最新安徽工业大学有色冶金原理知识点复习考点归纳总结.doc

1、金属分类黑色金属（铁铬锰）有色金属：轻金属（铝镁）重金属（铜锌镍）稀有金属（钛钨稀土）贵金属（金银铂） 2个辅助环节：炭素电极制造 氟盐生产2、现代铝工业3个步骤：从铝土矿提取纯氧化铝；用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝；铝加工 3、【冰晶石-氧化铝熔盐电解法】原料：氧化铝 熔剂：冰晶石 直流电通入电解槽 阴极：液体铝 工业电解槽 阳极：co2，co 电解质：质量分数95%的冰晶石与5%的氧化铝组成 铝液用真空抬包抽出4、主要矿物： 三水铝石 一水软铝石 一水硬铝石5、从铝矿提取铝的两个方案（矿石品位）：选用高品位铝土矿，先用化学法从矿石中提取纯净的氧化铝，然后用电解法从氧化铝中提纯净度为99.85的铝；选用低品位的铝矿，经物理选矿，分离掉一部分硅酸盐矿物，再送入溶出流程中去，提纯氧化铝6、从矿石中提取氧化铝方法：拜耳法碱石灰烧结法拜耳-烧结联合法7、拜耳法（生产氧化铝的主要方法）原理：用苛性碱溶液在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生产铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生产苛性钠溶液，供循环使用8、拜耳法流程：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧9、苛性比k=n(na2o)/(al2o3) na2o 是按苛性碱naoh 浓度计算10、拜耳烧结联合法（3 种）：串联法：先用拜耳法处理中等品位铝土矿，再用烧结法处理拜耳法中留下的赤泥中的氧化铝；并联法：以拜耳法处理高品位的铝土矿，同时以烧结法处理低品位的铝土矿的氧化铝的生产方法；混联法：先用拜耳法处理高品位铝土矿，再用拜耳法赤泥加低品位铝土矿共同烧结的氧化铝的生产方法11、铝电解的两极反应： 阴极反应：al3+ + 3e= al（液） 阳极反应：3o2- + 1.5c - 6e = 1.5co2（g） 总反应：al2o3 + 1.5c= 2al（液）+ 1.5co2（g）12、co来源：3co2（g） + 2al（溶解的）= al2o3（溶解的）+ 3co（g）13、炭阳极理论消耗量：1.5x12/54x100%=333kg/t(al) 碳的当量值=12.011/4=3.0028 铝的当量值=26.98154/3=8.9938g 1法拉第=96485/3600=26.8a.h 碳的电化学当量 =3.0028/26.8=0.1120g/(a.h) 铝的电化学当量=0.3356 g/(a.h) 碳耗指数=每小时电量实际消耗的碳量/理论上碳的电化学当量（碳耗指数1:因为工业铝电解槽的阳极气体不全是co2，还有20%30%的co）14、增加电解槽铝产量的方法：提高电流强度；提高电流效率；增加运行的槽昼夜总数15、铝电解槽是炼铝的主体设备（有2 种形式）：自焙阳极电解槽；预焙阳极电解槽16、预焙阳极电解槽最常用的原因（预焙阳极主要优点）可以大型化，操作的机械化和自动化程度高，电流效率较高，电耗率较低，烟害较小 缺点：定期更换阳极不能连续使用，投资费用高17、自焙阳极电解槽优缺点：定期向阳极补充阳极糊，阳极可连续使用。发散氟化物，有害沥青烟气污染空气，电压降大，设备简单投资少。