2005级轻稀贵金属冶金学(B) - 图文

昆 明 理 工 大 学 试卷 （ B ）

材冶学院 冶金工程专业 2005 级 考试时间: 6.14 命题教师:李坚 宋宁 郭胜惠 考试科目: 轻稀贵金属冶金学 学生姓名: 学号: 题 号 评 分 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总 分 一、填空题（每空1分，共45分） 1. 按杂质沸点与TiCl4的沸点差异，可以将溶于TiCl4中的杂质分为（1） 三类 ：既（2）“ 高沸点 杂质”、（3）“ 低沸点 杂质”和“沸点相近的杂质”。 2. 钛白粉是一个（4） 精细化工 产品，无论硫酸法还是 （5） 氯化 法其工艺技术都是十分复杂，不仅在加工过程中对纯度要求很高，而且对其晶型、粒径分布、颜料和光学性能要求都很严格。 3．八个贵金属元素是(6)Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Os、Ru。 4．铂族金属中(7) Ru、Os 的氧化物最易挥发。 5．氰化浸出时，常用的保护碱为(8) 苛性钠、苛性钾、石灰 ，并保持氰化作业的矿浆pH值为(9) 9~12 6．铂族金属及其合金熔炼时，通常应采用(10)刚玉或氧化锆 坩埚。 7．用漂白粉（CaOCl2）净化含氰废水是使(11) CN－分解为无毒的CO2和N2。 8．载金饱和树脂的解吸液为(12) 硫脲和硫酸溶液 。 9．黄金计量是，纯金为 (13) 24 K；1盎司为(14) 31.104 g。 10．金电解精炼的电解液为(15) 氯化物体系 ，其电化学系统可表示为(16) (阴)Au(纯)／HAuCl4、HCl、H2O、杂质／Au(粗)(阳)。 11．贵铅是(17) Au、Ag等贵金属与Cu、Pb、Ni、Bi等金属形成的合金 12. 金的密度为(18) 19.31 g/cm3；其导电性居所有金属的第三位。 13. 活性炭的再生分两步进行，第一步是(19) 第一步是酸洗除去CaCO3及大部分贱金属络和物 ， 第二步(20) 第二步是加热活化除去其他无机和有机杂质 。 冶金工程 专业 2005 级，学生姓名 学号:

14. 氧化铝主要用于（21） 点解 工业，其次用于（22） 电子 、（23 石油 、（24） 化工 等方面。 15. 碳分法是往（25） 铝酸钠 溶液中通入（26） 二氧化碳 获得氢氧化铝。 16. 在拜尔法循环的以下工序中，苛性比值αk的变化情况是：高压溶出（27）__降低___、稀释（28）_不变__、种分（29）_升高_、蒸发（30） 不变 。 17. 按所含氧化铝水合物的类型不同，铝土矿可分为：（31） 一水软铝石 型（32） 一水硬铝石型、（33） 三水铝石 型，（34） 刚玉 。 18. 摩尔比为3的冰晶石电解质称之为（35）__中性电解质__, 摩尔比大于3的冰晶石电解质称之为（36）碱性电解质, 摩尔比小于3的冰晶石电解质称之为（37）_酸性电解质。 19. 凡能降低（38） 平均电压 和（39） 电解槽热损失 的各种因素, 就是降低铝电解电耗的因素。 20. 影响铝电解槽电流效率降低的主要原因有： （40）铝的溶解和二次反应损失、（41）铝离子不完全放电 、（42）其它离子放电、（43）其他损失等。 21. 在拜耳法生产过程中，循环母液的主要成分有（44）苛性钠、（45）碳酸钠、硫酸钠和铁酸钠等。 二、问答题（40分） 1．稀散金属的共同特点？2、镓Ga、铟In、铊Tl、锗Ge、硒Se、碲Te、铼Re这7种稀有金属被命名为稀有稀散金属的原因是什么？（2问中选1）（5分） 答：1）稀散金属的共同特点是只有极少的独立矿物，一般都是以类质同相形态存在于其它矿物中。 如镓往往以类质同相形态存在于铝土矿中，铟往往存在于有色重金属硫化矿中，锗往往存在于煤或有色金属硫化矿中，因此不可能直接得到这些金属的精矿，一般都是从这些副产品中提取稀散金属。 2）镓Ga、铟In、铊Tl、锗Ge、硒Se、碲Te、铼Re这7种稀有金属被命名为稀有稀散金属的原因有三个： ①此组元素的物理及化学性质彼此有较多的近似； ②自然界中极少存在单一的、具有工业开采价值的这一组元素的矿物； ③此组元素的克拉克值低，分布分散，多伴生在NM、铁或煤等矿中，只有在提取主金属或燃煤等过程中，从其副产物中进行综合回收，故得名为稀散金属。 2．氯化冶金的特点？（5分） 答：氯化冶金的特点是： ①Cl2的化学性质活泼，对原料的适应性强，因而可以用氯化冶金法处理一些不易用其他方法处理的物料，尤其适宜于处理低品位复合共生矿。②各种氯化物的物化性质相差较大，易于提纯、分离氯化产物，并综合利用矿物中各种有价组分；作业温度较其他火法冶金低。③以金属氯化物为原料，容易选择合适的还原剂，也适用于用作融盐电解工艺的原料。④氯化剂价廉易得。 它的缺点是氯化剂腐蚀性强，容易侵蚀设备、恶化劳动条件并污染环境。 3. 采用沸腾氯化TiCl4的优点？（5分） 答：采用沸腾氯化TiCl4的优点是：沸腾氯化是将流态化技术应用于TiCl4的生产过程。对于无筛板沸腾氯化TiCl4，由于氯化炉内不放筛板，这样就可以从根本上消除筛板孔眼被低熔点、高沸点的CaCl2、MgCl2堵塞的可能，同时也消除了物料在筛板上的堆积的现象和被腐蚀的问题，不仅如此，采用无筛板沸腾氯化炉还便于排渣，改善操作条件。 4．简述炭浆工艺提取金银的主要步骤（最好画出原则流程图），简要说明各步骤的作用。(10分) 5．简述金电解精炼的原理，简要说明金电解时重叠一个交流电的原因。(5分) 6. 简述碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理和主要流程。 （5分） 4．简述炭浆工艺提取金银的主要步骤（最好画出原则流程图），简要说明各步骤的作用。(10分)

