冶金原理完整版

冶金原理（1）复习题1、判断具体浸出的目的。

浸出的实质在于利用适当的溶剂使矿石、精矿和半成品中的一种或几种有价成分优先溶出，使之与脉石分离。

（指借助于溶剂从固体物料中提取可溶组分。

）2、当用气态H2S使浸出液中的金属离子呈硫化物形态有效沉淀出来，常采取什么措施？一是使有价金属从稀溶液中沉淀，得到硫化物富集物，以备进一步回收处理；另一是使伴生金属呈硫化物形态沉淀，使其与主要金属分离3、如何提高浸出过程的速率？（1）提高温度（2）提高浸出剂浓度C O（3）降低精矿颗粒的原始半径（4）搅拌4、在用形成氢氧化物分离浸出液中的金属离子时，如何判断氢氧化物生成的次序？1当氢氧化物从含有几种阳离子价相同的多元盐溶液中沉淀时，首先开始析出的是其形成pH 最小，从而其溶解度最小的氢氧化物。

2在金属相同但其离子价不同的体系中，高价阳离子总是比低价阳离子在pH更小的溶液中形成氢氧化物，这也是由于高价金属氢氧化物比低价氢氧化物的溶解度更小的缘故。

5、对属于液固反应的浸出过程，浸出速率和哪些因素有关？多相反应的特点是反应发生在两相界面上，反应速度常与反应物在界面处的浓度有关，同时也与反应产物在界面的浓度及性质有关，所以反应速度与反应物接近界面的速度、生成物离开界面的速度及界面反应速度有关，其中最慢的一个步骤决定整个反应速度。

在许多固液反应中，扩散常常是最慢步骤。

另外，多相反应速度还与界面的性质、界面的几何形状、界面面积以及界面上有无新相生成有关。

6、根据什么原则选择浸出剂？1、所选浸出剂能有效分解矿物2、在处理多金属复杂矿时，应能有效地综合回收多种金属。

3 、根据产品的数量、质量、生产规模及下一步工艺的衔接来选择最合适的浸出剂。

4 、要求流程简短，设备简单，金属收率高、产品成本低。

5 、符合劳动保护和工业卫生、环境保护等要求。

其它还有矿石的性质、浸出剂的价格及其消耗量、浸出剂的的腐蚀性及其所需的设备材料、浸出液进一步处理的难易以及浸出剂再生而循环使用的可能性。

7、萃取时，分配比、萃取率、萃取比和萃取饱和容量等参数和什么有关？⑴空腔能的影响⑵破坏被萃物与水的结合所需能的影响⑶破坏被萃物与有机溶剂结合所需能的影响8、萃取时，有机相为何通常要加稀释剂？稀释剂—是一种惰性有机溶剂，用于改善有机相比重、粘度书上：1改变萃取剂的浓度，以便调节与控制萃取剂的萃取能力，使之有利于元素的分离2改变萃取剂的萃取性能3改变萃合物在有机相的溶解度9、酸性络合萃取体系中，哪种萃取剂的萃取选择性较好？鳌合萃取剂,此类萃取剂的选择性较好，因为只有当金属离子的大小合适时，才能形成鳌环。

10、对于离子缔合萃取体系中的胺盐萃取，不同的胺类萃取剂萃取时对溶液的酸碱性有什么要求？伯、仲、叔胺只能在酸性溶液中进行萃取，季铵盐可在酸性、中性、碱性溶液中萃取。

因为伯、仲、叔胺必须与强酸作用生成铵盐阳离子后才能萃取金属络阴离子，故它们必须在酸性溶液中进行萃取。

季铵盐是强碱性的，本身含有阳离子R4N+，故它与溶液pH无关，可在酸性、中性、碱性溶液中萃取。

11、在分馏萃取时，洗涤段级数和萃取段级数的变化对产品有何影响？增加洗涤段级数，有利于提高萃取液产品纯度，但回收率会有所下降增加萃取段级数，有利于萃余液产品纯度的提高，回收率也会有所下降。

