有色金属冶金概论复习题带答案

《有色冶金概论》复习题4、铜的冶炼方法及工艺流程答：有火法和湿法两大类；火法炼铜基本流程包括造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼；湿法炼铜基本流程包括浸出、萃取。

反萃、电积。

5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应答：利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去，而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。

主要包括两个造渣和造锍两个过程主要反应：2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g)；2FeO(g)+SiO2(s)= 2FeO·SiO2(l)；xFeS(l)+yCu2S(l)= yCu2S·xFeS(l)6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则答：（1）造流熔炼的目的：①使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜,同时使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣；②使冰铜与炉渣分离。

（2）火法炼铜必须遵循两个原则：①必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜；②炉渣含二氧化硅接近饱和，以便冰铜和炉渣不致混溶7、铜锍（冰铜）的吹炼的任务及实质是什么？答：任务是将铜锍（冰铜）吹炼成含铜98.5%-99.5%的粗铜；实质是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其它杂质：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而Cu2S则部分经过氧化，并与剩下的Cu2S相互反应变成粗铜。

8、铜锍（冰铜）的吹炼过程为分为哪两个两个周期？各周期的主要反应是什么？答：造渣期：2FeS+3O2=2FeO+2SO2；2FeO+SiO2= 2FeO·SiO2；相加得总反应为2FeS+3O2+SiO2= 2FeO·SiO2+2SO2。

造铜期：2Cu2S+3O2=2CuO+2SO2；Cu2S+2 Cu2O=6Cu+ SO2两式相加得总反应：Cu2S+O2=2Cu+ SO29、粗铜火法精炼的目的及原理是什么？粗铜火法精炼分为哪两个过程？答：目的：部分除去粗铜中对氧亲和力较大的杂质；为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成为表面平整、厚度均匀、致密的阳极板；以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。

每个周期包括加料熔化、氧化、还原和出铜浇铸四个基本阶段。

原理：粗铜火法精炼的实质是使其中的杂质氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶于铜，形成炉渣浮在熔池表面而被除去；或者借助某些杂质在精炼作业温度（1100～1200℃）下，呈气态挥发除去。

①氧化过程：铜首先被氧化：4[Cu] + O2 = 2[Cu2O] 生成的氧化亚铜溶于铜液中，在Cu2O与杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素：[Cu2O] + [ M’] = 2[Cu] + [M’O]；②还原过程主要还原Cu2O，常用的还原剂有：重油、天然气、液化石油气等。

重油还原实际上是氢和一氧化碳对Cu2O的还原：Cu2O + H2 = 2Cu + H2O；Cu2O + CO = 2Cu + CO2Cu2O + C = 2Cu + CO；4Cu2O + CH4 = 8Cu + CO2 + 2H2O10、简述粗铜电解精炼的基本过程，分别写出阴阳及的主要反应。

答：铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极，硫酸铜和硫酸水溶液为电解质，电铜为阴极，向电解槽通直流电使阳极溶解没在阴极析出更纯的金属铜的过程。

根据电化学性质的不同，阳极中的杂质或者进入阳极泥或者保留在电解液中被脱出。

阳极反应：Cu–2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O–2e =1/2 O2 + 2H+；SO42--2e =SO3 +1/2 O2阴极反应：Cu2+2e = Cu；2H++2e =H2；Me2++2e = Me11、分析铜电解精炼和铜电积的电极反应有什么差别？答：铜电解精炼阳极反应：Cu–2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O–2e =1/2 O2 + 2H+；SO42--2e =SO3 +1/2 O2阴极反应：Cu2+2e = Cu；2H++2e =H2；Me2++2e = Me；铜电积：铜的电积也称不溶阳极电解，以纯铜作阴极，以Pb-Ag（含Ag 1%)）或Pb-Sb合金板作阳极，上述经净化除铁后的净化液作电解液。

