有色金属冶金学Word文件下载.docx

1、9.分角母液蒸发的主要目的：是排除流程中多余的水分，保持循环系统中的水量平衡，使母液蒸发到符合拜耳法溶出或烧结法生料浆配料所要求的浓度10.碳酸化分解：得到的铝酸钠溶液经过净化（脱硅），通入CO2气体，降低其稳定性，析出氢氧化铝11.烧结法生产氧化铝：工艺、生料配料和烧结；熟料溶出；粗液脱硅；碳酸化分解；氢氧化铝煅烧；碳分母液蒸发12.烧结法：是在铝土矿中配入石灰石（或灰石）、纯碱（含大量Na2CO3的碳分母液），在高温下烧结而得到含有固态铝酸钠的熟料，用水或稀碱溶液溶出熟料，得铝酸钠溶液。经脱硅净化的铝酸钠溶液用碳酸化分解法（向溶液中通入二氧化碳气）使溶液中的氧化铝成氢氧化铝结晶析出。碳分母

2、液经蒸发后返回用于配制生料浆。13.碱石灰烧结法熟料的物相组成：铝酸钠、铁酸钠、硅酸二钙、钛酸钙 14.根据窑内物料沿窑长的温度和物理化学变化的特点，可以将窑依次划成如下各带：烘干带、预热带、分解带、烧成带、冷却带15.熟料溶出过程中的二次反应：由于硅酸二钙的分解又引起其他反应，使已溶出的Al2O3和Na2O又转为固相而造成损失，这种造成损失的反应叫做.16.脱硅反应：2Na2SiO3+（2+n）NaAl（OH）4+aq=Na2OnNaAl（OH）4xH2O+4NaOH+aq3Ca（OH）2+NaAl（OH）4+aq=3CaO6H2O+2NaOH+aq17.减少二次反应损失措施（简单看一下）：

3、溶出用调整液的组成使孰料中铝酸钠溶出液摩尔比控制为1.25左右，以减少溶液中游离苛性碱的浓度；溶液中Na2O浓度保持不大于30g/l，使溶液位于苛化曲线上部的CaCO3稳定区；在不显著影响赤泥沉降速度的条件下采取偏低的溶出温度78-82；快速分离赤泥18.铝酸钠溶液脱硅实质：铝酸钠溶液的脱硅过程即为使溶液中SiO2由介稳状态过渡到平衡状态的过程，过饱和部分的SiO2自溶液中析出。19.碳分过程中SiO4析出变化曲线：第一阶段表明有Al2O3与SiO2共同析出，第二阶段表明只析出氢氧化铝而不析出SiO2，第三阶段表明随氢氧化铝的析出，SiO2也强烈析出 第二章 铝冶金1.现代铝工业有三个主要生产

4、环节：从铝土矿提取氧化铝氧化铝生产；用冰晶石-氧化铝融盐电解法生产金属铝铝电解；铝加工2.冰晶石-氧化铝融盐电解法：直流电流通入电解槽，在阴极和阳极上起电化学反应。电解产物，阴极上是铝液，阳极上是CO2和CO气体。铝液用真空抬包抽出，经过净化和澄清之后，浇铸成商品铝锭，其质量达到99.599.8%Al。阳极气体中还含有少量有害的氟化物和沥青烟气，经过净化之后，废气排放入大气，收回的氟化物返回电解槽。3.铝电解用的熔剂包括：冰晶石、氟化钙、氟化镁、氟化钾等几种4.制造酸法冰晶石有两道工序：制酸-用萤石和硫酸制备氟化氢气体，加水吸收制粗氟酸，再加碳酸钠得精氟酸；制盐-精氟酸同氢氧化铝反应生成氟铝酸

5、，然后用碳酸钠中和，生成冰晶石泥浆5.炭阳极分为两大类：自焙阳极和预焙阳极6.焦炭：制造阳极用的焦炭，通常是石油焦或石油焦和沥青焦的混合物。石油焦是渣油蒸馏过程中的副产物7.沥青作用分类：作用-制造阳极的粘结剂；沥青分为三种-软沥青、硬沥青、中硬沥青8.现代铝工业上有两类三种型式的电解槽：自焙阳极电解槽；预焙阳极电解槽9.工业铝电槽的构造：主要包括阳极、阴极和母线三部分10.铝电解槽系列：系列中电解槽串联连接11.电解厂房内电解槽的配置方式：有纵向排列和横向排列两种，每次一种排列方式又可分为单行排列和双行排列12.在NaF-AlF3二元系中，有两个化合物：冰晶石（Na3AlF6）和亚冰晶石（N

