2025年有色金属冶炼（除铜、铝、铅、锌）作业考试检测试题附答案

2025年有色金属冶炼（除铜、铝、铅、锌）作业考试检测试题附答案一、单项选择题（每题2分，共20题，40分）1.镍的硫化矿常用的熔炼方法是（）A.闪速熔炼B.加压酸浸C.氯化焙烧D.电炉还原熔炼答案：A（镍硫化矿主流工艺为闪速熔炼造高镍锍，电炉熔炼多用于处理低品位矿）2.钴的主要独立矿物是（）A.砷钴矿（CoAsS）B.辉钴矿（CoS2）C.水钴矿（CoO·nH2O）D.以上均是答案：D（钴矿物种类多，包括砷化物、硫化物及氧化物型）3.锡精矿还原熔炼常用的还原剂是（）A.焦炭B.天然气C.氢气D.铝粉答案：A（锡还原熔炼以焦炭为主要还原剂，兼顾供热与还原双重作用）4.锑的火法精炼主要目的是（）A.脱除砷、硫、铅等杂质B.提高锑的金属回收率C.降低熔炼温度D.减少烟气量答案：A（火法精炼通过加碱、吹氧等方式脱除杂质，提升锑锭纯度）5.工业上生产金属钛的主要方法是（）A.铝热还原法B.镁还原法（克劳尔法）C.电解法D.碳热还原法答案：B（钛易与氧、氮反应，工业采用镁还原TiCl4制备海绵钛）6.稀有金属铌和钽的分离常用（）A.磁选B.重选C.溶剂萃取（MIBK体系）D.浮选答案：C（铌钽化学性质相似，需通过甲基异丁基酮（MIBK）萃取分离）7.金的氰化浸出过程中，添加CaO的主要作用是（）A.调节pH至碱性，抑制氰化物水解B.作为氧化剂C.降低溶液黏度D.沉淀杂质金属答案：A（氰化浸金需维持pH=10-11，CaO中和酸并防止HCN挥发）8.钼精矿氧化焙烧的主要产物是（）A.MoO2B.MoO3C.MoS2D.Mo答案：B（钼精矿（MoS2）焙烧生成易挥发的MoO3，部分与脉石反应生成钼酸盐）9.钒渣提钒的关键反应是（）A.钒的氧化成渣B.钒的还原沉淀C.钒的络合萃取D.钒的水解结晶答案：A（钒渣中的低价钒（V3+）氧化为V5+，与Na2O结合生成可溶钒酸钠）10.锆英砂（ZrSiO4）氯化的主要产物是（）A.ZrCl4和SiCl4B.ZrO2和SiCl4C.Zr和SiCl4D.ZrCl4和SiO2答案：A（高温下ZrSiO4与Cl2反应生成ZrCl4（沸点331℃）和SiCl4（沸点57.6℃），利用沸点差异分离）11.镁电解生产中，电解质的主要成分是（）A.MgCl2-NaCl-KClB.MgO-CaO-SiO2C.MgF2-NaFD.MgSO4-H2O答案：A（镁电解采用氯化物体系，以MgCl2为主体，添加NaCl、KCl降低熔点）12.汞的冶炼方法主要是（）A.真空蒸馏B.氧化焙烧-冷凝C.电解精炼D.酸浸-置换答案：B（辰砂（HgS）在600-700℃焙烧生成Hg蒸气，冷凝得到粗汞）13.钪的主要富集来源是（）A.铝土矿提铝渣B.稀土矿选矿尾砂C.钛铁矿酸解废液D.以上均是答案：D（钪无独立矿床，常伴生于铝、钛、稀土矿物中，从工业废料中回收）14.铼的主要回收途径是（）A.钼精矿焙烧烟气淋洗液B.铜电解阳极泥C.铅锌冶炼渣D.金矿氰化尾液答案：A（铼常伴生于辉钼矿，焙烧时生成Re2O7进入烟气，水淋洗后富集）15.稀有金属钨的工业矿物主要是（）A.黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）和白钨矿（CaWO4）B.钨华（WO3·nH2O）C.钨青铜（MxWO3）D.以上均是答案：A（黑钨矿和白钨矿是主要工业矿物，其他为次生矿物）16.锡还原熔炼中，炉渣含锡量过高的主要原因是（）A.还原温度过低B.焦炭配比过高C.炉渣碱度（CaO/SiO2）过高D.鼓风量不足答案：A（温度过低导致SnO还原不彻底，部分以SnO形式进入炉渣）17.钴湿法冶炼中，除铁常用的方法是（）A.中和水解法（pH=4-5）B.黄钠铁矾法（pH=1.5-2.5）C.萃取法（P204）D.以上均是答案：D（根据溶液条件选择，低pH用铁矾法，高pH用水解法，深度除铁用萃取）18.钛海绵生产中，真空蒸馏的主要目的是（）A.