电解时，阴极过程与电解精炼一样，在始极片上析出铜，在阳极的反应则不是金属溶解，而是水的分解放出氧气。

阴极：Cu2+ + 2e = Cu；阳极：H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+ ；总反应：Cu2+ + H2O = Cu + 1/2O2 + 2H+12、简述硫化镍精矿的火法冶炼过程。

答：硫化镍精矿的火法冶炼与铜的冶炼相同，可以在鼓风炉、反射炉、矿热电炉和闪速炉中进行造锍熔炼，产出低镍锍。

再送转炉进行吹炼产出高镍锍；晶缓冷后进行破碎、磨细；通过浮选、磁选产出高品位硫化镍精矿、硫化铜精矿和铜镍合金。

13、镍锍的主要成份有哪些？镍锍吹炼过程与铜锍吹炼过程有何不同？答：镍锍的主要成份有Ni3S2、Cu2S和贵金属。

镍锍吹炼只有造渣过程。

即2Fe+ O2+SiO2= 2FeO·SiO2;2FeS+3O2+SiO2= 2FeO·SiO2+2SO2吹炼知道产出高硫镍为止，而没有造金属的过程，因为在锍镍吹炼的条件下反应Ni3S2+4NiO=7Ni++2SO2要在1773K的高温下才能进行，而反应产出的Ni和NiO的熔点远高于空气吹炼所能达到的温度。

14、简述羰基法精炼镍的基本原理。

答：羰基法精炼镍是基于CO与Ni反应生成气态的Ni(CO)4：Ni(g)+4CO= Ni(CO)4+Q,从反应可见，反应可逆，反应向右进行为放热反应，体积缩小4倍，故降温。

加压有利于羰基化合物的形成；反应向左进行为吸热，体积放大四倍，故升温减压有利于羰基化合物的分解。

这个反应对镍的选择性很高，对铜和铂族元素不起作用，铁和钴虽然也能生成羰基化合物但根据这些金属羰基化合物熔点和沸点的不同，可以将他们奋力并获得纯的羰基镍。

15、分别写出硫化镍阳极电解精炼镍和硫酸镍溶液电解沉积镍的阴阳极反应。

答：硫化镍阳极电解精炼镍的主要反应：阴极Ni2++2e=Ni；阳极Ni3S2-2e=Ni2++2NiS、2NiS-4e=2 Ni2++2S；硫酸镍溶液电解沉积镍：阴极Ni2++2e=Ni；阳极H2O - 2e = 1/2O2+ 2H+16、简述硫化铅精矿烧结焙烧的目的。

答：①氧化脱硫：将精矿中的硫化铅氧化为易于还原的氧化铅，其他金属硫化物也氧化为氧化物，在氧化脱硫的同时，精矿中的砷，锑也可顺便除去；②结块：将细粒物料烧结成适合鼓风炉熔炼的、具有一定块度和孔隙度的烧结块。

17、铅鼓风炉熔炼的产物有哪些？答：粗铅、炉渣、铅冰铜、烟尘和烟气18、简述烟化炉烟化法处理炼铅炉渣的基本原理。

答：炉渣烟化过程的实质是把粉煤与空气或天然气与空气的混合物吹入烟化炉的熔融炉渣内，是炉渣中的锌化合物还原为金属锌挥发进入气相，气相中的Zn在烟化炉的上不空间或烟道系统再被氧化，最后成为ZnO被捕集与收尘设备中，同时Pb、In、Sn、Cd、Ge等也挥发，并随ZnO一起被收尘器收集。

19、粗铅的火法精炼有哪些主要过程？答：粗铅除铜（熔析除铜、加硫除铜、粗铅连续脱铜）、氧化精炼除砷、锑、锡、粗铅加锌除银、真空除锌、加钙镁除铋。

20、什么是直接炼铅？直接炼铅方法有哪些？21、火法炼锌与湿法炼锌各包括哪些主要过程？火法炼锌主要有哪些方法？答：火法炼锌包括焙烧、还原蒸馏、和精炼三个主要过程，主要有平罐炼锌、竖罐炼锌、电热法炼锌和密闭鼓风炉炼锌。