6、a5Al3F14）。此外，还可能有化合物单冰晶石（NaAlF4）13.冰晶石在固态下有三种变体：单斜晶系/565/立方晶系/868/六方晶系14.亚冰晶石的生成：NaF-AlF3二元系中是由初晶体Na3AlF6（固相）与液相起包晶反应而生成15.单冰晶石的生成：单冰晶石是在710由AlF3晶体与液相起包晶反应而生成16.冰点降低值（dT）：取决于所产生的新质点数（C），熔剂的熔点（Tf）和熔化热（Hf）故有dT/dN（Al2O3）=CRTf2/Hf,这里N（Al2O3）为溶质Al2O3的摩尔分数17.添加剂：添加某些能够改善它的物理化学性质以及提高电解生产指标的盐类18.盐类添加剂应基本上满足

7、三个要求：在铝电解过程中不分解；应能改善冰晶石-氧化铝熔液的物理化学性质；来源广泛并且价格低廉19.酸性电解质的优点是：熔点比较低，因而可以降低电解温度；铝在其中的溶解度较小，故有利于提高电流效率；而且电解质结壳酥松好打20.铝电解质的酸度的三种表示方式：NaF/AlF3摩尔比（K1）我国和苏联采用；NaF/AlF3重量比（K2）北美州采用；游离AlF3%（f）西欧采用21.研究冰晶石-氧化铝溶液的物理化学性质的目的：一方面在于改善铝的电解过程，谋求提高电流效率，减少能量消耗，节省原料，延长电解槽的使用期；另一方面在于了解融盐体系的结构，进而探讨铝电解的机理问题22.阴极一次反应：铝氧氟络合离

8、子中的Al3+获得三个电子而放电Al3+（络合的）3eAl23.阳极反应：氧离子在炭阳极上放电，生成CO2的反应是：2O2-4eCCO224.铝电解中的阳极反应包括三个步骤：氧离子越过双电层在阳极上放电，并生成原子态氧 O2-O2e；吸附在阳极上的氧与炭阳极本身发生作用，生成碳氧化合物CxO OxCCxO；CxO分解出CO2，此CO2仍然吸附在炭阳极上 CxOCO2+（2x-）C25.阳极效应：是发生在阳极上的一种特殊现象，其发生时，阳极上出现许多细小而明亮的电弧26.阳极效应的发生机理（了解）：湿润性学说；氟离子放电学说；静电引力学说27.阳极效应可分为两类：一类是因电流密度增大，另一类是因

9、氧化铝浓度降低。前者可快速发生，后者是缓慢发生的28.铝在冰晶石-氧化铝溶液中的溶解，可有以下四种方式：铝与冰晶石熔液发生化学反应，生成低价氟化铝2Al（液）+Na3AlF6（液）=3NaF（液）+2AlF（液）；铝置换冰晶石中的钠，生成元素钠Al（液）+Na3AlF6（液）=3Na（液）+2AlF3（液）； 铝以电化学溶解方式，生成低价铝离子，并给出电子Al（液） =Al+（液）+2e物理溶解29.铝电解的电流效率：每通过1F电量，阴极上析出1克当量铝，同时阳极上析出1克当量的氧（法拉第常数=96487C）。铝的电化学当量=（26.98/3）/（96487/3600）=0.3356g/Ah3

10、0.引起电流效率降低的原因：铝的溶解和损失；析出钠；电流空耗；其他损失31.铝电解的全部生产过程分三个阶段：即焙烧、启动和正常生产阶段32.铝电解槽焙烧的目的：在于加热阳极、阴极和炉膛，以利于启动。焙烧时利用阳极和阴极本身的电阻，以及焙烧介质的电阻发热，或者利用燃料发热33.铝电解槽的启动：是指在电解槽内熔化电解质和铝，开始电解，然后逐步纳入正常生产34.无效应启动：是指在电解槽启动之前，在阳极周围铺放氟化钙，然后放冰晶石和氟化钠（或纯碱）混合物，在槽膛内壁边缘铺放固体电解质块。灌入液体电解质，同时迅速提升阳极，电压达到810V，使槽内固体物料逐渐熔化，并陆续添加固体冰晶石，直至电解质水平达到