脱除残留的Mg和MgCl2B.提高钛的结晶度C.降低钛的氧含量D.去除金属杂质答案：A（镁还原后产物含未反应的Mg和生成的MgCl2，通过真空蒸馏（800-900℃）蒸发去除）19.安全生产中，有色金属冶炼作业的“三废”重点监控指标不包括（）A.废水中的重金属离子（如Cd2+、Pb2+）B.废气中的SO2、NOx浓度C.废渣的放射性水平D.作业区粉尘（如SiO2、金属氧化物）浓度答案：C（有色金属冶炼废渣一般无放射性，放射性监控多见于稀土、铀钍矿冶）20.稀有金属铌的主要应用领域是（）A.高温合金（如航空发动机叶片）B.半导体芯片C.电池负极材料D.光学玻璃答案：A（铌具有高熔点（2468℃）和抗蠕变性，用于航空航天高温合金）二、判断题（每题1分，共10题，10分）1.钨精矿碱分解时，白钨矿（CaWO4）比黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）更易反应。（）答案：×（黑钨矿含Fe、Mn，碱分解时生成可溶钨酸钠，而白钨矿需添加Na2CO3或高压条件促进分解）2.钼焙烧产物MoO3可直接水浸，而与脉石结合的钼酸盐需加酸或碱浸出。（）答案：√（游离MoO3水溶性好，钼酸盐（如CaMoO4）需酸/碱破坏晶格）3.钒渣钠化焙烧时，添加NaCl的目的是提供Na+促进钒氧化成NaVO3，同时抑制Cl2挥发。（）答案：√（NaCl分解提供Na+，Cl-与杂质金属形成氯化物挥发，减少对钒浸出的干扰）4.铌钽分离中，MIBK萃取体系在强酸性（HF-H2SO4）条件下，钽的萃取率高于铌。（）答案：√（钽与F-形成更稳定的络合物（TaF72-），优先被MIBK萃取）5.锆英砂氯化前需进行预处理（如磁选除铁、浮选除硅），以提高ZrCl4纯度。（）答案：√（杂质Fe、Si会生成FeCl3、SiCl4，影响ZrCl4质量，预处理可降低杂质含量）6.镁电解过程中，阳极产物是Cl2，阴极产物是Mg，需隔绝空气防止Mg氧化。（）答案：√（电解MgCl2时，阳极Cl-放电生成Cl2，阴极Mg2+放电生成Mg，高温下Mg易氧化）7.汞冶炼烟气中含Hg蒸气和SO2，需先通过冷凝回收Hg，再用石灰乳吸收SO2。（）答案：√（Hg蒸气冷凝为液态汞回收，剩余SO2用碱性溶液吸收，避免污染）8.钪的提取常用萃取法（如P507），但需先通过酸浸将钪从渣中转入溶液。（）答案：√（钪以类质同象存在于渣中，需用H2SO4或HCl浸出，再萃取富集）9.铼的回收中，焙烧烟气淋洗液经离子交换（强碱性树脂）吸附ReO4-，再用NH4Cl洗脱得到高铼酸铵。（）答案：√（ReO4-与树脂上的阴离子交换，NH4+置换后生成(NH4)ReO4）10.有色金属冶炼作业中，有限空间作业前需检测O2浓度（≥19.5%）、有毒气体（如H2S≤10ppm）、可燃气体（如CH4≤1%LEL）。（）答案：√（有限空间作业需确保氧气充足，无有毒可燃气体超标）三、简答题（每题6分，共10题，60分）1.简述镍红土矿湿法冶炼的主要步骤及各步骤目的。答案：镍红土矿湿法冶炼（以高压酸浸HPAL为例）步骤：①矿浆制备：矿石破碎、磨矿至-200目占80%以上，与水混合成矿浆，提高反应表面积；②高压酸浸（240-260℃，4-6MPa）：加入浓硫酸（H2SO4），使Ni、Co以硫酸盐形式溶解（NiO+H2SO4=NiSO4+H2O），Fe、Al等杂质部分溶解；③中和除铁：浸出液加CaCO3中和至pH=3-4，使Fe3+水解生成针铁矿（FeOOH）沉淀，减少后续萃取干扰；④溶剂萃取（如Cyanex272）：选择性萃取Ni、Co，与Mg、Mn等分离；⑤反萃与沉淀：用稀硫酸反萃得到高浓度NiSO4、CoSO4溶液，加NaOH或NH4HCO3沉淀得到氢氧化物或碳酸盐，干燥后还原熔炼得金属。2.钴废料（如三元电池正极片）回收中，除杂的关键技术和原理是什么？答案：关键技术包括酸浸预处理、氧化除铁、萃取分离。