18、铝电解槽生产三阶段：焙烧期，启动和启动后期，正常生产期19、铝按纯度分类：原铝（99.5%99.85%）熔盐电解法，在工业电解槽内制取铝；精铝（99.99%以上）三层液精炼电解槽，阳极：原铝和铜 电解质：冰晶石-氯化钡；高纯铝（杂质质量分数106）区域熔炼法，精铝为原料20、工业上用三层液电解法制取精铝（精铝、电解质、阳极合金）21、点解精炼原理：在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阳极上溶解出来，铜铁硅之类比铝不活泼的金属元素并不熔解，残留于合金内。阳极反应：al - 3e = al3+ 电解质增加了al3+ 迁往阴极的各种阳离子中，铝的电极点位校正。故al3+优先在阳极上获得电子析出铝。 al3+ + 3e = al 其余阳离子不放电。22、区域熔炼法原理：在al凝固过程中杂志在固相中的溶解度小于在熔融金属中的溶解度。因此当金属凝固时，大部分杂质汇集在熔区内。如果逐渐移动熔区，则杂质会跟着转移，最后密集在试样尾部。23、【镁矿】：自然界150多种镁化合物。海水中镁以氯化物形态存在，取之不尽的来源；另一种重要矿石:白云石（mgco3.caco3）24、电解法炼镁原料准备（制备mgcl2）：道乌法（海水）；阿玛克斯法（氧化镁卤水）；诺斯克法（电解）；氧化镁氯化法（天然菱镁矿） 热还原法（用煅烧后的氯化镁或白云石作原料，还原剂为75%硅铁或铝屑）25、炼镁方法（2 类）：电解法(氯化镁为原料)； 阴：mg2+ + 2e- = mg 阳：2cl- - 2e- = cl2 26、硅热还原法炼镁的原理：硅铁合金（75%si）在高温和减压下还原白云石中的mgo，得到纯镁和二钙硅酸盐渣 2（cao.mgo）(固) + si（si-fe）（固）= 2mg（气）+ 2cao.sio2(固)27、硅热还原法（3 种）：皮江发；巴尔札诺法；玛格尼法28、镁精炼：真空蒸馏法 用熔剂或sf6加以精炼29、【铜】的生产方法：火法（主要），80%以上，从硫化铜精矿中提取 湿法（火法炼铜主要优点：适应性强、能耗低、生产效率高）30、以硫化铜精矿为原料生产金属铜的过程（4 步骤）：造锍熔炼；锍的吹炼；粗铜火法精炼；阳极铜电解精炼31、造锍熔炼：是将硫化铜精矿用不同的冶金炉设备进行熔炼，将部分铁的硫化物氧化成feo，并与炉料中的脉石造渣，而铜则以cu2s的形态与未被氧化的fes及少量的其他金属硫化物形成锍（也称冰铜，主要成分cu2s、fes）32、（造锍熔炼过程）影响fe3o4 破坏的主要原因：渣成分和温度，其次为锍品位与炉气成分；为减少熔炼过程的fe3o4 量，危害：fe3o4高熔点，在渣中以fe-o复杂离子状态存在。当其量较多时，会使炉渣熔点升高，比重增大，恶化了渣与锍的沉清分离。当熔体温度下降时，fe3o4会析出沉于炉底及某些部位形成炉结，还会在冰和炉渣界面上形成一层粘渣隔膜层，危害正常操作。 采取4 个措施：尽量提高熔炼温度；适当增加炉渣sio2 含量，一般为3%以上；控制适当的冰铜品位，以保证足够的fes 量；创造fe3o4与fes 和sio2 良好的接触条件33、精铜：火法精炼 电解精炼34、原有造锍熔炼方法：鼓风、反射炉、电炉熔炼法 新法：熔池熔炼 漂浮状态熔炼35、漂浮状态熔炼：将几乎彻底干燥的精矿与空气或富氧空气或预热空气一起喷入帜热的炉子空间，使硫化物在漂浮状态在进行氧化反应，受热熔化以便充分利用粉状物料的巨大表面积，加速完成初步造锍和造渣等冶金过程。36、漂浮状态熔炼（4 种）：闪速熔炼（奥托昆普，印柯）；基夫塞特法；康托普法；喷撒熔炼法25、闪速熔炼法的特点：是一种迅速发展的强化冶炼方法，他将焙烧、熔炼和部分吹炼过程在一个设备内完成37、入炉精料干燥原因：闪速熔炼对炉料准备要求很严，不仅要求炉料的物理化学成分均匀稳定，而且要求其中水的质量分数小于0.3%（干燥方法：回转窑干燥、气流干燥、闪速干燥）38、锍的吹炼目的：利用空气中的氧将锍中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其他杂质，以得到粗铜。