冶金08有色金属冶金学重点知识解答

2011年有色金属冶金学重点内容复习,冶金08,前言,1有色金属是指除Fe、Cr、Mn之外的金属2有色金属分轻金属、重金属、稀有金属、贵金属3什么是轻金属、重金属、稀有金属、贵金属，代表性金属分别是？,第一章氧化铝的生产,铝土矿的主要化学成分有哪些？其中有害的杂质有哪些？答：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2 ，其中有害的杂质有SiO2、Fe2O3、TiO2 。含铝矿物主要有哪些种类？答：按铝土矿的矿物成分分；按铝土矿矿石结构特点分；按铝土矿地质成因分衡量铝土矿的质量标准？单流法 双流法,第一章氧化铝的生产,写出下列含铝矿物的分子式：刚玉、三水铝石、一水铝石、明矾石、霞石？答：高岭石Al2O32SiO22H2O、刚玉 Al2O3 、三水铝石 Al(OH)3 、一水铝石 AlOOH 、明矾石 (K, Na)2SO4Al2(SO4)34Al(OH)3、霞石(K, Na)2OAl2O32SiO2 。,第一章氧化铝的生产,我国氧化铝工业的特点？答：铝土矿资源差；综合能耗高；成本高；多采用联合法和烧结法工艺；生产规模偏小，技术装备水平低；产品质量低品种少；污染环境排放大量有害物质。概述氧化铝的生产方法？,第一章氧化铝的生产,答：酸法、碱法和电热法 酸法生产氧化铝是用硝酸、硫酸或盐酸等无机酸处理含铝原料而得到相应的铝盐的酸性水溶液。然后使这些铝盐成为水合物（经蒸发结晶）或碱式铝盐（水解结晶）结晶从溶液中析出，亦可用碱（NH4OH）中和这些铝盐水溶液，使铝成氢氧化铝析出。煅烧所得到的氢氧化铝即可得到氧化铝。碱法：是用碱（工业烧碱NaOH或纯碱Na2CO3）处理铝土矿，使矿石中的氧化铝变为可溶的铝酸钠。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则成为不溶解的化合物。将不溶解的残渣（称作赤泥）与溶液分离，经洗涤后弃去或综合处理利用。将净化的铝酸钠溶液（称为精液）进行分解以析出氢氧化铝，经分离洗涤和煅烧后，得到产品氧化铝。分解母液则循环使用处理铝土矿。,第一章氧化铝的生产,电热法可用于处理高硅高铁的铝矿。在电炉内还原熔炼矿石，同时获得硅铁合金与含氧化铝的炉渣，二者借比重不同而分开，用碱法从炉渣中提取氧化铝。电热法仅适用于有廉价电能供应的个别情况。拜耳法是直接利用含有大量游离苛性钠的循环母液处理铝土矿，溶出其中氧化铝得到铝酸钠溶液，并用加氢氧化铝种子（晶种）分解的方法，使铝酸钠溶液分解析出氢氧化铝结晶。种分母液经蒸发后返回用于溶出铝土矿。烧结法是在铝土矿中配入石灰石（或灰石）、纯碱（含大量Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结而得到含有固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶液溶出熟料，得铝酸钠溶液。经脱硅净化的铝酸钠溶液用碳酸化分解法（向溶液中通入二氧化碳气）使溶液中的氧化铝成氢氧化铝结晶析出。碳分母液经蒸发后返回用于配制生料浆。,第一章氧化铝的生产,简述拜耳法生产氧化铝的基本原理？答： 铝酸钠溶液中加入氢氧化铝作为种子，使铝酸钠溶液分解 用氢氧化钠溶液直接溶出铝土矿中的氧化铝生成铝酸钠溶液 做出拜耳法生产工艺流程图，并说明各主要工序的作用和目的？, 铝土矿原料准备 铝土矿的破碎和细磨是为了保证以后工序能得到必须粒度的原料。 溶出 为了使铝土矿中的三氧化铝变成可溶于水的铝酸钠，把铝和其他的杂质分离 赤泥分离洗涤(1) 从铝土矿溶出料浆中得到纯净的铝酸钠溶液； (2) 尽可能减少由赤泥以附着碱液形式带走的Na2O和Al2O3的损失。, 分解 (1) 得到较高的氧化铝产出率或分解率；(2) 产物氢氧化铝结晶应有适宜的粒度分布和机械强度。 氢氧化铝分离洗涤 为得到纯度较高的氢氧化铝煅烧 为得到最终产品氧化铝蒸发和苛化 蒸发的主要目的是排除流程中多余的水分，保持循环系统中的水量平衡，使母液蒸发到符合拜耳法溶出或烧结法生料浆配料所要求的浓度。,第一章氧化铝的生产,拜耳法铝土矿溶出的目的？答：写出三种类型氧化铝水合物溶出反应和主要溶出条件，并比较它们溶出的难易程度?,第一章氧化铝的生产,答：写出铝土矿中的铁矿物、钛矿物对溶出过程的影响。答：以赤铁矿形式存在的氧化铁，在溶出时不与苛性碱反应，且对溶出过程本身不起重要作用。