原理：①酸浸预处理：用H2SO4+H2O2溶解正极材料（LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+CoSO4+4H2O+O2↑），Li、Co、Ni、Mn进入溶液；②氧化除铁：加H2O2或NaClO3将Fe2+氧化为Fe3+（Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.77V，Eθ(H2O2/H2O)=1.78V），调节pH=2-3使Fe3+水解为Fe(OH)3沉淀（Ksp=6×10-38）；③萃取分离：用P204萃取除杂（优先萃取Fe3+、Al3+），再用P507分离Co2+与Ni2+（Co2+萃取常数＞Ni2+），最后用Cyanex272深度提纯Co2+。3.锡精矿还原熔炼的工艺条件控制（温度、还原剂配比、炉渣成分）及其对指标的影响。答案：①温度：控制1250-1350℃。温度过低，SnO还原不彻底（SnO+C=Sn+CO），炉渣含锡高；温度过高，炉衬侵蚀加剧，能耗增加。②还原剂配比：焦炭用量为精矿质量的15%-25%。配比过低，还原气氛不足；配比过高，焦炭过量导致炉内料柱透气性差，金属直收率下降。③炉渣成分：控制碱度（CaO/SiO2）=0.6-0.8，MgO≤8%。碱度过低，炉渣黏度大，SnO难以沉降；碱度过高，渣熔点升高，需更高温度。MgO过高会增加渣黏度，降低锡回收率。4.锑氧化焙烧与挥发熔炼的区别及适用场景。答案：区别：①氧化焙烧：在氧化气氛（O2过剩）中，Sb2S3与O2反应生成Sb2O3（Sb2S3+5O2=Sb2O3+3SO2），硫以SO2形式脱除，焙砂含Sb2O3，后续需还原熔炼；②挥发熔炼：在弱氧化-还原气氛中，Sb2S3与Sb2O3反应生成金属锑蒸气（Sb2S3+3Sb2O3=8Sb+3SO2），直接得到粗锑，硫以SO2脱除。适用场景：氧化焙烧用于处理高硫锑矿（S＞20%），先脱硫再还原；挥发熔炼用于低硫复杂矿（含Pb、As等），直接产出粗锑，缩短流程。5.钛海绵生产中，镁还原-真空蒸馏的工艺原理及控制要点。答案：原理：①镁还原：TiCl4（液态，沸点136.4℃）与熔融Mg（熔点650℃）在1000-1100℃反应（TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2），生成海绵钛、MgCl2及未反应的Mg；②真空蒸馏：将还原产物（海绵钛、Mg、MgCl2）置于真空炉中，在800-900℃、1-10Pa下，Mg（沸点1090℃）和MgCl2（沸点1412℃）蒸发，通过冷凝回收，得到纯钛海绵。控制要点：-还原阶段：TiCl4滴加速度（避免局部过热）、反应温度（防止Mg过量蒸发）；-蒸馏阶段：真空度（需＜10Pa防止Mg氧化）、升温速率（缓慢升温避免海绵钛开裂）。6.钨钼分离的经典方法（如碱分解-离子交换）的流程和关键参数。答案：流程：①碱分解：黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）与NaOH溶液（浓度250-300g/L）在130-150℃反应（(Fe,Mn)WO4+2NaOH=Na2WO4+Fe(OH)2/Mn(OH)2↓），生成Na2WO4溶液，Mo以MoO42-形式共溶；②离子交换：溶液通过强碱性阴离子交换树脂（如201×7），WO42-和MoO42-被吸附（树脂-R4N+Cl-+WO42-→(R4N)2WO4+2Cl-）；③选择性洗脱：先用稀NaCl溶液洗脱Mo（MoO42-与树脂亲和力＜WO42-），再用浓NaCl溶液洗脱W，实现分离。关键参数：-碱分解温度（＞130℃保证分解率）、NaOH浓度（≥250g/L）；-离子交换pH（8-9，避免WO42-聚合）、洗脱液NaCl浓度（Mo洗脱用1-2mol/L，W洗脱用3-4mol/L）。7.稀有金属萃取分离中“协同萃取”的定义及应用实例。答案：定义：两种或多种萃取剂混合使用时，萃取分配比（D）显著高于单一萃取剂分配比之和的现象，源于萃取剂与金属离子形成更稳定的多元络合物。