(diǎn)，具有對環(huán)境污染小、硫以元素硫回收、鋅回收率高、工藝適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)。硫化鋅精礦的主要礦物形態(tài)有高鐵閃鋅礦(Fe，Zn)S、磁黃

16、鐵礦(FeS)、方鉛礦(PbS)、黃銅礦(CuFeS2)等，浸出時(shí)析出元素硫并生成硫酸鹽。Fe2+ 可被進(jìn)一步氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+可加速硫化鋅的分解： 2Fe3+ +ZnS = Zn2+ + 2Fe2+ + S0為了提高浸出過程的反應(yīng)速度，要求精礦的粒度應(yīng)有98小于44m，同時(shí)需加入木質(zhì)碳酸鹽(約0.1g/l)破壞精礦粒表面上包裹的熔融硫。 硫化鋅精礦氧壓浸出的特點(diǎn):(1) 對原料有較大適應(yīng)性，能處理含鐵、鉛、硅高的鋅精礦，鋅的回收率較高，可達(dá)97%以上；(2)流程短，可取消焙燒、制酸系統(tǒng)及渣處理工序，因而使基建投資大幅度降低，較常規(guī)法節(jié)約投資3040%；(3)不產(chǎn)出含SO2廢氣，且廢渣量

17、少，產(chǎn)出元素硫便于運(yùn)輸和貯存，能比常規(guī)法更好地解決環(huán)保問題；(4)能耗和生產(chǎn)成本與常規(guī)法大體相同；(5)有利于鉛、鎘及貴金屬的綜合回收。27、在濕法煉鋅的熱酸浸出過程中，從含鐵高的浸出液中沉鐵有哪些方法？答：根據(jù)沉淀鐵的化合物形態(tài)不同，熱酸浸出過程中采用的沉鐵方法有黃鉀鐵礬法、轉(zhuǎn)化法、針鐵礦法和赤鐵礦法。28、簡述硫酸鋅溶液采用鋅粉置換除銅、鎘的原理。答：鋅粉置換凈化的原理：鋅粉置換除銅、鎘是用較負(fù)電性的鋅從硫酸鋅溶液還原較正電性的銅、鎘、鈷等金屬(用Me表示)離子，其基本反應(yīng)為：Zn + Me2+ = Zn2+ + Me置換反應(yīng)進(jìn)行的極限程度取決于它們之間的電位差：E = EMe2+/Me

18、EZn2+/Zn 0.0295lg(a Me2+ / aZn2+) EMe2+/MeEZn2+/Zn0.0295lg(aZn2+/a Me2+)兩種金屬電位差愈大，置換反應(yīng)愈徹底。由熱力學(xué)計(jì)算可得出，鋅粉置換除銅、鎘、鈷、鎳可降至很低的程度。實(shí)踐證明，鋅粉置換除銅、鎘很容易進(jìn)行，單純用鋅粉置換除鈷、鎳比較困難，必須采取其他措施，如砷鹽凈化法、逆銻凈化法、合金鋅粉凈化法等。因而除鈷、鎳的方法也較多而復(fù)雜。29、簡述硫酸鋅溶液的電解沉積鋅的基本過程及主要電極反應(yīng)。答：鋅的電解沉積是用電解的方法從硫酸鋅水溶液中提取純金屬鋅的過程。將凈化后的硫酸鋅溶液與一定比例的電解廢液混合，連續(xù)不斷的才能夠電解槽的

19、進(jìn)液端流入電解槽，用含銀0.5%-1%的鉛-銀合金板作陽極，以壓延鋁板作陰極，當(dāng)電解槽通過直流電時(shí)，在陰極上析出金屬鋅，陽極上放出氧氣，溶液中硫酸再生。陰極：Zn2+2e=Zn；2H+2e=H2陽極：首先發(fā)生鉛陽極的溶解，并形成PbSO4覆蓋在陽極上Pb-2e=Pb2+；Pb+SO42-2e=PbSO4，隨著溶解進(jìn)行，由于PbSO4覆蓋作用，電位不斷升高，二價(jià)鉛進(jìn)一步被氧化為高價(jià)狀態(tài)，PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H+SO4+,待陽極上被PbO2覆蓋后，進(jìn)入2H2O-4e=O2+4H+30、簡述錫精礦還原熔煉煉錫的基本過程。答:流程：主要由煉前處理、還原熔煉、爐渣熔煉和粗錫精煉等組成

20、。錫還原熔煉分兩段進(jìn)行，第一段是熔煉精礦，在較弱的還原氣氛和適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下還原產(chǎn)出較純的粗錫，同事地道富含錫的爐渣，成為富渣；第二段熔煉富渣，在高溫、強(qiáng)還原條件下加入石灰石等溶劑還原產(chǎn)出硬頭（鐵和錫的合金）和貧渣，又稱二次熔煉，得到的硬頭返回一次熔煉。它可以保證得到較純的粗錫。原理：SnO2+C=Sn+CO2;C+CO2=2CO;SnO2+2CO=Sn+2CO2 技術(shù)進(jìn)展：針對反射爐、電爐和鼓風(fēng)爐傳統(tǒng)熔池熔煉的不足，世界各國提出了多種方案，主要有回轉(zhuǎn)短窯熔煉技術(shù)、卡爾多爐熔煉和Ausmelt熔煉技術(shù)，其中只有Ausmelt熔煉技術(shù)得到較好發(fā)展。31、簡述煉錫爐渣煙化爐硫化揮發(fā)錫的原理。答:主

21、要是根據(jù)硫化亞錫有很大的蒸汽壓力，在業(yè)態(tài)爐渣中吹入煤粉空氣混合物和加硫化劑，由于發(fā)生化學(xué)作用并強(qiáng)烈攪拌，使錫成為硫化亞錫揮發(fā)，部分錫成為氧化亞錫揮發(fā)，最后都以SnO2煙塵形式被收集。32、粗錫的火法精煉包含哪些主要過程？答：熔析法及凝析法除鐵、砷；加硫除銅；結(jié)晶分離法除鉛、鉍；真空蒸餾除鉛、鉍；氯化法除鉛；加鋁除砷、銻。33、氧化鋁的生產(chǎn)方法有哪些？答：拜耳法和燒結(jié)法34、簡述拜耳法生產(chǎn)氧化鋁的基本原理。答：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。35、簡述堿石灰燒結(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，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。36、簡述冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法生產(chǎn)金屬鋁的基本過程