菱铁矿FeCO3会与NaOH反应生成Na2CO3，降低Na2O苛性碱的浓度。 TiO2主要以锐钛矿和金红石存在。锐钛矿较金红石易与NaOH反应，在溶出时生成钛酸钠Na2O3TiO22H2O它在用热水洗涤时可水解成Na2O6TiO2。按此式计算则1公斤TiO2将引起约0.1公斤Na2O的损失。在较高温度和加石灰时，钛酸钠将转变为水合钛酸钙(CaO2TiO2H2O )或钛酸钙(CaOTiO2)。这种转化可减少苛性碱的损失，但会在高温预热器或溶出器上沉积一层难于消除的钛酸钙结垢。,第一章氧化铝的生产,铝土矿含硅矿物在溶出过程中的行为和危害？答：各种形式的硅矿物与苛性碱反应，均以硅酸钠形式进入溶液：溶液中的硅酸钠又与铝酸钠反应，生成溶解度很小的水合铝硅酸钠沉淀，进入赤泥：,第一章氧化铝的生产,含硅矿物的危害 造成Na2O和Al2O3损失 水合铝硅酸钠在溶出设备上结垢 水合铝硅酸钠进入产品造成产品质量降低,13. 溶出一水硬铝石时添加石灰的作用和原理答：观点：一水硬铝石本身较难溶解，而矿石中锐钛矿和金红石等钛矿物则先于一水硬铝石而与碱液反应生成钛酸钠，钛酸钠呈胶态膜状包围矿粒表面，阻止一水硬铝石与碱液接触，致使氧化铝不能溶出。如有石灰存在，破坏钛酸钠的保护膜，消除TiO2的有害作用。 观点：石灰对一水硬铝石本身的活化作用,14. 谈谈影响溶出过程的主要因素。答：. 铝土矿的矿物成分及其结构溶出温度 、循环母液碱浓度 、配料摩尔比 、搅拌强度,15. 简述预脱硅的目的和方法答：16. 赤泥浆液稀释的目的有哪些？答：溶出料浆在分离赤泥之前须用赤泥洗液予以稀释，以降低料浆溶液的粘度，提高分离效率；降低溶液的浓度，使之适合加种子分解的要求；随溶液浓度降低可促进溶液的继续脱硅，减少氧化硅含量。,17. 谈谈拜耳法晶种分解的的机理答：铝酸钠溶液的加种子分解实际上包括两个方面：铝酸根离子的分解和氢氧化铝结晶。铝酸根离子分解 ：当铝酸钠溶液中有可作为晶核的固体杂质微粒或外加的氢氧化铝种子时，铝酸根离子Al(OH)4-被吸附于晶种表面而发生分解，生成的氢氧化铝分子在晶种表面经过重新排列，形成氢氧化铝结晶。(2) 氢氧化铝结晶 在铝酸钠溶液加种子分解过程中，析出的氢氧化铝多晶体可有如下的形成机理：次生成核；结晶生长；晶粒附聚；晶粒破裂磨损。,18. 影响晶种分解过程的因素有哪些？答：分解原液的浓度和分子比；分解温度；种子数量和质量；杂质影响,第一章氧化铝的生产,烧结法生料加煤对生产过程有哪些作用？答：当烧结物料进入到窑的高温带后，处于氧化气氛下，暴露在料层表面的二价硫化物与空气接触又会被氧化而成Na2SO4，只有约半数的硫以二价硫化物形式存在于熟料中。熟料溶出时排入赤泥。 铝土矿中部分氧化铁还原成FeO和FeS，可以减少配料中碱的配比，无必要使Fe2O3全部与Na2O结合，故可降低碱耗。 加入还原剂能强化烧结过程，因为生料加入的煤在窑内燃烧带以前燃烧，等于增加了窑的燃烧空间，提高窑的发热能力。,第一章氧化铝的生产,20 熟料回转窑内一般分几个带？各带的主要作用是什么？烘干带 生料浆水分蒸发；预热带 生料中氢氧化物或水合物脱水；分解带 主要为石灰石热分解和开始部分固相反应；烧成带 最后完成熟料矿物组成的反应；冷却带 熟料冷却。,第一章氧化铝的生产,21 熟料溶出的目的是什么?试写出熟料溶出过程中的主要化学反应式。,第一章氧化铝的生产,22 熟料溶出过程中的二次反应指的是什么？其对生产的影响如何？答：由于硅酸二钙的分解又引起其他反应，使已溶出的Al2O3和Na2O又转为固相而造成损失，这种造成Al2O3和Na2O损失的反应叫做溶出二次反应。,第一章氧化铝的生产,23 影响二次反应的因素有哪些？答：溶出用调整液的组成、温度、时间24 铝酸钠溶液不添加石灰脱硅的基本原理是什么？有哪些影响因素？答：铝酸钠溶液的脱硅过程即为使溶液中SiO2由介稳状态过渡到平衡状态的过程，过饱和部分的SiO2自溶液中析出。2Na2SiO3 +2NaAl(OH)4+aq=Na2OAl2O32SiO2nH2O + 4NaOH+aq 温度 添加晶种,第一章氧化铝的生产,25 粗液添加石灰脱硅的基本原理是什么？影响因素有哪些？