湿法炼锌包括焙烧。

浸出、净化、电积、熔铸五个主要过程。

22、简述硫化锌精矿焙烧的目的。

答：硫化锌精矿焙烧过程是在高温下借助于空气中的氧进行的氧化的过程。

焙烧的目的与要求决定于下一步的生产流程，冶炼方法不同其焙烧目的略有差别:火法炼锌(蒸馏法)：是在焙烧时实行死焙烧(氧化焙烧)，尽可能地除去全部硫，以及尽可能完全使铅、镉、砷、锑挥发除去，得到主要由金属氧化物组成的焙砂，使以后蒸馏时可以得到较高质是的锌锭。

产出浓度足够大的SO2烟气以供生产硫酸。

含镉与铅多的烟尘作为炼镉原料。

鼓风炉炼锌：通过烧结机进行烧结焙烧，既要脱硫、结块，还要控制铅的挥发。

精矿中含铜较高时，要适当残留一部分硫，以便在熔炼中制造冰铜湿法炼锌：1)尽可能完全地氧化金属硫化物并在焙砂中得到氧化物及少量硫酸盐(3~4%SSO4)，实行部分硫酸盐化焙烧，焙砂中少量硫酸盐以补偿电解与浸出循环系统中硫酸的损失；2)使砷与锑氧化并以挥发物状态从精矿中除去；3)在焙烧时尽可能少地得到铁酸锌；4)得到SO2浓度大的焙烧炉气以制造硫酸；5)得到细小粒子状的焙烧矿以利于浸出的进行。

23、简述密闭鼓风炉炼锌的优点与缺点。

答：优点：①对原料的适应性强，可以处理铅锌的原生和次生原料，尤其适合处理难选的铅锌混合矿，简化了选冶工艺流程，提高了选冶综合回收率②生产能力大，燃料利用率高，有利于实现机械化和自动化，提高劳动生产率③基建投资费用少④可综合利用原矿中的有价金属，金、银、铜等富集于粗铅中予以回收，镉、锗、汞等可从其它产品或中间产品中回收。

缺点：①需要消耗较多质量好、价格高的冶金焦炭②技术条件要求较高，特别是烧结块的含硫量要低于1%，使精矿的烧结过程控制复杂③炉内和冷凝器内部不可避免地产生炉结，需要定期清理，劳动强度大。

24、简述粗锌精馏精炼的原理。

答：根据Zn-Cd二元系沸点组成图可知，当锌中熔有低沸点镉时，锌的沸点便会降低，其变化规律如图中I线所示。

当成分为A的粗锌加热到a的温度时，这种含镉的锌便会沸腾，锌、镉同时挥发。

蒸气冷却时，其组成则是沿着线II变化，从I线上的a点作横坐标的平行线，交于b点，b点所代表成分，即为A成分的合金加热至a点蒸发，气液两相平衡时气相的平衡成分。

因此，被冷凝下来的液相含锌较b点多、含隔少。

未被冷凝的气相则正好相反，即气相中富集了低沸点的金属镉，这样反复多次地蒸发与冷凝，液相中就富集了高沸点金属，气相中富集了低沸点的金属，从而使沸点有差别的两种金属，达到完全分离的目的。

25、简述传统的湿法炼锌的基本过程。

答：传统湿法炼锌可分为焙烧、浸出、净化、电解和熔铸五个阶段，以稀硫酸为溶剂溶解含锌物料中的锌，使锌尽可能地溶入溶液中，得到硫酸锌溶液，在对此溶液进行净化以出去溶液中的杂质，然后从硫酸锌溶液中电解析出锌，电解析出的锌在熔铸成锭。

26、简述硫化锌精矿的氧压浸出的原理及优点。

答：硫化锌精矿的加压氧化浸出是将硫化锌精矿不经焙烧，在高压釜内充氧高温(140~160℃)高压(350~700kPa)下加入废电解液，使硫化物直接转化为硫酸盐和元素硫的工艺过程。