铜的密度.docx

1、 铜的密度、熔点？在钢铁厂可用铜合金制作的设备和部件？为什么不能用铜制餐具？密度8.9g/cm熔点1083，氧枪喷头、连铸结晶器均采用铜制作，铜是重金属，铜离子有毒，会影响人体健康。2、 铜元素的价态，铜冶金中涉及的铜的化合物？有+1、+2，CuS，Cu2S ，CuO，Cu2O3、铜矿物的主要类型，炼铜的主要原料是什么？工业开采的铜矿最低品位，经选矿富集后铜的品味提高到多少，冰铜中铜的含量一般是多少，粗铜、阳极铜、电解铜的铜含量是多少？铜矿物分自然铜、硫化矿、氧化矿，其中硫化矿是主要原料。工业开采铜品位最低是0.4%0.5%，经富集后铜品位提高到10%30%。冰铜中铜含量为30%55%，粗铜中的铜含量为98.5%，阳极铜的铜含量为99.5%，电解铜的铜含量为99.95%99.99%4、从铜精矿之制得的电解铜的主要工艺环节以及各个中间产品的名称？干燥熔炼（冰铜）吹炼（粗铜）精炼（阳极铜）电解精炼（电解铜）5、冰铜的概念以及主要组分，熔炼冰铜主要原料？冰铜实在熔炼过程中产生的以重金属硫化物为主的共熔体，主要组分Cu2S，FeS，熔炼冰铜的主要原料：铜精矿、含铜的反料。6、为什么冰铜遇水会爆炸，写出导致爆炸的主要反应式？原因：Cu2S+2H2O=2Cu+2H2+SO2 FeS+H2O=FeO+H2S 3FeS+4H2O=Fe3O4+3H2S+H2反应产生H2和H2S与空气中的氧气反应引起爆炸2H2S+3O2=2H2O(g)+2SO2 2H2+O2=2H2O(g)7、写出由铜精矿熔炼得到冰铜的炉渣主要组分和造渣反应式，熔炼温度一般是多少？铜精矿熔炼得到的冰铜的炉渣主要组分是SiO2、FeO、CaO、Al2O3FeS(l)+1.5O2=FeO(l)+SO2 3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2 2 FeO+SiO2=2FeoSiO23 Fe3O4+ FeS+5SiO2=5(2FeoSiO2)+ SO2此反应的温度是115013008、熔炼冰铜时炉渣中SiO2一般是多少，SiO2过高或过低会造成的后果？SiO2一般含量是35%42%，SiO2过高，粘度增大，冰铜易夹杂在渣中，引起铜损失；SiO2过低，FeS与FeO完全互溶，难以是FeO与炉渣分离。9、在造锍过程铜精矿中Cu2S和FeS转移到何处？为什么FeS的存在能保证Cu2S不被氧化？答：在造锍过程中，Cu2S和FeS转移到冰铜相中，Cu2O+FeS=FeO+Cu2S，反应显著向右进行，只要体系中含有FeS，铜的氧化物在熔炼过程中都会被硫化成Cu2S，而进入冰铜相中。10、冰铜中Cu含量可否大于80%，为什么？答：不能，假设冰铜中只含有Cu2S，此时铜的含量为80%，而冰铜应含有Cu2S和FeS为主，所以显然不能大于80%。11、写出至少四种铜精矿熔炼冰铜的方法的名称和各种方法的技术特点？答：1）、鼓风炉熔炼法：对炉料适应性强，床能率高；2）、反射炉熔炼法：可以连续生产，但熔炼过程热效率低、反射炉内氧位较低、烟气二氧化硫浓度低难以利用；3）、诺兰达法熔炼：采用低SiO2炉渣；4）、白银法：炉子中部设有隔墙，将熔池分为熔炼区、澄清区。在熔炼区形成的冰铜和炉渣通过隔墙下的孔道流入炉子的澄清区进行分离；5）、闪速熔炼法：将焙烧、熔炼、部分吹炼过程在一个设备内完成。12、闪速熔炼的优点和缺点是什么？简述引柯法闪速熔炼冰铜的基本过程，该方法是否需要使用燃料燃烧对炉料加热熔化，为什么？该方法烟气的主要组成特点？答：优点：能耗低，烟气量小，有利于制酸，生产速度高，环境保护好；缺点：反应区氧位高，渣含四氧化三铁及渣含铜高，炉渣必须贫化，烟尘量大。基本过程：利用工业氧气将干铜精矿、黄铁矿和熔剂从设在炉子两端的精矿喷嘴水平喷入炉内熔池上方空间，炉料在空间处于悬浮状态发生氧化反应，放出大量的热，使反应过程自热进行。所以不需要使用燃料对炉内加热。烟气组成特点是烟气含80%的SO2。13、转炉吹炼冰铜制取粗铜分几个期，热力学依据是什么？每个期主要反应是什么？分为两个阶段。