答：石灰是以石灰乳Ca(OH)2浆的形式加入铝酸钠溶液的，加入石灰后将发生如下反应：3Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+aq=3CaOAl2O36H2O+2NaOH+aq CaOAl2O36H2O+xNaSiO3+aq =3CaOAl2O3xSiO2(6-2x)H2O+2xNaOH+aq 溶液中Na2OK浓度和Al2O3浓度；溶液的Na2OC浓度；石灰添加量和质量；溶液中SiO2含量；温度；,第一章氧化铝的生产,26 简述二段脱硅的工艺流程？,第一章氧化铝的生产,铝酸钠溶液的碳酸化分解与加晶种分解有何区别？其特点是什么？答： 1）苛性碱中和：2）氢氧化铝结晶过程：由于连续通入CO2，使溶液始终维持较大的过饱和度，所以，在碳酸化分解时，即使不加晶种，溶液也具有较大的分解速度。,烧结法生产氧化铝的重点习题？,影响碳分过程的主要因素有哪些？答：确定碳酸化分解率大小的依据是什么？（精液的硅量指数）答：根据精液的A/S和产品中允许的SiO2含量（等级标准）来规定碳酸化分解率。,烧结法生产氧化铝的重点习题？,碳酸化分解过程中，SiO2的析出分几个阶段？并指出各个阶段的名称以及对这种析出规律的原因进行解释？ 第一阶段（分解初期）表明有Al(OH)3与SiO2共同析出。分解原液中的A/S越高，这段曲线也越短，与氢氧化铝共同析出的SiO2就越少。 第二阶段表明只析出氢氧化铝而不析出SiO2，表现为SiO2析出变化曲线与横坐标轴平行。这一段的长度随分解原液中A/S的提高而延长。 第三阶段表明随氢氧化铝的析出，SiO2也强烈析出。,第二章铝冶金,铝的性质和用途有哪些？电解铝生产的流程是怎样的？电解铝生产对原料氧化铝有哪些要求？ 在电解质中溶解速度快；粉尘量少；保温性能好；吸附HF能力强砂状氧化铝的特性基本概念。酸法冰晶石的制取工序及反应？,第二章铝冶金,什么是氧化铝冰晶石熔盐电解法？ 直流电流通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体。铝液用真空抬包抽出，经过净化和澄清之后，浇铸成商品铝锭，其质量达到99.599.8%Al。阳极气体中还含有少量有害的氟化物和沥青烟气，经过净化之后，废气排放入大气，收回的氟化物返回电解槽。 电解槽的电极为什么选择炭质材料？ 在铝电解过程中，高温的具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。在各种电极材料当中，只有炭素材料能够抵抗这种侵蚀性并且能良好地导电而又价格低廉。,第二章铝冶金,阳极糊为什么要有一定的流动性？ 在上插棒电解槽上，拔棒之后遗留下来的孔洞，宜由上面的阳极糊来填满，因此阳极糊应该具有足够的流动性。什么是焦炭？焦炭是石油焦或石油焦和沥青焦的混合物沥青的作用和分类？ 沥青制造阳极的粘结剂。它在电极制造过程中粘结固体炭粒（骨料），组成具有一定塑性的炭糊，并且在炭糊焦化过程中，焦结固体炭粒，使电极具有足够的机械强度。什么是阳极糊和炭块糊？ 炭块糊（阳极糊）是焦炭经高温煅烧后，进行中碎和粉碎，然后按照不同的粒度组成与一定比例的沥青进行配料，经混捏后所得的最终产品。直接用于自焙阳极称为阳极糊，用于制造预焙阳极称炭块糊。,第二章铝冶金,铝电解槽的槽型有几种？ 自焙 预焙 多室铝电解系列电解槽的排列有几种? 纵向 横向侧插自焙槽的结构有那几部分组成？预焙阳极中间下料电解槽由几部分组成？,第二章铝冶金,16 铝电解槽系列是（ 铝电解生产的单元 ）17 铝电解槽的串联连接18 电解槽的配置方式有：四种横（纵）向单行（双行）19 铝电解质的组成：熔剂（冰晶石）和（AlF3），原料（Al2O3）,第二章铝冶金,20 铝电解质的基本体系NaF-AlF3二元系、Na3AlF6-Al2O3二元系、Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系 NaF-AlF3二元系的化合物有（冰晶石）和（亚冰晶石），还有可能有（单冰晶石）冰晶石固态下的三种变体亚冰晶石是如何生成的？答：在NaF-AlF3二元系中是由初晶体Na3AlF6（固相）与液相 起包晶反应而生成单冰晶石是如何生成的？答：单冰晶石是在710由AlF3晶体与液相起包晶反应而生成：,第二章铝冶金,什么是添加剂？应满足的要求？答：采取往冰晶石-氧化铝熔液中，添加某些能够改善它的物理化学性质以及提高电解生产指标的盐类，这种盐类称为添加剂。在铝电解过程中不分解，保证铝的质量和电流效率 应能改善冰晶石-氧化铝熔液的物理化学性质，对氧化铝在冰晶石熔液中的溶解度没有大的影响(3) 应来源广泛并且价格低廉,第二章铝冶金,使用低熔点电解质的优点？