吹炼过程分两个阶段：造渣期（主要进行硫化亚铁的氧化和造渣反应）；造铜期（主要进行硫化亚铜的氧化反应以及硫化亚铜与氧化亚铜的相互反应，最终产出粗铜）39、锍中各组分在吹炼过程中的行为：fes可以氧化成feo或fe3o4，吹炼过程中熔体内的fe3o4既可由fes氧化产生，也可由feo进一步氧化产生。无sio2存在时，fe3o4很难被fes还原，而有sio2存在时，fe3o4与fes，sio2反应生成2feo.sio2的趋势增加。40、粗铜精炼过程包括火法精炼和电解精炼41、粗铜的火法精炼原理：（粗铜火法精炼主要由鼓风氧化和重油还原组成）铜中多数杂质对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力，且杂质氧化物在铜中的溶解度很小。当空气通入铜熔体时，杂质便优先氧化被除去。还原过程：重油的主要成分是c、h化合物，高温下分解为c 和h，而c 燃烧为co，所以重油还原实际上是h 与co 对cu2o的还原42、铜的电解精炼原理：铜的电解精炼是以火法精炼产出的精铜为阳极，以电解产出的薄铜作阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液。在直流电的作用下，阳极铜进行电化学溶解，纯铜在阴极上沉淀，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现了铜与杂质的分离43、铜的湿法冶金（4 方法）：焙烧-浸出-电积法；细菌浸出法；高压氨浸法；常压浸出法44、【锌】 硫化锌为主要原料，自然界以闪锌矿存在45、火法炼【锌】和湿法炼锌的第一个工序都是焙烧，都是氧化焙烧，火（蒸馏法，鼓风炉法）：焙烧时希望尽可能全部脱出硫，使zns 转变zno，同时也希望尽可能多的挥发砷和锑； 湿（主导）：焙烧时希望zns 转变zno外，还希望焙烧产物中含有少量znso4，以补偿浸出和电解过程中硫酸的损失，尽可能少生成铁酸锌 燃烧产物so2，净化生成硫酸 46、硫化锌精矿经过沸腾焙烧后，得到的锌焙砂是由zno 和其他金属氧化物以及脉石组成的外表面为暗红色的细粒物料47、湿法炼锌浸出过程的2 个目的：使物料中的锌层可以完全的溶解到浸出液中，得到较高浸出率；使有害杂质可能不溶解而进入渣中与锌很好的分离 浸出过程3阶段：中性、酸性、zno粉浸出48、锌的火法精炼：熔析法精炼粗锌；精馏法精炼粗锌49、火法炼锌：将含有zno的死焙烧矿用碳质还原剂得到金属锌的过程在强化还原和高于锌沸点的温度下进行。zn蒸汽易被co2氧化，冷凝过程更需要在co2极低的气氛下快速进行。50、还原蒸馏炼锌法：竖罐炼锌，平罐，电炉51、【钛】和钛合金是高强度、低密度的结构材料；钛白（tio2）是优质白色颜料；钛通常是以二氧化钛或钛酸盐的形态存在（主要矿物：金红石、钛铁矿）52、还原精炼目的：各种钛铁矿精矿中主要伴生feo和fe2o3.由于钛和铁对氧的亲和力不同，它们的氧化物生成自由焓有较大的差异，因此经过选择性还原精炼，可以分别获得生铁和铁渣。53、ticl4 生产 tio2（s） + 2cl2（g） = ticl2（g）+ o2 从工业生产角度看，tio2直接与氯气的反应不能自动进行。但是在有碳存在的条件下，tio2的氯化反应在较低温度（700900）下即能顺利进行。 