热力学依据是：Cu2O+FeS=FeO+Cu2S，G0有很大负值，表面有FeS存在时，Cu2O比被硫化成Cu2S。只有当FeS完全氧化除去后，Cu2O和Cu2S才能相互反应。第一阶段造渣期：主要进行FeS的氧化和造渣反应2FeS+3O2=FeO+2SO2第二阶段造铜期：主要进行Cu2S的氧化和Cu2S与Cu2O的相互反应 2Cu2S +3O2=2Cu2O +SO2、Cu2S +2Cu2O =6Cu+SO214、转炉吹炼冰铜制取粗铜的基本过程以及主要反应式？1）、FeS氧化：2FeS+3O2=FeO+2SO2FeS+ Cu2O= Cu2S+ FeO2）、Cu2S氧化 2Cu2S +3O2=2Cu2O +SO2 3）、Cu2S与Cu2O的相互Cu2S +2Cu2O =6Cu+SO215、粗铜火法精炼的基本原理，每个精炼周期常包括那些工段和步骤？两个过程：1）、氧化过程钢中有害杂质除去；钢中多数杂质对氧亲和力大于铜，且杂质在铜水中溶解度很小，由于杂质浓度低，首先氧化是铜，生成的Cu2O立即溶于铜液中，并于杂质接触而氧化杂质【Cu2O】+【Me】=2【Cu】+(MeO) 2)、还原过程铜中氧的排除；将铜液中Cu2O的氧用还原剂脱除。16、电解铜生产的电解质是什么？铜元素在阳极和阴极发生的反应，电解温度，和槽电压？答：电解质是H2SO4和 CuSO4水溶液；阳极：Cu-2e=Cu2+，M-2e=M2+阴极：+2e=Cu，M2+2e=M；电解温度：55-60，槽电压：0.25-0.30V17、湿法炼铜工艺主要用于处理什么类型的铜矿，常压的方法有哪些？主要用于处理低品位矿或多金属复杂矿；常压的方法：焙烧-浸出-电积法、细菌浸出法、高压氨浸法。1. 镁的主要物理化学性质：熔点、沸点；在1300和1600下镁的蒸汽压分别是多少？镁在钢铁工业中的主要用途？答：纯镁银白色。Mg的熔点是650，沸点是1107。（了解性质）2、用于提取金属镁的主要镁矿类型；工业化炼镁的主要方法；点解法炼镁主要材料。答：（1）碳酸盐类：菱镁矿、白云石；氯化物类：光卤石、水氯镁石；氢氧化物类：水镁石；硅酸盐类：蛇纹石（2）炼镁主要方法：电解法、热还原法（3）电解法炼镁主要原材料分为以下几类：以海水为原料、以大盐湖水为原料、以氯化镁卤水为原料；以海水和白云石为原料；以天然菱镁矿为原料、以光卤石为原料。3、可否在空气中直接加热得到不含结晶水的氯化镁，为什么？如何对氯化镁水合物脱水，有哪些方法？答：（1）不能，直接加热会发生MgCl2H20MgO+2HCL（2）对氯化镁水合物脱水分为两个阶段：第一阶段（一次脱水）在热空气中脱水，有四种方法：在多层炉和回转窑中脱水、在喷雾干燥塔内脱水、在沸腾炉内脱水、在喷雾干燥塔和沸腾炉组合设备中脱水。第二阶段（二次脱水）在HCL或CL2流下脱水，有两种方法：低结晶水氯化物在CL2流中熔融脱水、低结晶水氯化物在HCL流中脱水4、写出光卤石的分子式，以光卤石为原料电解炼镁时电解质的主要成分、电解温度，写出电极反应及总反应式。答：光卤石MgCLKCL6H2O 电解质的主要成分MgCL：5%15%、KCL：70%85%、NaCL：5%15% 电解温度680720。电极反应：阳极：2CL2e=CL2阴极：Mg2+ +2e=Mg 总反应：2Mg=CL2+Mg5、在硅热还原法生产金属镁的工艺中，如何降低反应温度？答：用硅还原白云石：Si+2（CaOMgO）=2Mg+2CaOSiO2；以白云石为原料，还原起始温度降低600。6、简述皮江法炼镁的基本过程和基本原理，主要原料，基本反应式及总反应式，一般控制的生产温度。答：基本过程和基本原理：白云石在1350回转窑内煅烧，还原剂硅铁从电弧炉中产生，往磨细的原料中添加质量分数为2.5%的CaF2，经混合后压成坚实的团块，然后在温度为1200，真空度为13.3133.3Pa的蒸馏罐内还原生成镁蒸汽，然后冷凝得到固态镁。主要原料：白云石、硅铁基本反应式： 2MgO+Si=2Mg+SiO2 2MgO+SiO2=2MgOSiO22MgOSiO2+2CaO=2MgO+2CaOSiO2 总反应式：2MgO+Si+2CaO=2Mg+2CaOSiO2生产温度：12007、皮江法炼镁工艺中，采用哪些原料添加剂，其主要作用机理是什么？