答：(1) 明显降低电解温度(2) 实现低温800900下的电解制取液态铝(3) 明显提高电流效率(4) 明显减少电能消耗量和炭阳极消耗量(5) 亦可大大延长槽寿命(6) 低温电解质与惰性阴极配合使用，则显著增加其经济效益,第二章铝冶金,什么是酸性电解质？使用酸性电解质的优点？ 熔点比较低，可以降低电解温度 铝在其中的溶解度较小，有利于提高电流效率 电解质结壳酥松好打酸度及酸度的表示方法？ (1) NaF/AlF3摩尔比（ ）我国和苏联采用 (2) NaF/AlF3重量比（ ）北美洲采用 (3) 游离AlF3%( )西欧采用,第二章铝冶金,研究冰晶石氧化铝溶液的目的是什么？ 答：一方面在于改善铝的电解过程，谋求提高电流效率，减少能量消耗，节省原料，延长电解槽的使用期； 另一方面在于了解融盐体系的结构，进而探讨铝电解的机理问题。,第二章铝冶金,冰晶石氧化铝溶液的物理性质有哪些？ 答：熔度（熔点或初晶点）；密度；电导率；迁移数；蒸气压；粘度；表面性质,第二章铝冶金,铝氧氟离子形成的原因答：由于氧离子半径和氟离子半径大小相似（为1.4，为1.33），这两种离子可以彼此易位。在熔融的冰晶石中，大多数氟离子同铝离子配位，或者是6度配位（ ），或者4度配位（ ）。氧离子可以取代这些络合离子中的一部分氟离子，而形成铝氧氟离子。,第二章铝冶金,什么是阴极反应影响冰晶石氧化铝溶液中纯钠和纯铝析出电位差值的因素 随着电解质NaF/AlF3摩尔比增大而减小 随电解质温度升高而减小 随电解质中Al2O3浓度减少而减小 随电解质阴极电流密度（d阴 ）的提高而减小。,第二章铝冶金,电解质中铝钠析出电位差值减小后的危害 钠和铝的析出电位差值减小，则钠离子就会同铝离子一起放电，结果造成电流效率之重大损失,第二章铝冶金,什么是阳极反应铝电解中阳极反应的步骤,第二章铝冶金,什么是阳极效应 阳极效应是发生在阳极上的一种特殊现象，当其发生时，阳极上出现许多细小而明亮的电弧，槽电压升高到数十伏。发生阳极效应的机理有哪些？分别加以叙述湿润性学说 发生阳极效应是由于电解液对炭阳极湿润性的改变。Al2O3是一种表面活性物质，它能减小冰晶石熔液在炭素材料上的界面张力。当冰晶石熔液中Al2O3含量高时，熔液对炭阳极湿润良好，阳极气泡不能停留在阳极上，故不致发生阳极效应；而当Al2O3含量低时，熔液对炭阳极湿润不良，阳极气泡便能够停留在阳极上，最终连成一片而发生阳极效应。 氟离子放电学说 发生阳极效应是由于阳极过程从氧离子放电转变到氧离子与氟离子共同放电所致。这种学说认为当氟离子放电时，在炭阳极上生成碳氟化合物，这是一种表面能很小的化合物，它减弱电解质对炭阳极的湿润性，故引起阳极效应的发生。 静电引力学说 阳极气泡所带的电荷的改变，是发生阳极效应的原因。当电解液中Al2O3浓度较高时，气泡带正电，故被阳极排斥；当Al2O3浓度低时，气泡带负电，故被阳极吸引住，于是发生阳极效应。,第二章铝冶金,发生阳极效应的因素 阳极电流密度的增大所致；由于氧化铝浓度的减小铝的溶解有几种方式，分别是什么？ 铝的溶解度，通常是指在一定温度并有过量金属存在时，在平衡状态下，溶解在密闭容器内融盐中的铝量，以百分数表示之。铝与冰晶石熔液发生化学反应，生成低价氟化铝铝置换冰晶石中的钠，生成元素钠：(3) 铝以电化学溶解方式，生成低价铝离子，并给出电子：(4) 物理溶解 铝以金属微粒的形态存在于冰晶石-氧化铝熔液中。什么是电流效率？,第二章铝冶金,电流效率降低的原因？ 铝的溶解和损失 析出钠 电流空耗 其他损失 什么是铝的溶解和损失？ 阴极上析出的铝一部分重新溶解在电解质里。这部分溶解的铝转移到阳极附近，被阳极气体氧化。铝电解生产的三个阶段是什么？ 焙烧、启动、正常生产阶段铝电解槽焙烧的目的是什么？ 在于加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动铝电解槽焙烧的发热方式：（利用阳极和阴极本身的电阻发热）、（利用焙烧介质（例如焦炭粒）的电阻发热）和（利用燃料发热）,第二章铝冶金,自焙阳极加热过程中阳极糊的变化是怎样的？在360400以下，沥青中析出焦油物质，沥青变得浓密而发生结构流变。在500700之间焦油物质裂化并生成焦炭。析出来的碳氢化合物气体，在更高的温度下（700900）分解，生成二次焦和甲烷和氢气。