碳浆法提金的主要步骤包括：原料准备、氰化搅拌浸出、活性碳逆流吸附、载金碳解吸、贵液电积、熔炼铸锭和活性碳再生等作业过程。

（1）原料准备：含金矿物原料经过破碎、磨矿和分级作业，获得所需浓度和细度的矿浆；

（2）氰化搅拌浸出：磨好的矿浆先进入调浆槽，预先使矿浆与空气和石灰乳搅拌几小时，调整矿浆的pH值和含氧量，然后进入氰化搅拌浸出在多个串联的冲气机械搅拌槽中进行。

4Au?8NaCN?O2?2H2O＝4NaAu(CN)2?4NaOH（3）活性炭逆流吸附：搅拌氰化浸炭浆工艺原则流程 出后的矿浆进入活性炭矿浆逆流吸附回路，通过空气提升器和槽间筛实现矿浆和活性炭的逆流运动，完成活性炭对金氰络离子的吸附。

（4）载金炭解吸：载金炭经脱除木屑和矿泥后，送解吸柱进行金银的解吸，生产上可采用扎德拉法、有机溶剂法、高压法和南非英美公司法进行载金炭的解吸。

（5）活性炭再生：解吸炭经过酸洗并经热活化后达到再生的目的，可返回使用。

（6）贵液电积：一般采用316号不锈钢板（板上钻有孔洞）作阳极、钢棉作阴极（装在两面钻有孔洞的聚丙烯塑料框内），以解吸贵液作电解液进行电解沉积即得载金阴极钢棉。

（7）熔炼铸锭：先用酸处理载金阴极钢棉，使铁溶出，所得金泥送熔炼后铸

锭得合质金阳极板。

5．简述金电解精炼的原理，简要说明金电解时重叠一个交流电的原因。(5分)

粗金进行电解精炼时，以粗金为阳极、纯金薄片为阴极、HAuCl4和盐酸溶液为电解液，通以直流电并重叠5～7交流电。粗金阳极电化溶解，以AuCl4-的形式进入电解液中；受电场的作用，AuCl4-在阴极获得电子，以纯金的形式在阴极沉积。

粗金中所含的杂质主要是：Ag、Cu、Ni、Pb、Pt、Pd、Ir、Os 等，它们的电位比金负。Ag在阳极氧化后，生成 AgCl 壳覆盖于阳极表面，含 Ag＞5%时，可使阳极钝化并放出 Cl2。因此，金的电解精炼要在直流电上重叠一个交流电，组成一种与横坐标不对称的脉动电流，当脉动电流达最大值的瞬间，使电流密度达最大值，甚至阳极上开始析O2。经如此断续而均匀的震荡，进行阳极自净化，使覆盖于阳极上的AgCl 壳疏松、脱落，避免阳极钝化。

6. 简述碱石灰烧结法生产氧化铝的基本原理和主要流程。 （5分）

碱石灰烧结法生产氧化铝是将铝土矿与一定数量的苏打、石灰（或石灰石）配成炉料，在回转窑内进行高温烧结，炉料中的Al2O3与NaCO3反应生成可溶性的固体铝酸钠（Na2O·Al2O3）。杂质氧化铁、二氧化硅和二氧化钛分别生成铁酸钠（Na2O·Fe2O3）原硅酸钙（2CaO·SiO2）和钛酸钙（CaO·TiO2）。用稀碱溶液溶出时，可以将熟料中的Al2O3和Na2O溶出，得到铝酸钠溶液，与进入赤泥中的2CaO·SiO2，CaO·TiO2和Fe2O3·H2O等不溶性残渣分离。熟料的溶出液（粗液）经过专门的脱硅净化过程得到纯净的铝酸钠精液。它在通入CO2气后，析出氢氧化铝并得到碳分（NaCO3）母液。

主要工序包括烧结、溶出、脱硅、碳酸化分解、分解母液蒸发、氢氧化铝煅烧。

7. 写出并叙述铝电解两极上的一次反应式和总反应式。（5分） 阴极过程：Al3?(配离子)?3e?Al

阳极过程： 2O2－（络合离子）＋C-4e=CO2 总反应方程式：Al2O3?1.5C?Al?1.5CO2

三、计算

1. 某精液的Al2O3浓度为70g/L，全碱为145g/L，其中Nc为15g/L。求该溶液的苛性比值（αk）是多少？

145?15102??3.05 7062?k?2. 某电解槽系列拥有200台280kA电解槽，电解过程中，电解槽的反电动势为1.6V，电解质电压降为1.5V，阴极和阳极电压降分别为0.30V和0.40V，槽外母线电压降为0.32V，效应分摊电压降为0.05V，其中每台槽子一昼夜的平均产能为2150kg，求此系列电解槽的电流效率，电耗率，年产铝量。 解：V平=ΔV槽+ΔV母+ΔV效 ΔV槽=ΔV质+ΔV阴+ΔV阳+ΔV反 V

平

=1.6+1.5+0.3+0.4+0.32+0.05=4.17VP

实

=2150kg η=P

实

/P

理

=95.33%

ω=2.98×V平/η=13.035kwh/kg 年产铝量=15.695万吨

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