重金属冶金学 复习题

重金属冶金学复习题

一、名词解释

1．重金属

重金属指铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉和铋等金属，他们的共同点是密度均在6g/cm3左右。

2．氧化焙烧

氧化焙烧是在氧化气氛中，矿料中硫化物在高温度下与氧反应，使精矿中的硫、砷等转化为挥发性的氧化物，从精矿中除去。

3.中性浸出

由于锌矿物中不同程度的含有铁杂质，浸出过程中不可避免有铁的浸出，为了得到铁含量尽可能低的硫酸锌浸出液，可控制浸出的终点pH值在5.2~5.4之间，使进入溶液的铁水解进渣，因浸出终点溶液接近中性，故称为中性浸出。

4.电冶金

利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。

二、填空题

1. 有色金属分为轻金属、重金属、贵金属和稀有金属四大类。

2. 火法练锌包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个主要过程。

3. 根据还原蒸馏法炼锌或湿法炼锌对焙砂的要求不同，沸腾焙烧分别采用高温氧化焙烧和低温部分硫酸化焙烧两种不同的操作。

4．火法炼铅方法可分为氧化还原熔炼法、反应熔炼法和沉淀熔炼法三类。

5. 湿法炼锌包括焙烧、浸出、净化和电积四个主要过程

三、简答题

1．在造锍熔炼过程中，减少Fe3O4生成的措施有哪些？

答：在造锍熔炼过程中，保持低的炉渣成分a(FeO)，高的铜锍品味a(FeS)，适当高的温度和低的气氛P(SO2),可以消除或减少Fe3O4的影响。

2. 说明硫化锌精矿焙烧的目的。

答：因为FeS不能直接被H2、C、CO还原，也不溶解于冷的稀硫酸和稀盐酸，焙烧的根本目的在于将精矿中的硫化锌尽量氧化为氧化锌，同时尽量脱除对后续工艺有害的杂质。

3. 沸腾焙烧的强化措施有哪些？

答：高温沸腾焙烧，锌精矿富氧空气沸腾焙烧、多层沸腾焙烧、利用二次空气或贫SO2焙烧结烟气焙烧等。

4. 湿法炼锌浸出搅拌为什么采用空气搅拌，而静液过程为什么采用机械搅拌？

答：湿法炼锌浸出过程中为了使浸出液中Fe2+尽可能地全部氧化成Fe3+除去，采用空气鼓风的方法进行搅拌，而静液过程中为了除去Cu、Cd、Co等杂质加入锌粉，考虑到空气搅拌会使锌粉氧化损失，因此静液过程中采用的是机械搅拌。

5. 锌焙砂中性浸出净化时，锌粉置换铜镉的原理是什么？影响锌粉置换反应的因素有哪些？

答：锌粉置换除铜、镉采用多段锌粉置换法在锌粉表面上进行的多相反应过程，，影响锌粉置换除铜、镉的因素有：锌粉的质量和用量、搅拌速度、置换温度、中静液成分和添加剂。

6.为何铜锍品味越高，渣中铜含量越高？

答：传统的造锍熔炼法，体系氧势较低，所产铜锍品味不高，渣中铜含量较低，而现代的强化熔炼法，由于体系氧势高，铜锍品味高。

五、论述题

1．为什么瓦钮柯夫熔池熔炼炉的生产率很高？请与白银熔炼进行对比分析。

答：（1）备料简单，对炉料适应性强。

（2）由于处理湿料与块料，烟尘率低。

（3）鼓泡乳化强化了熔炼过程，炉子的处理能力很大，硫化物在渣层氧化，放出的热能得到充分利用。

（4）大型瓦钮柯夫炉炉膛中的隔墙将炉膛空间分隔为熔炼区和渣贫化区，熔炼产物铜锍与炉渣逆流从炉子两端放出，炉渣在同一台炉中得到贫化，无需设置炉外贫化工序。

（5）炉子在负压下操作，生产环境较好，作业简单。

2.说明硫化锌溶液精矿氧压浸出的原理及其特点。

答：硫化锌精矿氧压技术的特点是：锌精矿不经焙烧直接加入压力釜中，在一定的温度和氧分压条件下直接酸浸获得硫酸锌溶液，原料中的硫、铅、铁等则留在渣中，分离后的渣经浮选、热滤，回收元素硫、硫化物残渣及尾矿，进入硫酸锌溶液中的部分经铁中和沉铁后进入后续工序处理。

该工艺浸出效率高，对高铁闪锌矿和含铅的锌精矿适应性强，与常规湿法锌炼方法相比，物需建设配套的焙烧车间和酸厂，有利于环境的治理；尤其是对于成品硫酸外运交通困难地区的情况，

氧压浸出工艺更显优势，产出的元素硫便于储存盒运输。

六、计算题

1．某点解锌工厂有锌电槽40个，通电总电流强度10000安培，平均每昼夜的电锌产量为10.5吨，平均槽电压为3.4伏，请计算平均电流效率和单位产品电能消耗各是多少？(锌的电电化学当量值q 为1.22g/(A.h))

平均电流效率10.5*1000000/(10000*24*1.22*40)=89.6%

电能消耗：W=3.4*1000/(1.22*89.65%)=3.1*103 kw.h/t

2．在锌电积过程中，槽电压和电流效率均随电流密度变化，根据下表

D/A.m-2E/V ηi/%

100 2.5 80

200 2.7 90

500 3.0 94

1000 3.5 96

(1)根据表中的电流密度，分别计算锌电积德电能消耗。（锌的电电化学当量值q为1.2195g/(A.h)）

(2)为了使锌电积的成本最低，应如何选择电积过程的电流密度？

(1)η 1 =2.5*1000/(1.2195*80%)=2.56*103 kw.h/t

η 2 =2.7*1000/(1.2195*90%)=2.46*103 kw.h/t

η3 =3.0*1000/(1.2195*94%)=2.62*103 kw.h/t

η4 =3.5*1000/(1.2195*96%)=2.99*103 kw.h/t

(2)为使锌点积的成本最低，应选择电流密度为200A/m2。