实例：铈（Ce4+）的萃取分离中，使用P204（二（2-乙基己基）磷酸）与TBP（磷酸三丁酯）协同萃取。P204提供酸性基团（-OH）与Ce4+配位，TBP提供氧原子（P=O）与Ce4+形成稳定的络合物（Ce(HA2)4·nTBP），显著提高Ce4+的萃取率，实现与La3+、Pr3+等同族元素的分离。8.贵金属精炼中“王水溶解-赶硝”的作用及操作注意事项。答案：作用：①王水溶解（浓HCl:浓HNO3=3:1）：利用HNO3的氧化性（Eθ=0.96V）和HCl的配位性（Cl-与Au3+形成[AuCl4]-），溶解金、铂等贵金属（Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO↑+2H2O）；②赶硝：加热蒸发除去过量HNO3和Cl2，避免后续还原时HNO3氧化还原剂（如SO2、草酸），同时降低溶液酸度，便于金属离子还原。注意事项：-王水需现配现用（易分解为NO2、Cl2）；-溶解时控制温度（60-80℃，避免剧烈反应喷溅）；-赶硝终点pH=1-2（用pH试纸检测），避免过度蒸发导致金属盐结晶析出。9.稀有金属冶炼中高真空系统的主要作用及维护要点。答案：主要作用：①防止金属氧化：稀有金属（如钛、锆）高温下易与O2、N2反应，真空（＜10Pa）降低气体分压；②促进杂质挥发：如镁还原钛时，真空环境加速Mg、MgCl2蒸发；③提高反应速率：真空降低气相阻力，促进固态扩散（如烧结过程）。维护要点：-定期检测真空度（用热偶规、电离规），确保泄漏率＜1×10-6Pa·m³/s；-清洁真空管道（避免金属粉尘堵塞），更换老化密封件（如氟橡胶O型圈）；-开机前预热真空泵（防止油蒸汽凝结），停机后充干燥N2保护（防止水汽腐蚀）。10.有色金属冶炼安全生产中“双预控”机制的具体内容。答案：“双预控”即风险分级管控与隐患排查治理双重预防机制：①风险分级管控：-危险源辨识：通过JHA（工作危害分析）、SCL（安全检查表）识别高温熔融金属、煤气泄漏、有限空间等风险点；-风险评估：采用LEC法（L-发生概率，E-暴露频率，C-后果严重性）评估风险等级（重大、较大、一般、低）；-分级管控：重大风险由企业负责人直接管控，较大风险由车间主任管控，一般风险由班组长管控，低风险由岗位员工管控，制定管控措施（如设置连锁报警、配备防护装备）。②隐患排查治理：-日常排查：岗位员工每班检查设备运行、安全装置（如高温计、CO检测仪）；-专项排查：每季度对煤气系统、起重设备等重点部位专项检查；-隐患治理：对排查出的隐患（如炉体裂缝、电缆老化），制定“五定”（定责任人、定措施、定资金、定时限、定预案）方案，闭环管理。四、计算题（每题8分，共5题，40分）1.某镍硫化矿含Ni5.2%、S28%，采用闪速熔炼造高镍锍（含Ni65%、S22%），假设Ni回收率98%，计算每吨矿石需补充的硫量（忽略其他金属硫化物）。解：每吨矿石中Ni质量=1000kg×5.2%=52kg；高镍锍中Ni质量=52kg×98%=50.96kg；高镍锍总质量=50.96kg÷65%≈78.4kg；高镍锍中S质量=78.4kg×22%≈17.25kg；原矿石中S质量=1000kg×28%=280kg；但闪速熔炼中部分S以SO2形式脱除，假设矿石中S全部进入高镍锍的比例为x，则：280kg×x=17.25kg→x≈6.16%（显然不合理，说明矿石中S过量，需脱除）；实际应为：高镍锍中S需满足Ni:S原子比（Ni=50.96kg÷58.69g/mol≈868mol；S=17.25kg÷32g/mol≈539mol），原子比≈1.61:1（符合高镍锍Ni3S2组成，原子比1.5:1），说明需调整S含量至满足Ni3S2（Ni:S=3:2）。Ni3S2中S质量分数=(2×32)/(3×58.69+2×32)=64/232.07≈27.58%；高镍锍中S应含量27.58%，则S质量=50.96kg÷(3×58.69)/(3×58.69+2×32)=50.96kg×(232.07/176.07)≈67.3kg；原矿石中S=280kg，需脱除S=280kg-67.3kg=212.7kg（即无需补充，需脱除）。