级轻稀贵金属冶金学A讲解Word格式.docx
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一、填空题（每空1分，共45分）
1.用漂白粉（CaOCb）净化含氰废水的原理是：
CN「分解为无毒的CO2和N2
2.八个贵金属元素是：
Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru。
3.写出有O2存在时，Au在氰化物溶液中溶解的反应方程式：
（3）
4Au+8NaCN+O2+2H2O=4NaAu（CN）2+4NaOH
4.混汞法提金的原理是：
金能被汞润湿并进一步形成金属间化合物金汞齐。
5.载金炭的解吸是（1%）NaOH+（0.1）%NaCN溶液为解吸液。
6.氰化浸出时，常用的保护碱为：
苛性钠、苛性钾、石灰，
矿浆pH值应维持在9~12。
7.铂族金属及其合金熔炼时，通常应采用（8）刚玉或氧化锆坩埚；
不能使用石墨坩埚，原因是：
高温时，炭能熔于Pt、Pd中，而温度降低后，炭能部分析出，此时Pt、Pd变脆——中毒。
8•银电解精炼的电解液为：
硝酸银+硝酸溶液，其电化学系统可表示为：
（阴）Ag（纯）/AgNO3、HNO3、H2O、杂质/Ag（粗）（阳）。
9.提取铂族金属的主要原料为：
铂族金属矿物、铜镍硫化矿物或硫化镍电解精炼所产的阳极泥；
10.黄金计量常用盎司，1盎司为（14）31.104g。
11.写出有O2存在时，Ag在硫脲溶液中溶解的反应方程式：
（15）
1丄++,1
Ag2SCN2H4O2H=Ag（SCN2H4）2H2O.
42；
12.镁热还原TiCl4反应在充满惰性气体的密封钢制的还原罐中进行。
在还原操作
温度下，还原剂金属镁和生成物MgCl2均为（16）液态。
由于生成物MgCl2
的密度为1.672g/cm3，比同温度下还原剂镁的密度（1.555g/cmP）大，故沉积于反应罐的底部，而还原剂镁则浮于（17）上面，生成的：
海绵钛也理应沉于底部。
13.在TiCl4还原蒸馏过程中，为了实现还原一蒸馏一体化，必须使这种设备既适
合于（19还原又适合于（20）真空蒸馏。
14.轻金属的主要特点有：
（21比重小于3.5、（22）化学活性大、（23）
负电性强。
15.按所含氧化铝水合物的类型不同，铝土矿可分为：
（24）一水软铝石型（25）一水硬铝石型、（26）三水铝石型
（27）刚玉。
16.在拜耳法生产过程中，循环母液的主要成分有（28）NaOH、（29）NaAlO2、
（30）Na2CO3和（31）Na2SO4等。
17.拜耳法指用（32）苛性碱、来溶出铝土矿中的氧化铝，再加
（33）氢氧化铝晶种于铝酸钠溶液中分解产出氢氧化铝。
18.用于电解铝的电解槽有两大类四种形式,即（34）连续式、（35）不连续式
预焙阳极电解槽和（36）侧插棒式、（37）上插棒式自焙阳极电解槽。
19.摩尔比为3的冰晶石电解质称之为（38）中性电解质,摩尔比大于3的冰晶
石电解质称之为（39）碱性电解质。
20.在拜尔法循环的以下工序中，苛性比值ak的变化情况是：
高压溶出（40）降低、稀释（41）不变、种分（42）升高、蒸发不变。
21•阳极效应系数AE=0.5,意指在（43）48小时内在1台电解槽上发生1次阳极效应。
22.凡能降低（44）电解温度和（45）槽电压的各种因素,就是降低铝电解电耗的因素。
二、问答题（每题5分，共40分）（注意：
9题中自选8题，多做不计分）
1.稀有金属根据其物理化学性质和其在矿物中的共生情况，可分为哪五类？
（5
分）
答：
稀有金属根据其物理化学性质和其在矿物中的共生情况，可分为五类：
稀有轻金属；
稀有难熔（高熔点）金属；
稀有分散性金属；
稀有稀土金属；
稀
有放射性金属。
2.稀有轻金属有什么共同特点？
（5分）
共同特点是比重轻。
锂、铷、铯、铍的比重分别为0.53、1.55、1.87、1.85；
化学活性强，其氧化物和氯化物都很稳定，难以还原成金属，一般都用熔盐电解法或金属热还原法制取。
3.电炉熔炼高钛渣的优缺点？
1）电炉熔炼法的优点：
1工艺简单，可以处理低品位含钛矿物；
2副产品金属铁可以直接应用；
3不产生固体和液体废料，三废少，电炉煤气可以回收利用；
4工厂占地面积小，易于实现大规模生产，是一种高效的冶炼方法；
5用它处理不同类型的钛铁矿可获得各种用途的钛渣。
电炉熔炼法的缺点：
熔炼过程主要是分离除铁，除去非铁杂质能力差，耗电量大，限于电力充足的地区使用。
4、熔炼高钛渣确定配碳比时应考虑哪些因素?