12、萃取时，水相加入盐析剂的目的是什么？盐析作用就是使水相金属离子更易进入有机相，从而增加被萃物在有机相的浓度，增大了D 13、在中性络合萃取时，通常外加络合剂的目的是什么？助萃络合剂：加入后使D增加抑萃络合剂：加入后使D下降14、螯合萃取剂的萃取机理是什么？萃取剂中有二种官能团：酸性官能团和配位官能团。

金属离子与酸性官能团作用置换出H+，形成一个离子键，金属离子与配位官能团形成一个配价键。

故它们和金属离子形成五元或六元环的环状螯合物而进入有机相。

15、在确定萃取工艺条件时，为何要进行单级最优化条件试验？通过单级试验，确定萃取基本参数，通过单级萃取，可达到下列目的：①在选择的某种条件下，通过单级萃取来进行探索性试验，考察所选萃取体系的分相性能、萃取效果，从而决定是否采用这种体系。

②在一定的萃取条件下（萃取剂浓度、料液浓度、相比、混合时间、温度等），测定基本数据：分配比D、分离系数β、萃取饱和容量、萃取比E和萃取率q。

③测定萃取剂浓度，料液酸度和浓度、相比、二相接触时间、温度等对分配比、分离系数、萃取率等的影响规律，从而选择最佳工艺条件。

进行此项实验时，可采用正交设计来安排实验。

16、什么是溶剂萃取中的分离系数？它的大小表明什么意义？分离系数，又称分离因素，它表示了物之间可分离的难易程度，等于在同一萃取体系内，同样萃取条件下，两种物质分配比的比值。

β＜1，A难萃，B易萃，A、B能分离β=1， A、B萃取的难易程度相当β＞1，A易萃，B难萃，A、B能分离越大，二元素分离效果越好17、中性磷型萃取剂的萃取机理是什么？如何判断中性磷型萃取剂的萃取能力？萃取机理：通过键上的氧原子与金属盐中的金属离子生成配价键而形成萃合物。

中性磷型萃取剂的萃取能力顺序：18、强酸（碱）性树脂和弱酸（碱）性树脂在进行离子交换时，对溶液的酸碱性有什么要求？强酸强碱性树脂，类似于强酸强碱，离解能力很强，对溶液酸碱性没有要求；弱酸离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，所以溶液PH〉6；弱碱则要求溶液PH〈4。

19、若溶液中含有性质相似的两种金属离子A和B，拟用离子交换法分离，该用哪种方法？可用什么曲线来评价分离效果的好坏？离子交换色层分离法；用淋洗曲线判断分离效果当两离子的峰位差值(VB－VA)愈大，离子分离得愈好。

当峰宽减小时，二离子也分离得愈好，同时我们还可以从淋洗曲线求得动态条件下的分配比及分离系数的值。

V0—柱空隙体积；m—柱中干树脂重量。

20、离子交换方法吸附溶液中的金属离子时，控制步骤为颗粒扩散控制时，哪些因素影响交换速率？如何影响？a、树脂颗粒的大小：颗粒大小决定了离子从树脂表面扩散到树脂内部的路程，颗粒越大，路程越长，交换速率越慢，因此希望树脂颗粒要小一些。

b、树脂的性质Ⅰ：溶胀性大的树脂，即交联度小的树脂，交换速率较快。

Ⅱ：交换速率还与树脂的功能团性质有关，一般强酸、强碱性树脂交换速率快，弱酸、若碱性树脂交换速率慢。

c、温度：温度高，扩散系数大，交换速率也就大，温度每提高1℃，颗粒扩散速度约加快4～8%。

d、交换离子的性质：Ⅰ：交换离子的价数愈高，扩散系数愈小。

Ⅱ：交换离子水合离子半径大小：水合离子半径大的离子在树脂内扩散越慢。

21、在离子交换色层分离中，为何要用络合剂为淋洗剂？由于色层法所需分离的离子，都是对树脂的亲合力差异较小的离子，若单靠树脂对它们亲合力的差异是不可能分开的，它们的淋洗曲线常常有很大的重叠.若选择一种适当的络合剂作淋洗剂，利用A、B与该络合剂形成络合物的稳定性的不同，就有可能改变KB/KA之比，使β络与1的差值增大，使二离子更易得到分离，色层分离就是利用此原理。