名词解释：电解槽启动、电解槽无效应启动法、效应启动法、启动后期,第二章铝冶金,铝电解槽的启动是指在电解槽内熔化电解质和铝，开始电解，然后逐步纳入正常生产而言。无效应启动是指在电解槽启动之前，在阳极周围铺放氟化钙，然后放冰晶石和氟化钠（或纯碱）混合物，在槽膛内壁边缘铺放固体电解质块。灌入液体电解质，同时迅速提升阳极，电压达到810V，使槽内固体物料逐渐熔化，并陆续添加固体冰晶石，直至电解质水平达到3035cm为止，熔料结束时，槽电压保持810V，全部熔料时间为68小时的启动法。,第二章铝冶金,效应启动法：是指在启动开始时提升阳极使发生阳极效应，保持槽电压4050伏，迅速熔化槽内的物料，在1小时内完成。 启动后期：是指从开始电解逐步纳入正常生产的一个过渡时期。,第二章铝冶金,启动后期发生的变化电解质温度、NaF/AlF3摩尔比及电解质水平逐渐降低，而铝液水平逐渐升高在槽膛内壁上逐渐生长结壳，其组成为6080%大晶粒的刚玉（ ）和2030%冰晶石 最终建立了椭圆形的槽膛内形 椭圆形槽膛内形的作用 热和电的绝缘体；保护炭素侧壁；减少热损失量；提高电流效率电解质液面上表面结壳对于电解生产的益处？ 第一，它是存放原料氧化铝的基地，使氧化铝得到预热，并且脱去其中的部分水分； 第二，结壳本身以及在其上面堆放的氧化铝是良好的保温层，可减少电解质的热损失量。,第二章铝冶金,铝电解槽正常生产的特征名词解释：槽电压、电解温度、电解质水平和铝液水平、阳极效应次数、极距、阳极工作面、阴极工作面 阳极工作面是指浸在电解质里的阳极表面 阴极工作面是指槽底上的铝液表面工业电解槽内经常保持一层铝液的益处？第一，它保护着槽底炭块，减少生成炭化铝；第二，它使阳极底掌中央部位多余的热量通过这层良导体传输到阳极四周，使槽内各部分温度趋于均匀；第三，它填充了槽底上高洼不平之处，使电流比较均匀地通过槽底；第四，厚度适当的铝液层能够削弱磁场产生的作用力。铝电解槽的生产指标有（ 生产率 ）和（ 电耗率 ）铝的电化学当量值为（ 0.3356g/Ah ）,第二章铝冶金,电解槽系列的铝产量与（ 电流强度）、（电流效率）和（ 运行的槽昼夜总数 ）相关。能量平衡是指（是指在稳定状态下，供给电解槽体系的能量与电解槽消耗和损失的能量之间的平衡）。,第二章铝冶金,根据电解槽能量平衡示意图分别写出以0和电解温度为基础时的电解槽能量平衡表达式。什么是原铝？是指铝电解槽产出的液体铝，经过净化、澄清和除渣之后，铸成商品的铝锭电解槽抽出的铝液中的杂质有（金属元素）、（非金属固态夹杂物）和（气体 ）。,第二章铝冶金,为什么要清除铝液中的杂质？ 存在金属杂质元素时，则电阻率增大 ；存在非金属固态和气态杂质时，使型材产生裂纹或气孔；故必须清除铝中的杂质。铝液净化采用的方法是（ 气体净化法 ）。氯气净化铝液的原理？ 是把干燥的氯气通入铝液中，使氯与铝中的金属杂质、起反应，生成相应的氯化物而得以除去。同时，那些悬浮在铝液中的非金属夹杂物，吸附在氯化铝气泡上，上升到铝液表面上时，气泡破裂，分离出这些夹杂物。,第二章铝冶金,降低铝生产成本的措施？（1）减少原料和材料的机械损失，以及从废气和废旧内衬中收回氟盐可以节省原料（2）设法减少炭阳极消耗量并收回利用残极（3）槽外减少母线中的电能损失（4）实行电解厂和加工厂的联合作业，把铝液（或把配成的铝合金液）直接浇铸成加工厂所需的坯锭，则可节省铝，又可节省能量。（5）尽可能的延长电解槽的使用期（6）回收废铝,第二章铝冶金,铝电解槽烟气中含有的污染物质有（气态污染物质）、（固态污染物质）和（细颗粒物质 ）。什么是一次烟气？什么是二次烟气？ 一次烟气是指由槽上集气罩捕集的铝电解槽散发的烟气，体积较小，其中氟化物浓度较大 。 二次烟气是指未经集气罩收集而直接进入电解厂房空气中的铝电解槽散发的烟气，被厂房空气稀释后，体积较大，氟化物浓度甚小。一次烟气和二次烟气在（体积 ）、（ 浓度 ）、（ 组成 ）和（散发方式 ）上存在很大差别。,第二章铝冶金,什么是干式净化装置？什么是干式净化法？ 是指 在烟气通过袋式过滤器进行收尘之前，使烟气在流化床或输送床中与氧化铝直接接触 ，利用氧化铝对氟化氢气体的吸附能力，并且吸附作用发生在氧化铝颗粒的单分子层上，生成表面化合物AlF3，使烟气得以净化的装置。 利用这种装置净化气体的方法，称干式净化法。 