11、3035cm为止，熔料结束时，槽电压保持810V，全部熔料时间为68小时的启动法。35.效应启动法：是指在启动开始时提升阳极使发生阳极效应，保持槽电压4050伏，迅速熔化槽内的物料，在1小时内完成。36.启动后期：是指从开始电解逐步纳入正常生产的一个过渡时期。37.椭圆形的槽膛作用：热和电的绝缘体；保护炭素侧壁；减少热损失量；提高电流效率38.电解质液面上表面结壳对于电解生产的益处：第一，它是存放原料氧化铝的基地，使氧化铝得到预热，并且脱去其中的部分水分；第二，结壳本身以及在其上面堆放的氧化铝是良好的保温层，可减少电解质的热损失量。39.槽电压：槽电压是阳极母线至阴极母线之间的电压降40.极距

12、：是指阴、阳两极之间的距离41.电解温度：指电解质温度，一般取950970，大约高出电解质的初晶点102042.电解质成分：目前普遍采用冰晶石-氧化铝熔融电解质43.电解质水平和铝液水平：电解液和铝液按照密度差别分为上下两层，是指它们各自的厚度。44.阳极效应系数：每日分摊到每槽的阳极效应次数称为45.阳极工作面：是指浸在电解质里的阳极表面46.阴极工作面：是指槽底上的铝液表面47.铝电解槽的能量平衡：是指在稳定状态下，供给电解槽体系的能量与电解槽消耗和损失的能量之间的平衡48.铝液净化采用的方法-气体净化：所用的气体是氯气，或者是氮气和氯气的混合气体49.一次烟气：是指由槽上集气罩捕集的铝电

13、解槽散发的烟气，体积较小，其中氟化物浓度较大。50.二次烟气：是指未经集气罩收集而直接进入电解厂房空气中的铝电解槽散发的烟气，被厂房空气稀释后，体积较大，氟化物浓度甚小。51.干式净化装置：是指在烟气通过袋式过滤器进行收尘之前，使烟气在流化床或输送床中与氧化铝直接接触，利用氧化铝对氟化氢气体的吸附能力，并且吸附作用发生在氧化铝颗粒的单分子层上，生成表面化合物AlF3，使烟气得以净化的装置。利用这种装置净化气体的方法，称干式净化法。52.三层液电解精炼法：因精炼电解槽内有三层融熔液而得名，其下层液体是阳极合金，由30%CU与70%Al组成；中层液体为电解质，由纯氟化物体系或氯氟化物体系；最上层为

14、精炼出来的铝液，用作阴极。53.阳极反应：阳极合金中，铜、铁、硅等比铝不活泼的金属元素，并不从阳极上溶解，仍然残留在合金内，AlAl3+3e；CaCa2+2e；MgMg2+2e54.阴极反应：迁往阴极的各种阳离子当中，三价铝离子优先在阴极上得电子Al3+3e-Al55.冰晶石氧化铝熔盐电解法的缺点或存在的问题:（1） 冰晶石-氧化铝融盐电解法需要用大量电能。（2） 铝厂的投资很大，年产量为十万吨的铝厂需要建造数百台电解槽 （3） 电解所用的原料和材料都很贵，而且电价也很高，所以铝的生产成本很高。（4） 目前生产氧化铝是利用高品位的铝土矿，而这种矿在自然界中的储量是有限的56.炼铝新方法：包括两

15、大类-热还原法和电解法57.铝土矿直接还原的过程：（1） 铝矿中的氧化硅与炭起反应，生成碳化硅：SiO2+3C=SiC+2CO （2） 铝矿中的Al2O3在更高温下与炭反应生成铝氧碳化合物：2Al2O3+3C=Al4O4C+2CO （3） 最后，SiC与Al4O4C发生反应，生成Al-Si合金：3SiC+2Al4O4C+3C=8Al+3Si+8CO58.氯化铝电解法包括：（氧化铝的生产）、（用氯气和炭在高温下氯化氧化铝，制取无水氯化铝）和（电解氯化铝得铝）59.氧化铝低温电解法：热损失大幅度降低，槽电压可降低，节省了电能。关键问题是（低熔点电解质的选择）。60.工业电解槽内经常保持一层铝液的益