tio2（s） + 2cl2（g）+c（s）= ticl4（g）+ co2（g） 54、粗ticl4 中的杂质分类：可溶于ticl4 中的杂质（气体、液体、固体）；固体悬浮物（tio2，sio2，mgcl2，zncl4）55、提纯粗ticl4方法：过滤除去固体悬浮物；用物理法（蒸馏或精馏）和化学法除去溶解在ticl4中的杂质（但杂质vocl3的沸点接近ticl4 的沸点，用蒸馏法很难除去，在蒸馏之前除去钒的3 种方法：铜或铝法；硫化氢法；碳氧化物法）56、除钒：铜或铝法（用铜粉、铜丝、铜屑或铜基合金，可是四氯化钛中的vocl3发生反应：vocl3 + cu = vocl2 + cucl）、硫化氢法(在90下往ticl4中缓慢的通入h2s气， 2vocl3 + h2s = 2vocl2 + 2hcl + s)、碳氢化物法(用少量的碳氢化物加入到ticl4中，加热到130左右并搅拌，使碳氢化物碳化，新碳化的细散碳粒具有很大的化学活性，使vocl3还原成vocl2)57、镁热还原法生产海绵钛，在密闭的钢制反应器中进行钠热还原法生产金属钛58、钛的电解精炼原理和方法：原理：电解精炼钛基本杂质元素与钛的析出电位不同，钛及其他更负电性元素优先从阳极溶解，以离子态进入熔盐中，而比钛更正电性的杂质元素留在阳极泥中，因此钛在阳极上将优先析出而得到纯钛；方法：电解精炼钛是将含杂质的粗钛压制成棒状阳极或者是放在阳极筐中。用碱金属氯化物作电解质。并在其中溶有低价氯化钛，用钠或废钛在电解质熔体中还原ticl4 即可得到这种电解质。用钢制阴极，在电解中阳极发生溶解，钛以ti2+和部分的ti3+等形态转入熔盐中，在阴极上发生低价钛离子还原成金属钛的电化学反应59、【稀土】（液-液萃取工艺），稀土金属，储氢材料，充电电池17个元素，15个镧系+钪（sc）和钇（y）轻4中4重。60、稀土矿石：最具工业意义（独居石；氟碳铈矿）；我国独有（氟碳铈矿-独居石混合矿；离子吸附型稀土矿）61、稀土精矿的分解方法通常可归纳成三大类：酸分解法（又分硫酸法和氢氟酸法），碱分解法（又分苛性钠法和苏打法），高温氯化法。目前我国应用最普遍的是混合型精矿的硫酸烧结法。62、选矿方法：重选、浮选、磁选、电选、联合流程63、浓硫酸强化焙烧工艺：干精矿回转窑焙烧水浸、除杂板框过滤澄清萃取64、中间合金法制备稀土金属，该工艺方法是在钙热还原法基础上有金属镁和助熔剂无水氯化钙存在下进行，中间合金法的显著优点是降低了钙热还原温度65、【贵金属】种类：ra，rh，pd，ag，os，ir，pt，au66、金的化学性质：化学活性低，既不溶于碱，也不溶于大部分酸，当有强氧化剂存在时，可溶于某些无机酸。金易溶于王水、氯饱和盐酸。有氧条件下溶于碱金属和碱土金属氰化物的水溶液。可与卤素化合，溶于氯水、溴水、碘化钾、氢碘酸。氧化价为+1和+3价，化合物都不稳定。67、金矿床分为：脉金矿床；砂金矿床（脉金矿提取金方法：氰化法；砂金矿：重选法；重选与混汞联合作业）68、银的化学性质：不直接与氢、氮、氧、碳发生作用。帜热温度下，ag与p作用生成磷化物。加热温度下，银与硫ag2s。h2s作用下ag表面覆盖一层黑色ag2s膜，ag饰品变黑。ag可与游离的氯、溴、碘相互作用，生成相应卤化物。69、铂矿床分为：原生矿床和冲积矿床。70、脉金矿的提取冶金：氰化法提取。实质：用碱金属或碱土金属氰化物（kcn，nacn）的稀溶液在空气存在的情况下，浸出金银，再用置换法或离子交换法等回收溶解在溶液中的金银。71、阳极泥火法处理四道工序：除铜除硒、还原熔炼生产铅、精炼生产金银合金、电解精炼生产金和银72、难处理金矿工艺处理方法：氧化焙烧、热压法（加压氧浸）、细菌氧化-氰化浸出73、三层液电解法制取精铝下层液体：阳极合金，质量分数cu30