22、树脂的溶胀程度和哪些因素有关？影响溶胀程度的因素：a、交联度：交联度越小，孔眼越大，吸水就越多，溶胀性就越强。

b、活性基团的性质和数量活性基团亲水性越强，溶胀性也越强。

故磺酸型比羧酸型溶胀性大。

c、活性基团上的反离子（可交换离子）性质水合能力越强，即水合离子半径越大，溶胀性也越大。

对强酸性阳离子交换树脂有如下顺序：H+＞Li+＞Na+＞NH4+＞K+＞Cs+＞Ag+23、简单离子交换法交换离子时，影响交换区大小的因素有哪些？除去与树脂性质、交换离子性能有关外，还与下列因素有关：1、溶液流速溶液流速对交换区高度有较大影响。

对于强酸性阳离子单价交换时，有人由实验得出如下关系：交换区高度h=37.4W0.5在一般情况下，h=K·W0.5—0.8式中：W＿溶液通过树脂层的线速度线速度＿单位时间内通过交换柱单位截面积流出液的体积（mL/cm2/min或cm/min）体速度＿单位时间内流出液体积（mL/min）2、溶液浓度对于稀溶液，溶液浓度影响不大，但当溶液浓度C0增大时，对交换区高度就有影响。

有人通过实验，测得柱利用率η与溶液浓度的关系，如图所示：横坐标：单位长度柱内树脂所吸附的B离子量（Q）与溶液浓度（C0）的比值（Q/C0）的对数。

纵坐标：柱利用率η。

曲线1：RA对B+的交换曲线2：RA对B2+的交换。

由图可看出，当C0减小时，η增大，但溶液浓度也不是愈小愈好，当C0减小到一定值时，η的变化就较小。

3、树脂颗粒大小树脂颗粒增大，使颗粒扩散速度减小，交换难以达到平衡，因此使流出曲线变斜，交换区高度增加。

4、温度因温度影响反应速度及选择系数，一般温度增高是有利的。

24、相比简单金属离子的电解，金属络合物电解时，阴极还原有什么特征？1、电化学极化高络阴离子在阴极上放电过程一般比较复杂，故极化高，其原因是：溶液中络离子比较稳定，配位体与金属离子间相互作用较强，要使络离子变形或转化为活化络合物所需要的能量较大，所以电解稳定常数较高的络离子时，需要较高的活化能而使阴极极化较高；2、极限电流密度低这是由于络阴离子与简单金属离子相比，络阴离子的迁移是逆向的，而且络阴离子的体积庞大，扩散系数小，因此其阴极还原时，极限电流密度比简单金属离子电解时小得多。

3、与卤素离子形成的金属络合物阴极还原往往反而容易例如：这可能是由于卤素配位体能形成有利于电子传递的“电子桥”而使电极反应的活化能反而显著下降。

25、铜电解精炼时，为消除As、Sb、Bi对电解铜质量的影响，可采取哪些措施？第一，在火法精炼时，造碱性渣（加Na2CO3），使其形成砷酸钠、锑酸钠、铋酸钠除去，这是最根本的解决方法；第二，提高电解液的温度，以便于胶体的凝聚。

第三，电流密度不能太高，以免它们与Cu共沉积。

26、在金属的电解精炼和提取中，阴极析氢为什么是不希望的？1、消耗电能，使阴极电流效率↓，单位产品的直流电耗W ↑2、氢的析出，往往影响阴极沉积物的结构，甚至造成氢脆3、降低电解液中的酸度，为此要消耗大量的酸27、电解时，选择添加剂的一般原则是什么？选择表面活性剂的一般原则1、在电解时，阴极的实际极化电位范围内能有效地吸附。

2、表面活性剂（吸附以后）对阴极过程的阻化作用要适当。

若太小，则起不到细化晶粒、平整的作用；太大，则有可能使金属无法析出，或电流效率降低太多。

3、在电解过程的阴、阳极极化电位范围内表面活性物质不发生电化学氧化或还原，如发生，则其产物必须对阴极过程起阻化作用。

4、在络合物电解时，离子型表面活性剂（添加剂）的带电符号应与金属络离子相同，否则，起不到阻化作用。

5、所加添加剂在阴极吸附后，不能过多地降低氢析出的超电压，否则，导致电流效率下降及沉积金属产物的氢脆。