16、处：（1） 它保护着槽底炭块，减少生成炭化铝（2） 它使阳极底掌中央部位多余的热量通过这层良导体传输到阳极四周，使槽内各部分温度趋于均匀（3） 它填充了槽底上高洼不平之处，使电流比较均匀地通过槽底（4） 厚度适当的铝液层能够削弱磁场产生的作用力 第三章 镁冶金1.镁冶金方法：电解法、硅热还原法、炭热还原法、半连续热还原法2.电解法炼镁原料准备方法：道乌法、阿玛克斯法、诺斯克法、氧化镁氟化法。（1）道乌法，和生产工序：用海水做原料提取Mg（OH）2，然后与盐酸起反应生成氯化镁溶液，脱水后得MgCl22H2O，用作电解的原料。主要工序：用石灰乳沉淀氢氧化镁；用盐酸处理氢氧化镁得氯化镁溶液；氯化镁溶

17、液的提纯与浓缩；电解含水的氯化镁（MgCl2（12）H2O），制取纯镁。（2）阿玛克斯法：取美国大盐湖的卤水，在太阳池中浓缩，经进一步浓缩、提纯和脱水后，得到氯化镁，最后电解得镁。（3）诺斯克法：所用原料或者是海水，或者是MgCl2含量高的卤水。跟道乌法不同的是：所得氢氧化镁不是用盐酸去氯化，而是加以煅烧，以得MgO。MgO与焦炭混合制团后，用电解槽产出的氯气去氯化，以得无水氯化镁。（4）氧化镁氯化法：利用天然菱镁矿，在温度700800下煅烧，得到活性较好的轻烧氧化镁。然后与炭素还原剂混合制团。团块炉料在竖式电炉中氯化，制取无水氯化镁。3.理想的镁电解质：宜具有较小的粘度，以利于镁珠和渣与电解

18、质分离：镁珠上浮而渣下沉4.分解电压：温度升高时，则分解电压值减小（Et=E800-a（t-800），式中，Et为温度t时的分解电压值，E800为温度800时的分解电压值，a为温度系数。5.镁电解槽有两种型式：有隔板槽与无隔板槽6.镁和氯的电化学当量：0.4534g/Ah（每通1法拉第电量，阴极上析出1克当量Mg，同时阳极上析出1克当量的Cl2.则镁的化学当量=（24.305/2）/（96487/3600）=0.4534g/Ah）7.电流效率（%）：以镁的实际产量在理论产量中的百分数计算电流效率8.向镁电解质中加入硫酸盐时的危害：（1）会产生长时间的电解质“沸腾现象”，伴随生成大量泡沫。（2）

19、电解质表面上的镁液层因电解质滚动而被破碎成许多细小镁珠，于是被电解质带入阳极空间而被氯化掉。（3）翻滚的电解液把镁液层表面上的保护膜冲刷掉，于是镁液层暴露在空气中引起燃烧 9.阴极钝化：是指当阴极表面上生成一层钝化膜时，液态镁就难以汇集成片，而是呈分散的鱼籽状混杂在电解液中的现象 10.镁的升华提纯原理：凡是蒸气压高、沸点低于镁的金属和盐类，首先蒸发；而蒸气压低、沸点高于镁的金属和盐类，则残留下来。因此，镁得以提纯。第二篇 重金属冶金学第四章 铜冶金1.铜的硫化物，氧化物：硫化铜、硫化亚铜；氧化铜、氧化亚铜（CuS,Cu2S,CuO,Cu2O）2.火法炼铜：是将铜矿和熔剂一起在高温下熔化，或直

20、接炼成粗铜，或先炼成冰铜然后再炼成粗铜3.湿法炼钢：是在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸出，然后从浸出液中除去各种杂质，再将铜从浸出液中深沉出来4.反射炉熔炼的产物（重要）：有冰铜、炉渣、烟尘和炉气5.冰铜理论成分变化：可由纯Cu2S变到纯FeS，6.铜在渣中的损失可分为三种形态：化学损失（铜以CU2O与其他化合物造渣的损失）；物理损失（铜以Cu2S在炉渣中的物理溶解）；机械损失（冰铜颗粒在炉渣中机械夹杂造成的损失）7.降低渣含铜措施：适当选择渣型；适当选择冰铜品位；横隔膜的形成（在冰铜层与炉渣层之间，此膜使冰铜与炉渣难分离增高了渣含铜）；烟尘和炉气8.密闭鼓风炉冶金反应特点：（1） 根