答：添加剂有CaF2、MgF2或3NaFAlF2添加剂起到加速还原反应的作用：F、Cl离子半径接近，在还原中，炉料中氧化镁等氧化物表面的氧离子能部分被F离子置换，从而使氧化物表层提高了反应能力。同时氟化物可能与SiO2相作用生成SiF4，加快硅在反应物得扩散速度。8、皮江法炼镁工艺中，硅铁中硅含量达到多少较合适？为什么硅含量低时硅铁的还原能力低？答：硅铁中硅含量达到75%较合适。硅铁的还原能力是由其中硅的存在形式不同决定，硅铁中的硅有两种存在形式：一种是游离态的自有硅、一种是与铁形成合金FeSi2、FeSi、Fe2Si3，合金太硅还原能力低于游离态硅。故硅含量低时，铁含量相对高，形成合金量多，游离态的硅含量低，还原能力也低。9、马格尼法炼镁工艺的主要原料是什么，反应温度多少，主要反应式？答：主要原料：以铝土矿、白云石为原料，以硅铁为还原剂。反应温度16001700主要反应式：2Si+2（CaOMgO）+nAl2O3=2Mg+2CaOSiO2nAl2O3+SiFe10、镁精炼的一般方法和精炼镁达到的纯度。答:一般方法：溶剂法精炼、镁的升华精炼精炼镁达到的纯度：99.85%以上11、镁锭的表面处理：络酸盐钝化、浸油及油纸包装、阳极氧化和有机膜包覆法等。1、具有工业应用价值的的含钛矿物主要有哪两种，其中TiO2品味一般可达多少？答：具有工业应用价值的含钛矿物主要有金红石、钛铁矿金红石精矿中TiO2品味可达96%，钛铁矿精矿中TiO2品味可达50-60%2、用钛铁精矿工业化生产钛的也进过程主要步骤？（1）钛铁矿还原熔炼生产富钛矿料（2）氯化法分解钛料生产四氯化钛（3）粗四氯化钛提纯四氯化钛（4）还原四氯化钛制取海绵金属钛（5）真空熔炼制取金属钛锭3、写出用太铁料生产富钛料的主要反应方式、典型工艺及相关的反应温度范围。富钛料中TiO2一般科大多少？答：(1)在大于1200C时，FeTiO3+C=Fe+TiO2+CO， 3TiO2+C=Ti3O5在12701400C时，3Ti3.O5+C=3Ti2O3+CO,在14001600C时，Ti2O3+C=2TiO+CO (2)78%96%4、用钛精矿生产富钛料为什么可分为两个阶段进行？这两段各有什么特点？答：主要是为了提高还原率和生产能力并降低能耗第一阶段：1300C下故乡还原氯化铁，产生铁,第二阶段：升温至1600C以上，熔化炉料使铁和钛渣分离5、在用钛铁精矿生产富钛料时，配碳量对熔炼过程有什么影响？富钛渣一些典型成分含量应控制在什么范围？答：配碳量过低，氧化镁还原不完全，渣中FeO过高，钛渣品位不高配碳量过高，氧化还原完全，渣中FeO过低，钛渣粘度增大，不利渣铁分离控FeO在3%5%之间6、写出用富钛矿料工业化生产TiCl4的总反应式及生产中控制的反应温度。简述生产TiCl4的流态化氯化和熔盐氯化工艺及各自的特点。答：(1) 2Cl2+TiO2+C=TiCl4+CO2， T1000K(2)流态化氯化工艺：氯气从炉底进入气室，经筛板使气流均匀分布反应段的整个界面，将内装的炉料吹起呈悬浮状态，反应气体产物从炉顶排出。特点：反映在沸腾炉层中进行，传热、传质好，使生产强化；无需制团，操作过程简单，可连续生产；缺点是气流带出的粉尘大；不适于含钙、镁高的物料。(3)熔盐氯化工艺：将一定组成的混合盐放入熔盐氯化炉中熔化，加入富钛渣和焦炭，并通氯气氯化。特点：传热好，操作连续化，生产能力高；可使用低浓度氯气，碳耗低；可用于处理含镁、钙高的原料；随氯化反应进行熔盐组成变化，导致氯化反应不稳定，需定期更换电介质，所以费电解质量大，并难以回收利用；炉结构复杂，高温腐蚀严重，炉寿命短。7.为什么说含CaO、MgO高的富钛料不适合传统的流态化氯化工艺处理？通过采取那些工艺措施就能有效处理含CaO、MgO高的富钛料？答：CaO、MgO在流态化氯化下生成MgCl2，CaCl2呈熔融状态，易粘结物料，当MgCl2，CaCl2积累到一定程度后，便会破坏正常的流态化，使流态化氯化作业无法进行。可以采取：（1）在现行化氯化炉上改进工艺：提高炉温、增大配碳量、增大氯气流速、加大排量。