湿式净化法的原理 是使Na2CO3与气体中的HF起反应，生成碳酸氢钠和氟化钠；然后把NaF+NaHCO3溶液送至冰晶石合成槽，在那里与铝酸钠溶液起作用，合成冰晶石,本节小结,洗涤器包括（喷雾帘）、（错流填充床）、（浮动床）、（多栅文丘里管）和（多孔板洗涤器）。铝的三层电解液精炼在电解槽内从上到下依次为（ ）、（ ）和（ ）。铝的电解精炼所依据的原理是（在阳极合金的各种金属元素当中，只有铝在阴极上析出。 ）。铝的电解精炼中阳极的溶解反应为（铝）、（钙）、（镁）和（钠）。铝的电解精炼的阴极反应是（ ）。,本节小结,铝的电解精炼的最终结果是（铝从阳极合金中溶解出来，并在阴极上析出，而原铝中所含的杂质则否）。冰晶石氧化铝熔盐电解法的缺点或存在的问题？冰晶石-氧化铝融盐电解法需要用大量电能，每吨铝消耗1300015000kWh直流电能。 铝厂的投资很大，年产量为十万吨的铝厂需要建造数百台电解槽 电解所用的原料和材料都很贵，而且电价也很高，所以铝的生产成本很高。 目前生产氧化铝是利用高品位的铝土矿，而这种矿在自然界中的储量是有限的。,本节小结,铝土矿直接还原的过程？ 铝矿中的氧化硅与炭起反应，生成碳化硅： (2) 铝矿中的氧化铝在更高的温度下与炭起反应，生成铝氧碳化合物： (3) 最后，SiC与Al4O4C发生反应，生成Al-Si合金：氯化铝电解法包括（氧化铝的生产 ）、（用氯气和炭在高温下氯化氧化铝，制取无水氯化铝）和（电解氯化铝得铝）。氧化铝低温电解法的关键问题是（ 低熔点电解质的选择 ）。,第三章 镁冶金,镁的发展阶段可分为（ ）、（ ）和（ ）三个阶段。镁的应用领域有？1）生产难熔金属的还原剂 稀有金属 2）铝合金的添加元素 合金更轻、强度更大、抗蚀性更好 3）球磨铸铁的球化剂 铸件强度、延展性更高 4）钢铁脱硫的脱硫剂 5）高贮能材料 6）焰火,第三章 镁冶金,生产镁的主要方法有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。菱镁矿、白云石、光卤石、水氯镁石、水镁石和蛇纹石的分子式分别为（ MgCO3）、（ MgCO3CaCO3 ）、（ MgCl2KCl6H2O）、（ MgCl26H2O ）、（ Mg(OH)2 ）和（ 3MgO2SiO22H2O ）。根据所用原料的不同，MgCl2的制备方法有（ Dow Process ）、（ Amax Process ）、（ Norsk Hydro Process ）和（ ）。,第三章 镁冶金,什么是道乌法，包括哪几道生产工序？主要工序：(1)用石灰乳沉淀氢氧化镁；(2)用盐酸处理氢氧化镁得氯化镁溶液；(3)氯化镁溶液的提纯与浓缩；(4)电解含水的氯化镁（MgCl2（12）H2O），制取纯镁。 什么是阿玛克斯法，什么是诺斯克法？ 取美国大盐湖(the Great Salt Lake)的卤水，在太阳池中浓缩，经进一步浓缩、提纯和脱水后，得到氯化镁，最后电解得镁。 所用原料或者是海水，或者是MgCl2含量高的卤水。跟道乌法不同的是：所得氢氧化镁不是用盐酸去氯化，而是加以煅烧，以得MgO。MgO与焦炭混合制团后，用电解槽产出的氯气去氯化，以得无水氯化镁。,第三章 镁冶金,什么是氧化镁氯化法？ 利用天然菱镁矿，在温度700800下煅烧，得到活性较好的轻烧氧化镁。然后与炭素还原剂混合制团。团块炉料在竖式电炉中氯化，制取无水氯化镁。 氧化镁氯化的条件或原理？ 气相中氧分压在氯化温度下要明显地低于平衡状态下的相应值。理想的镁电解质应具有（较小）的粘度。理想的镁电解质为什么要具有较小的粘度？ 理想的镁电解质，宜具有较小的粘度，以利于镁珠和渣与电解质分离：镁珠上浮而渣下沉。,第三章 镁冶金,镁电解质诸组成分对钢阴极的润湿性由小到大依次是：MgCl2，CaCl2，NaCl，KCl镁电解质的分解电压随温度的升高而（ ）。镁电解槽分为（ ）和（ ）两类。双极性电解槽的原理？ 如果用一块导电板放在阳极和阴极之间，则其对着阳极的一面就成为阴极，对着阴极的一面就成为阳极，此导电板就成为双极性电极，而电解槽的产量几乎加倍增长。镁的电化学当量是（0.4534g/Ah ），什么是镁的电流效率？,第三章 镁冶金,氯化镁电解时金属镁的损失机理 (1) 氯化镁电解时的金属镁损失，在一定程度上取决于镁在阴极上的溶解速度和已溶解的镁通过扩散层和循环电解液层向阳极迁移的速度。 (2) 镁的损失主要取决于分散在循环电解液中的镁珠的溶解，以及由此溶解的镁同氯气的反应。 (3) 镁的大量损失是由于分散在循环电解液中的镁珠与氯气直接发生相互作用的结果当向镁电解质中加入硫酸盐时有什么危害？(1) 会产生长时间的电解质“沸腾现象”，伴随生成大量泡沫。(2) 电解质表面上的镁液层因电解质滚动而被破碎成许多细小镁珠，于是被电解质带入阳极空间而被氯化掉。(3) 翻滚的电解液把镁液层表面上的保护膜冲刷掉，于是镁液层暴露在空气中引起燃烧,第三章 镁冶金,什么是阴极钝化 是指当阴极表面上生成一层钝化膜时，液态镁就难以汇集成片，而是呈分散的鱼籽状混杂在电解液中的现象 镁电解中的电能消耗率是由（ 槽电压 ）和（ 镁的电化学当量值）决定的。镁电解槽的槽电压包括（氯化镁的分解电压）、（阴极和阳极的过电压）、（电解质电阻造成的电压降值）和（各种导体的电压降）,第三章 镁冶金,硅热还原法炼镁的原理硅热还原法炼镁的应用什么是皮江法什么是巴尔札诺法什么是玛格尼法升华提纯：凡是蒸气压高、沸点低于镁的金属和盐类，首先蒸发；而蒸气压低、沸点高于镁的金属和盐类，则残留下来。因此，镁得以提纯。,第四章 铜冶金,1.根据炉内温度和物理化学变化鼓风炉从上到下分为2.密闭鼓风炉冶金反应特点是什么？根据炉内温度和物理化学变化鼓风炉从上到下分为(2) 炉顶温度较高（500650）(3) 炉气穿过料层和炉料不断下移，使传热传质都比反射炉好，热利用率和脱硫率高 (4)主要氧化反应是铁的硫化物氧化(5) 鼓风炉的焦炭燃料完全作为加热剂，其燃烧热约占全部热收入的60%。 3. 闪速熔炼将（ ）、（ ）和（ ）在一个设备内完成。,第四章 铜冶金,4.闪速熔炼按不同的工作原理可分为(奥托昆普闪速熔炼)和（印柯法闪速熔炼）两种。5. 闪速熔炼中炉料干燥用（回转窑 ）、（气流干燥）和（闪速干燥）。6. 气流干燥过程中三段脱水的干燥率分别是（回转窑2030%）、（笼5060%）和（气流干燥管2030% ）；三段收尘效率分别为（沉尘室7% ）、（一段旋涡86% ）和（二段旋涡5% ）。,第四章 铜冶金,7. 闪速熔炼的基本原理闪速熔炼大大地增大了硫化物凝聚相的反应表面积和提高气相中的氧浓度，强化硫化物反应。 降低了燃料消耗，提高了烟气中SO2浓度，达到节能、综合利用和改善环保条件的目的闪速熔炼可在较宽的范围内改变风料比例来调整冰铜品位和脱硫率。,第四章 铜冶金,闪速熔炼过程中反应塔内主要完成（氧化反应）、（造冰铜的冶金反应过程）和（造渣的冶金反应过程）；沉淀池中主要完成（烟气与熔体的分离）和（冰铜和炉渣的分离）。直接炼铜制度包括（在沉淀池内炉渣-冰铜-粗铜平衡共存）和（在沉淀池内炉渣粗铜共存）。10. 火法炼铜的氧势-硫势图上的C点是哪四相平衡共存熔渣、白铍、粗铜和炉气11. 电炉贫化法是利用电炉高温(炉渣温度15231573K)过热澄清，并加入还原剂和硫化剂，使渣中的Fe3O4还原成FeO，并且使渣中的Cu2O被硫化，产出低品位的锍。贫化后的渣含铜为0.50.6%。,第四章 铜冶金,13. 直接炼铜的实质在固态下将铜精矿中的硫化物转变成氧化物，使精矿中的硫集中排放到烟气中回收。从中间氧化产物制取粗铜。 14. AMAX法（死焙烧-矮鼓风炉法或DR-SF法）的五个工序依次是： 沸腾炉死焙烧热压团矮鼓风炉还原熔炼炉渣电炉贫化阳极生产五个工序组成,第四章 铜冶金,15. 离析炼铜法可处理的铜矿类型有低品位难选的复合氧化铜矿 硫化矿16. 离析法炼铜包括哪三个过程 1）. 食盐的分解和HCl气的生成 ； 2）. HCl与铜的氧化物作用，生成挥发的三聚分子氯化亚铜； 3.Cu3Cl3蒸气在炭粒表面上被氢还原为金属海绵铜，并在炭粒表面 沉积，同时产生HCl,第四章 铜冶金,17. 冰铜吹炼的目的是利用空气中的氧，将冰铜中的铁和硫几乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜。18. 转炉吹炼冰铜的两个阶段为造渣期和造粗铜期19. 金属氧化物的离解压与温度的关系或金属氧化物的离解压随温度的升高而（增大）20. 凡金属对氧亲和力小于硫对氧亲和力时硫化物氧化得到（金属）21. 金属对氧亲和力小意味着离解压（大）,第四章 铜冶金,22. 金属硫化物氧化成金属的反应由（）和（）两步组成23. 根据Cu-Cu2S二元系相图，叙述在吹炼温度下造铜期发生的变化,图4-23 Cu-Cu2S二元系相图,在造铜期随着反应的进行，生成的铜溶于Cu2S中，形成均一液相(L2)。