21、据炉内温度和物理化学变化鼓风炉从上到下分为预备区、焦点区和本床区（2） 炉顶温度较高（500650）（3） 炉气穿过料层和炉料不断下移，使传热传质都比反射炉好，热利用率和脱硫率高（4） 主要氧化反应是铁的硫化物氧化（5） 鼓风炉的焦炭燃料完全作为加热剂，其燃烧热约占全部热收入的60%9.闪速熔炼：将（预热空气或富氧空气）和（干燥的精矿）以一定的比例加入反应塔顶部的喷嘴中，在喷嘴内气体与精矿强烈混合，并以很大的速度呈悬浮状态垂直喷入反应塔内，满布整个反应塔截面，并发生强烈的氧化放热反应。闪速熔炼把强化扩散和强化热交换紧密结合起来，使（精矿的焙烧）、（熔炼）和（部分吹炼）在一个设备中进行。10.闪

22、速炉：主要由反应塔和沉淀池组成，反应塔是完成氧化反应，造冰铜和造渣等冶金过程设备；沉淀池主要起着烟气与熔体、冰铜与炉渣的分离作用11.三段脱水的干燥率分配是：（回转窑2030%）、（笼5060%）和（气流干燥管2030% ）；三段收尘效率分别为（沉尘室7% ）、（一段旋涡86% ）和（二段旋涡5% ），其余在布袋收尘器中捕收12.闪速炉最易损坏的地方：是反应塔及直升烟道与沉淀池相联结处13.直接炼粗铜有两种制度：在沉淀池内炉渣-冰铜-粗铜同时共存；在沉淀池内炉渣-粗铜共存14.P126 图4-12：图中C点为熔渣、白铍（白冰铜）、粗铜和炉气四相共存点15.电炉贫化法：是利用电炉高温（炉渣温度1

23、5231573K）过热澄清，并加入还原剂和硫化剂，使渣中的Fe3O4还原成FeO，并且使渣中的Cu2O被硫化，产出低品位的锍。贫化后的渣含铜为0.50.6%16.AMAX法（死焙烧-矮鼓风炉法或DR-SF法）的五个工序依次是：沸腾炉死焙烧；热压团；矮鼓风炉还原熔炼；炉渣电炉贫化；阳极生产五个工序组成17.离析炼铜法：用来处理低品位难选的复合氧化铜矿和硫化矿。包括三个过程：18.食盐的分解和HCl气的生成：HCl与铜的氧化物作用，生成挥发的三聚分子氯化亚铜； Cu3Cl3蒸气在炭粒表面上被氢还原为金属海绵铜，并在炭粒表面沉积，同时产生HCl 19.冰铜吹炼的目：是利用空气中的氧，将冰铜中的铁和硫

24、几乎全部氧化除去，同时除去部分杂质，以得到粗铜。20.冰铜、白冰铜：冰铜主要由Cu2S和FeS组成，所谓白冰铜即是成分接近Cu2S的熔体21.冰铜加工方法（了解）：是将粉状或颗粒状铜原料（铜精矿）与石英沙（石）混合后，加入熔炼炉进行熔炼，在1100-1300C的高温下，石英与铜矿中铁、钼、镁、钙、硅等结合，形成炉渣，其余剩下的即为冰铜，以达到铜渣分离、铜含量提高之目的。22.冰铜吹炼理论：在吹炼时，首先被氧化的是铁，其次是镍，再其次是铅。而且，只要有硫和铜共存，吹炼鼓入的空气首先是满足硫氧化成SO2的需要，直至硫全部氧化除去后，才开始铜氧化成Cu2O的反应。在铜硫共存的体系中，如果一旦有Cu2