熔炼高钛渣确定配碳比时应考虑三个因素：
①将原料中的FeO、Fe2O3完全还
原为金属铁所需碳量；
②将一部分TiO2还原为钛的低价氧化物所需碳量和将部分杂质还原所需碳量；
③操作过程中的机械损失和烧损量，这部分还原剂量也称“过碳量”o（5分）
5、（5分）研究认为活性炭对金的吸附机理主要有：
（1）以金属金被吸附；
（2）以Au（CN）2-离子吸附；
⑶以AuCN被吸附；
⑷以Mn+[Au（CN）2]n被吸附。
许多研究认为：
金是以离子对一一Mn+[Au（CN）2]n的形式被活性炭所吸附，因此可以采用较高浓度的氰化物碱性水溶液对载金炭进行解析，使吸附反应逆向进行。
（5分）
6.（5分）火法一电解法从铜电解精炼阳极泥中提取金银的主要步骤包括：
阳极泥焙烧除硒、浸出除铜、还原熔炼产出贵铅合金、贵铅氧化精炼产出金银合质金
（浇铸成阳极板）、银电解精炼-熔铸、金电解精炼-熔铸等。
简要说明各步骤：
（1）阳极泥焙烧除硒：
是将阳极泥中的硒氧化成挥发性的SeC2挥发除去，用
水吸收，并用产出的还原为单质硒。
其他贱金属被氧化为氧化物或硫酸盐。
水吸收时：
SeQH2。
二H2SeQ
用S02还原时：
H2SeQSO2Se—H2SO4
Cu2H2SO4二CuSO42H2OSO2
（2）焙烧脱硒后的阳极泥在浸出槽中，用稀硫酸浸出铜和其他可溶性的金属化合物。
⑶除硒、脱铜后的阳极泥配以石灰、苏打、萤石、铁屑作熔剂，煤粉或焦粉
作还原剂，均匀混合后送入转炉内还原熔炼成贵铅，含金银总和约30%〜60%。
（4）贵铅放入精炼炉内，加入熔剂、氧化剂、鼓入空气进行氧化精炼，使绝大
部分杂质氧化成不溶于金银的氧化物，进入烟尘和形成炉渣除去，得到含金银总合90%以上的金银合质金，并浇铸成阳极板。
⑸以金银合质金为阳极，套装在阳极袋中，以纯银板为阴极、以硝酸银+稀
硝酸为电解液进行银的电解精炼，在阴极产出粒状纯银粉；
银粉经洗净后熔融浇铸得到银锭。
⑹银电解的阳极泥（黑金粉）经熔化后铸成粗金阳极板，以纯金始极片为阴极、以四氯络金酸+盐酸为电解液进行金的电解精炼，在阴极产出纯金。
处理铜阳极泥的火法一电解法工艺
回转帘硫酸盐化蜻烧除硒
粗晒
水*蒸比、城醴
'
rjK
没出脱铜
奇纯硒
碳酸钠、氟化钠、就、铁
硝酸钠
分银炉熔炼
电解银粉
I还原
锌t
金粉
~TT
7.（5分）任一流程
（1）铂族金属精矿一王水溶解一含贵金属的溶液-SO2还原沉金I-Au
溶液
氯化铵沉铂
（NH4）2PtCl6
煅烧
海绵铂
（2）铂族金属精矿—H2SO4+NaCIO3煮沸、造液、蒸馏f蒸馏残液f铜粉分组置
换-金铂钯精矿f氯化溶解|f含金铂钯的溶液f|dbc萃取aUfS02还原反萃取
AU
JJ
萃余液Au
J
（NH4）?
PtCI§
（3）或采用其它流程
8.答：
（1）拜尔法生产氧化铝的基本流程包括：
矿石的破碎和细磨、矿石溶出、稀释、分解、分离和洗涤、氢氧化铝的煅烧、碳酸钠的苛性化以及母液蒸发等（也可以画出流程图）。
（2）原理有两条，
1用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种，不断搅拌的条件下溶液中的氧化铝便呈氢氧化铝析出；
2分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的一批铝土矿。
交替使用这两个过程就能够每处理一批铝土矿，便得到一批氢氧化铝。
（3）拜尔法生产氧化铝的实质是使下一反应在不同的条件下朝不同的方向交替进
行：
A12O3（1或3）H2O+2NaOH+aq2NaAI（OH）4+aq
9、答：
（1）阳极效应发生时的表观特征：
阳极周围发生明亮的小火花，伴劈啪声；
阳极周围的电解质如被气体拨开，阳极与电解质界面上的气泡不再大量析出；
电解质不再沸腾；
电压急剧上升（4宀30~50，甚至100V），灯亮；
（2）如何熄灭阳极效应：
添加氧化铝、搅动铝液冲刷阳极底掌、刮阳极底掌、下降阳极等
三、计算
1.某种分液AI2O3浓度为135g/L,a为1.75。
经过72小时分解后测得AI2O3浓度为70g/L，a为3.5,求分解率是多少？
（5分）
ct母_ct精a精
解：
根据分解率的公式：
nx100%=1-—"
00%
a母Ja母丿
175
=1—产100%
<
3.5丿
其分解率为50%
2.已知电解槽容量为160KA,每昼夜每台槽产铝1150公斤,平均电压4.0伏。
求:
（1）
电流效率；
⑵吨铝电耗；
⑶电能效率（％）。
（10分）
（1）电流效率n=2980>
^三100%
I订
=89.24%
⑶电能效率n电能=
100%
⑵吨铝电耗s=2980^=2980X民二13357.24^/T?
AI
•••W理=6.33kwh/kg?
AI;
W实=13.36kwh/kg?
6.33
则：
n电解=X100%=47.38%
13.36
该电解槽的电流效率为89.24%;
吨铝电耗为13357.24kwh/T?
电能效率为47.38%。
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