（注：题目可能存在设定误差，正确思路为根据镍锍成分计算所需硫量，与原矿硫量比较）2.某钴湿法冶炼溶液含Co2+50g/L、Fe3+10g/L，用Na2CO3中和沉淀除铁（pH=2.5），计算每立方米溶液需Na2CO3的量（忽略体积变化，Ksp(Fe(OH)3)=4×10-38，M(Na2CO3)=106g/mol）。解：Fe3+沉淀反应：Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+；pH=2.5时，[H+]=10-2.5=3.16×10-3mol/L；根据Ksp=[Fe3+][OH-]3=4×10-38，[OH-]=10-11.5=3.16×10-12mol/L；[Fe3+]=Ksp/[OH-]3=4×10-38/(3.16×10-12)3≈1.27×10-3mol/L（残余Fe3+浓度）；原Fe3+浓度=10g/L÷55.85g/mol≈0.179mol/L；沉淀的Fe3+量=0.179mol/L-1.27×10-3mol/L≈0.1777mol/L；每molFe3+沉淀生成3molH+，需Na2CO3中和H+：Na2CO3+2H+=2Na++CO2↑+H2O；H+总量=0.1777mol/L×3=0.533mol/L；Na2CO3用量=0.533mol/L÷2×106g/mol≈28.2g/L；每立方米溶液需Na2CO3=28.2g/L×1000L=28200g=28.2kg。3.锡精矿含SnO275%、SiO215%、CaO5%，还原熔炼时需控制炉渣碱度（CaO/SiO2）=0.7，计算每吨精矿需添加的CaO量（忽略其他成分）。解：每吨精矿中SiO2质量=1000kg×15%=150kg；原CaO质量=1000kg×5%=50kg；设需添加CaO为xkg，则总CaO=(50+x)kg；碱度=CaO/SiO2=0.7→(50+x)/150=0.7→50+x=105→x=55kg。4.钛海绵生产中，用1000kgMg还原TiCl4，理论上可生产多少kg钛海绵（Mg利用率95%，TiCl4过量）？（M(Mg)=24.3g/mol，M(Ti)=47.87g/mol）解：反应式：TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2；2molMg生成1molTi，即2×24.3gMg生成47.87gTi；1000kgMg实际参与反应的量=1000kg×95%=950kg=950000g；理论生成Ti质量=950000g×(47.87g)/(2×24.3g)≈950000×0.985≈935750g≈935.75kg。5.黑钨矿（(Fe,Mn)WO4）含WO365%，用NaOH溶液（浓度300g/L）分解，理论上每吨黑钨矿需NaOH多少升（反应式：(Fe,Mn)WO4+2NaOH=Na2WO4+Fe(OH)2/Mn(OH)2↓，M(WO3)=231.84g/mol，M(NaOH)=40g/mol）？解：每吨黑钨矿中WO3质量=1000kg×65%=650kg=650000g；(Fe,Mn)WO4摩尔数=WO3摩尔数=650000g÷231.84g/mol≈2803mol；根据反应式，1mol(Fe,Mn)WO4需2molNaOH，故NaOH摩尔数=2803×2=5606mol；NaOH质量=5606mol×40g/mol=224240g=224.24kg；NaOH溶液体积=224240g÷300g/L≈747.5L。五、案例分析题（每题10分，共2题，20分）1.某镍冶炼厂采用红土矿火法冶炼（回转窑-电炉法），近期出现电炉渣含镍升高（＞1.2%，正常≤0.8%），分析可能原因及解决措施。答案：可能原因：①回转窑预还原不充分：红土矿中的NiO未完全还原为金属Ni（需控制温