25、O形成，它也会作为硫的氧化剂，而本身被还原成金属铜，或与硫结合成硫化亚铜。由于金属铜能在SO2气氛下稳定存在，所以使冰铜吹炼可以直接得到粗铜23.金属硫化物氧化成金属的反应分：第一步MS+1/2O2=MO+SO2；第二步2MO+MS=3M+SO224.粗铜火法精炼：为周期性作业，每周期基本包括熔化、氧化（去杂质）、还原（去氧）和浇铸四个阶段25.氧化精炼的基本原理：在于铜中多数杂质对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力，且杂质氧化物在铜中的溶解度很小26.按氧化除去难易可将杂质分为三类：（1） 铁、钴、锌、锡、铅、硫是易氧化除去的杂质（2） 镍、砷、锑是难以除去的杂质（3） 金、银、硒、碲、铋等是不

26、能或很少除去的杂质27.铜的电解精炼：是以（火法精炼产出的粗铜）为阳极，以（电解产出的薄铜）作阴极28.根据阳极上杂质在电解时的行为，可将它们分为四类：（1） 正电性金属和以化合物存在的元素，金银和铂族金属为正电性金属（2） 在电解液中形成不溶化合物的铅和锡（3） 负电性的镍、铁、锌（阳极中的铁和锌含量极微），电解时它们与金属镍一道溶入电解液中（4） 电位与铜相近的砷、锑、铋，电解时，它们可能在阴极上析出29.铜电解的电流效率：是实际沉积铜量与理论沉积铜量之比30.电解液净化过程顺序和方法：（中和结晶）、（脱铜脱砷锑铋）和（生产粗硫酸镍）31.在焙烧-浸出-电积法生产铜中，焙烧的目的是：是使绝

27、大部分的铜转变成可溶于稀硫酸的CuSO4和CuOCuSO4，而铁全部转变为不溶氧化物。32.影响浸出反应速度的因素：温度、溶剂浓度和焙砂粒度33.电积：电解时，阴极过程与电解精炼一样（析出铜），阳极上不是金属溶解而是（水分解析出氧）34.高压氨浸法：在高温、高氧压和高氨压下，使Cu、Ni、Co等有价金属以络合物形态进入溶液，铁以氢氧化物进入渣。 第七章 锌冶金1.湿法炼锌的焙烧目的：除要求像火法炼锌的焙烧目的-氧化焙烧得到氧化物外，还要生成少量硫酸盐以补偿电解和浸出时的硫酸损失，又要尽量少生成不溶于稀硫酸溶液的铁酸锌。2.硫化锌精矿焙烧时发生的高温反应： 2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2；

28、2ZnS+2SO2=2ZnSO4；ZnO=Fe2O3=ZnFe2O4；（还形成部分碱式硫酸锌ZnO2ZnSO4）3.沸腾焙烧炉：有圆形和矩形两种4.沸腾焙烧的参数：鼓风压力；鼓风量；沸腾层温度5.热酸浸出液沉铁的方法有：黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法和转化法6.硫酸锌溶液的净化方法：黄药净化法、逆锑净化法、砷盐净化法、-萘酚法、合金锑粉法7.净液除钴的方法：（锌粉）、（黄药）和（萘酚）8.电积锌：阳极过程-电极过程在阳极的主要反应是氧的析出；阴极过程-电积时锌能析出而氢不析出或很少析出9.硫酸锌溶液的电积过程中，影响电流效率的主要因素是：（电解液中的杂质含量）、（电解液温度）、（电解液组成）和（析出锌的状态和析出周期）10.火法炼锌：火法炼锌是将含氧化锌的死烧矿用碳质还原剂还原得金属锌的过程11.火法炼锌的设备：平罐、竖罐、电炉和鼓风炉12.鼓风炉炼锌的特点：合理的还原气氛和炉温；要保证能从低的锌蒸气浓度和大量二氧化碳的混合气体中将锌冷凝下来；采用哪种在理论上能使渣中ZnO=0%的高钙渣型13.粗锌火法精炼：都用精馏法，精馏设备为连续作业的精馏塔；它包括铅塔和镉塔两部分。14.铅/镉塔的任务：铅塔是除去锌中沸点较高的铅、铜、铁等；镉塔是利用金属沸点和蒸气压的差异分离锌镉。 第九章 金银冶金1.提炼金银的方法：混汞法和氰化法2.混汞法：由于汞对金粒有良好的湿润