当吹炼至熔体阻成为b点时，铜在Cu2S中的溶解达到饱和，熔体出现L1和L2两相。L2为溶有铜的Cu2S相，L1是溶有Cu2S的铜相。当吹炼进行到c点时，L2相消失。随着吹炼的进一步进行，硫进一步被脱除，铜的纯度进一步提高，当铜的含量达到98%99%时，吹炼过程结束。,第四章 铜冶金,24. 影响Fe3O4生成的主要因素是（渣中SiO2含量 ）和（冰铜品位 ）25.铜的硫化矿物有哪六种辉铜矿、铜蓝、黄铜矿、斑铜矿、硫砷铜矿、黝铜矿26.铜的氧化矿物有哪六种赤铜矿、黑铜矿、孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、胆矾,第四章 铜冶金,27. 名词解释：火法炼铜、湿法炼铜火法炼铜是将铜矿（或焙砂、烧结块等）和熔剂一起在高温下熔化，或直接炼成粗铜，或先炼成冰铜（铜、铁、硫为主的熔体）然后再炼成粗铜。 湿法炼铜是在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸出，然后从浸出液中除去各种杂质，再将铜从浸出液中沉淀出来。,第四章 铜冶金,28. 反射炉炼铜熔炼的产物29. 什么是冰铜，冰铜的理论含硫量为（ ），理论含铜量为（ ）。30. 铜在渣中的损失有（ ）（ ）和（ ）。31. 降低渣含铜的措施(1) 适当选择渣型 渣含铜随渣含铁的增加而升高，而随渣含二氧化硅和氧化钙的增加而降低 (2) 适当选择冰铜品位 冰铜品位高，渣含铜也高(3) 横隔膜的形成,第四章 铜冶金,粗铜火法精炼包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）粗铜火法精炼由（ 鼓风氧化 ）和（ 重油还原 ）组成。铜中有害杂质除去的程度主要取决于（ ），而铜中氧的排除程度则决定于（ ）。氧化精炼的基本原理（在于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）。粗铜火法精炼过程中按氧化除去难易将杂质分为几类？分别是什么？,第四章 铜冶金,铜的电解精炼的目的？ (1) 降低铜中的杂质含量，从而提高铜的性能，使其达到各种应用的要求；(2) 回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属。电解精炼的产品是（电铜 ），按纯度不同可分为1号铜(Cu99.95%)、2号铜(Cu99.9%)、3号铜(Cu99.7%)、4号铜(Cu99.5%)铜的电解精炼是以（ 火法精炼产品粗铜 ）为阳极，以（ ）作阴极。,第四章 铜冶金,铜在电解过程中能氧化生成（ ）和（ ）两种离子。铜的电解精炼过程中，按电解时的行为，电解质中的杂质可分为几种？分别是什么？电解液净化的目的是什么？回收铜、钴、镍；除去有害杂质砷、锑；使硫酸返回使用。电解液净化的方法有（ 肿和结晶 ）、（ 脱铜脱砷锑铋 ）和（生产粗硫酸镍 ）。,第四章 铜冶金,在焙烧-浸出-电积法生产铜中，焙烧的目的是？是使绝大部分的铜转变成可溶于稀硫酸的CuSO4和 CuOCuSO4 ，而铁全部转变为不溶氧化物。对废电解液处理的目的在于回收其中（有价金属 ）和（硫酸 ），处理的方法为（中和沉淀 ）。什么是高压氨浸法、 在高温、高氧压和高氨压下，使Cu、Ni、Co等有价金属以络合物形态进入溶液，铁以氢氧化物进入渣。,第五章 锌冶金,什么是火法炼锌？什么是湿法炼锌？火法炼锌的焙烧是（ ）。湿法炼锌的焙烧目的？除要求得氧化物外，还要生成少量硫酸盐以补偿电解和浸出时的硫酸损失，又要尽量少生成不溶于稀硫酸溶液的铁酸锌。沸腾焙烧炉炉顶有（ ）和（ ）。沸腾焙烧炉风帽有（菌形 ）（锥形 ）和（ 伞形 ）。沸腾焙烧的参数有（ ）、（ ）和（沸腾层温度 ）。,第五章 锌冶金,浸出是将锌焙砂中的（ ）尽量的溶解到溶液中去，从而达到（ ）目的。锌焙砂的浸出阶段分为（ ）、（ ）和（ ）。锌与杂质离子分离最简便的方法是（ ）。含有铁酸锌的渣处理方法有（ ）、（ ）。,第五章 锌冶金,热酸浸出液沉铁的方法（）、（）、（）和（）。什么是黄钾铁矾法、转化法？往酸性溶液中加入不同比例的KOH和NaOH中和，生成碱性硫酸铁是指在同一过程中将铁由一种固体化合物铁酸锌转化为另一种固体化合物混合型黄钾铁矾沉淀。,第五章 锌冶金,锌焙烧矿浸出过程中，影响浸出速度的因素有（浸出速度）、（搅拌强度）、（硫酸浓度）和（焙砂粒度）。硫酸锌溶液净化的目的是什么？除了