（2）改进炉体结构，采用无筛板流态化炉(3)采用熔盐氯化工艺8.对富钛料氯化制得的粗四氯化钛液体中，通常含有哪些类型的杂质？去除各类杂质的理论依据是什么？答：通常含有SiCl4、AlCl3、FeCl3、FeCl2、VoCl3、TiCl2、Cl2、HCl针对不悬浮固体杂质，采用固液分离方法去除。针对气体杂质，在处理过程中随温度升高而去除。针对溶解在TiCl4中难分离杂质，根据沸点不同去除。余下的VOCl3、Al2Cl6，再用化学方法去除9.简述用钛铁精矿经硫酸法制备钛白粉的工艺步骤及其内容，并给出主要反应式答：（1）酸分解雨浸出：工艺：钛铁矿经磨碎后，在180-200下与浓硫酸作用，产物固化 FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O FeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O (2)还原：为使铁尽可能的以FeSO4*7H2O形式析出，生产中用铁屑将Fe3+还原Fe2+ （3）分离：将溶液冷冻-35，使Fe2+以FeSO4*7H2O形式析出，而钛保留在液体中（4）水解：将除铁后溶液浓缩至200-400g/L，加热使钛离子水解 TiOSO4+nH2o=Ti2(n-1)H2O+H2SO4 (5)煅烧：在850-950，在回转窑中煅烧水解产物，得到TiO2 TiO2*xSO3*yH2O=TiO2+xSO3+yH2O10.写出用TiCl4(氯化)氧化法生产钛白粉的反应式及主要工艺过程和相应的反应温度。答：在1000-2000，TiCl4+O2=TiO2+2Cl2 首先预热TiCl4和O2，此反应仍需向体系补充热量，加热方式分为内热法和外热法，生产出钛白粉产品后处理与浓硫酸相同。11.写出使用TiO2知道电解制取金属钛的阴极、阳极的总的反应，并指出使用的熔盐种类。答：阴极：TiO2+4e-=Ti+2O2- 阳极：2O2-4e=O2 总反应：TiO2=Ti+O2 使用的熔盐是融融CaCl21.什么是中国提钒的主要矿物原料，其中的V2O5一般品位是多少？答：我国提钒的主要矿物原料有钒钛磁铁矿、含钒炭质页岩、钒磷酸盐、含钒铝土矿。V2O5的一般品味是0.2-1.1%2.简述用钒钛磁铁矿纸杯钒渣的主要工艺步骤，以及钒渣钠化焙烧的目的及主要工艺过程，并写出这些工艺过程中相应的反应式。答：（1）钒钛磁铁矿经焙烧进入高炉炼铁，82-83%的钒被还原溶于铁水中FeO.Fe2O3+4CO=3Fe+4CO2 FeO.V2O3+4CO=Fe+2V+4CO2将含钒铁水吹炼，钒被氧化进入炉渣，获得钒渣4V+3O2=2V2O3 2Fe+O2=2FeO FeO+V2O3=FeO.V2O3 C+V+O=(V2O3)+CO (2)焙烧的目的：因钒渣中的钒主要存在于钒尖晶石FeO.V2O3，通过焙烧使钒尖晶石分解并转化为可溶于水的钒酸钠，便于提钒.主要工艺过程：将磨细的钒渣加入附加剂，在较高温度下焙烧，转化为钒酸钠4FeO.V2O3+4Na2CO3+5O2=8NaVO3+2Fe2O3+4CO24FeO.V2O3+4Na2SO3+5O2=8NaVO3+2Fe2O3+4SO24FeO.V2O3+8NaCl+5O2+4H2O=8NaVO3+2Fe2O3+8HCl3.简述从泛酸钠溶液经水解沉淀等环节制取红饼工艺过程，并写出水解沉淀的主要反应式。答：往钒酸钠浸出液中加酸，调节PH到一定值，在加热和搅拌下析出V2O5，过滤后得到的滤饼称为红饼。 2NaVO3+3H2SO4=V2O5.2H2SO4+Na2SO4+H2OV2O5.2H2SO4+XH2O=V2O5.Xh2O+2H2SO44.含高钙的钒渣或经氧化钙化焙烧的含钒原料能采用水浸方法将钒酸根浸出到液相中吗？简述相应的处理方法及基本反应式。不能，因为可以采用碱溶液浸出，碱溶液主要为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵或碳酸氢铵的水溶液，浸出过程：Ca(VO3)2+CO32-=CaCO3+2VO3-Ca(HCO3)2=CaCO3+CO2+H2O5