2002级冶金工程-冶金学试题2及答案.doc

2005年冶金学考试题A卷) 一、概念题（任选5题，每题4分，总20分） 1. 铝酸钠溶液分子比 2. 铝电解质分子比 4. 漂浮状态熔炼 5. 焦比 6. 拉速 二、简述题（任选6题，每题9分，总54分） 1、高炉区域可划分哪几个区？并阐述各区的主要反应及特征。 2、在转炉吹炼过程终了时，为什么钢液中会有“余锰（残锰）”，余锰含量的高低受哪些因素的影响？ 3、与模铸相比，钢的连铸体现哪些优越性？ 1. 拜耳法生产氧化铝的基本原理。 2. 为什么用拜耳法工艺处理A/Si较高的铝土矿比较合理? 密闭鼓风炉的床能率和冰铜品位低的主要原因是什么？ 简述粗铜火法精炼中氧化过程的基本原理。 6. 稀土精矿分解概括有几种方法，各方法适用于分解那类矿物？工业中应根据那些原则选择适宜的工艺流程？ 三、综合题（任选2题，每题13分，总26分） 1. 已知：铜冶金炉渣的Fe/SiO2比 R = 2.0， T = 1300，S(sl))=1.1%，Cu(mt))=38%。 求：Cu(Sl)) 2. 混合稀土矿配分的氯化稀土原料，经以镨钕为界线分离后，反萃液中稀土浓度为1.4mol/L,其中各稀土元素的摩尔百分比为：Nd2O3 89.3%, Sm2O3 7.0%,Eu2O3 1.0%,Gd2O3+重稀土2.7%。现用酸性磷型萃取剂提取Nd2O3，并要求其纯度PB1≥99.99%,收率YB≥99.5%。已知βSm/Nd=βˊSm/Nd=8.0。试计算分馏萃取的优化工艺参数。 2005年冶金学考试题5道题，每道题3分，总15分） 指铝酸钠溶液中氧化钠与氧化铝的分子个数比（摩尔数比）。 指电解质体系中氟化钠与氟化铝的分子个数比（摩尔数比）。 指氧化铝生产过程中发生的氢氧化钠生成碳酸钠的反应。 铝电解的阳极反应主要是氧和碳的反应。（3O2-+1.5C－6e=1.5CO2） 高炉利用系数：一昼夜每立方米有效容积所生产的合格铁水量，单位t/(m3.d)。 拉碳法：就是熔池中含碳量达到出钢要求是停止吹氧，即吹炼终点符合终点的具体目标，不需要再专门向熔池中追加增碳剂增碳。 二、简述题（任选6道题，每道题8.5分，总51分） 1. 答：拜耳法基本原理主要包括两条： （1）用NaOH溶液溶出铝土矿所得的铝酸钠溶液在添加晶种，不断搅拌和逐渐降温的条件下，溶液中的氧化铝便呈Al（OH）3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 2. 答案要点： 硅主要以水合铝硅酸钠的形式脱除，铝土矿中的硅造成铝、钠的化学损失，1kg硅会造成1kg铝的损失。 铝的理论溶出率，η=(A-S)/A 若A/S越小，η较低，氧化铝回收率低，不利于氧化铝生产。 （1）硅主要形成水合铝硅酸钠，造成铝、钠损失； （2）形成结疤，降低传热系数； （3）影响产品质量。 （4）大量水合铝硅酸钠生成会增大赤泥量，影响赤泥分离和洗涤。 4. 答：冰铜吹炼分两个阶段，造渣期和造铜期。 造渣期主要反应：2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 ；2FeO + SiO2 = 2FeO·SiO2 造渣期主要反应：2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + 2SO2 ；Cu2S + 2Cu2O = 6Cu + SO2 5. 答案要点： 湿法炼锌浸出过程中为了使浸出液中的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，而净液过程中为了除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，因此净液过程中采用的是机械搅拌。 6. 答：精矿分解的方法很多，概括起来可以分为酸分解法、碱分解法、氧化焙烧法和氯化法四大类，即： （1）酸分解法包括硫酸、盐酸和氟氢酸分解等。硫酸分解法适用于处理磷酸盐矿物（如独居石、磷钇矿）和氟碳酸盐矿物（氟碳铈矿）。盐酸分解法应用有限，只适于处理硅酸盐矿物（如褐帘石、硅铍钇矿）。氢氟酸分解法，适于分解铌钽酸盐矿物（如褐钇铌矿、铌钇矿）。酸分解法的特点是分解矿物能力强，对精矿品位、粒度要求不严，适用面广，但选择性差，腐蚀严重，操作条件差，三废较多。 （2）碱分解法主要包括氢氧化钠分解和碳酸钠焙烧法等，它适合对稀土磷酸盐矿物和氟碳酸盐矿物的处理。对于个别难分解的稀土矿物亦有采用氢氧化钠熔合法的。碱法分解的特点是：工艺方法成熟，设备简单，综合利用程度较高。但对精矿品位与粒度要求较高，污水排放量大。 （3）氧化焙烧方法主要用于氟碳铈矿的分解。焙烧过程中氟碳铈矿被分解成稀土氧化物、氟氧化物、二氧化碳及氟的气态化合物，其中三价的铈氧化物同时被空气中的氧进一步氧化成四价的氧化物。该方法的缺点是氟以气态化合物随焙烧尾气进入大气中，对环境有一定的污染，优点是焙烧过程中无须加入其它的焙烧助剂，并且利用四价铈与三价稀土元素的化