铜和铁的密度

铜的密度

1、铜的密度、熔点？在钢铁⼚可⽤铜合⾦制作的设备和部件？为什

么不能⽤铜制餐具？密度8.9g/cm3熔点1083℃，氧枪喷头、连铸结晶器均采⽤铜制作，铜是重⾦属，铜离⼦有毒，会影响⼈

体健康。

2、铜元素的价态，铜冶⾦中涉及的铜的化合物？有+1、+2，CuS，

Cu2S，CuO，Cu2O

3、铜矿物的主要类型，炼铜的主要原料是什么？⼯业开采的铜矿最低品位，经选矿富集后铜的品味提⾼到多少，冰铜中铜的

含量⼀般是多少，粗铜、阳极铜、电解铜的铜含量是多少？

铜矿物分⾃然铜、硫化矿、氧化矿，其中硫化矿是主要原料。⼯业开采铜品位最低是0.4%~0.5%，经富集后铜品位提⾼到

10%~30%。冰铜中铜含量为30%~55%，粗铜中的铜含量为98.5%，阳极铜的铜含量为99.5%，电解铜的铜含量为

99.95%~99.99%

4、从铜精矿之制得的电解铜的主要⼯艺环节以及各个中间产品的名称？⼲燥——熔炼（冰铜）——吹炼（粗铜）——精炼

（阳极铜）——电解精炼（电解铜）

5、冰铜的概念以及主要组分，熔炼冰铜主要原料？

冰铜实在熔炼过程中产⽣的以重⾦属硫化物为主的共熔体，主要组分Cu2S，FeS，熔炼冰铜的主要原料：铜精矿、含铜的反

料。

6、为什么冰铜遇⽔会爆炸，写出导致爆炸的主要反应式？

原因：Cu2S+2H2O=2Cu+2H2+SO2FeS+H2O=FeO+H2S

3FeS+4H2O=Fe3O4+3H2S+H2反应产⽣H2和H2S与空⽓中的氧⽓

反应引起爆炸2H2S+3O2=2H2O(g)+2SO22H2+O2=2H2O(g)

7、写出由铜精矿熔炼得到冰铜的炉渣主要组分和造渣反应式，熔炼温度⼀般是多少？

铜精矿熔炼得到的冰铜的炉渣主要组分是、FeO、CaO、Al2O3

FeS(l)+1.5O2=FeO(l)+SO2

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO22FeO+SiO2=2Feo·SiO2

3Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2Feo·SiO2)+SO2此反应的温度是1150℃~1300℃

8、熔炼冰铜时炉渣中SiO2⼀般是多少，SiO2过⾼或过低会造成的后果？

SiO2⼀般含量是35%~42%，SiO2过⾼，粘度增⼤，冰铜易夹杂在渣中，引起铜损失；SiO2过低，FeS与FeO完全互溶，

难以是FeO与炉渣分离。

9、在造锍过程铜精矿中Cu2S和FeS转移到何处？为什么FeS的存在能保证Cu2S不被氧化？答：在造锍过程中，Cu2S和

FeS转移到冰铜相中，Cu2O+FeS=FeO+Cu2S，反应显著向右进⾏，只要体系中含有FeS，铜的氧化物在熔炼过程中都会

被硫化成Cu2S，⽽进⼊冰铜相中。

10、冰铜中Cu含量可否⼤于80%，为什么？

答：不能，假设冰铜中只含有Cu2S，此时铜的含量为80%，⽽冰铜应含有Cu2S和FeS为主，所以显然不能⼤于80%。

11、写出⾄少四种铜精矿熔炼冰铜的⽅法的名称和各种⽅法的技术特点？

答：1）、⿎风炉熔炼法：对炉料适应性强，床能率⾼；2）、反射炉熔炼法：可以连续⽣产，但熔炼过程热效率低、反射炉

内氧位较低、烟⽓⼆氧化硫浓度低难以利⽤；3）、诺兰达法熔炼：采⽤低SiO2炉渣；

4）、⽩银法：炉⼦中部设有隔墙，将熔池分为熔炼区、澄清区。在熔炼区形成的冰铜和炉渣通过隔墙下的孔道流⼊炉⼦的澄

清区进⾏分离；5）、闪速熔炼法：将焙烧、熔炼、部分吹炼过程在⼀个设备内完成。

12、闪速熔炼的优点和缺点是什么？简述引柯法闪速熔炼冰铜的基本过程，该⽅法是否需要使⽤燃料燃烧对炉料加热熔化，

为什么？该⽅法烟⽓的主要组成特点？

答：优点：能耗低，烟⽓量⼩，有利于制酸，⽣产速度⾼，环境保护好；缺点：反应区氧位⾼，渣含四氧化三铁及渣含铜⾼，

炉渣必须贫化，烟尘量⼤。基本过程：利⽤⼯业氧⽓将⼲铜精矿、黄铁矿和熔剂从设在炉⼦两端的精矿喷嘴⽔平喷⼊炉内熔池

上⽅空间，炉料在空间处于悬浮状态发⽣氧化反应，放出⼤量的热，使反应过程⾃热进⾏。所以不需要使⽤燃料对炉内加热。

烟⽓组成特点是烟⽓含80%的SO2。

13、转炉吹炼冰铜制取粗铜分⼏个期，热⼒学依据是什么？每个期主要反应是什么？

分为两个阶段。热⼒学依据是：Cu2O+FeS=FeO+Cu2S，△G0有很⼤负值，表⾯有FeS存在时，Cu2O⽐被硫化成Cu2S

。只有当FeS完全氧化除去后，Cu2O和Cu2S才能相互反应。第⼀阶段——造渣期：主要进⾏FeS的氧化和造渣反应

2FeS+3O2=FeO+2SO2

第⼆阶段—造铜期：主要进⾏Cu2S的氧化和Cu2S与Cu2O的相互反

应

2Cu2S+3O2=2Cu2O+SO2、Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2

14、转炉吹炼冰铜制取粗铜的基本过程以及主要反应式？

1）、FeS氧化：2FeS+3O2=FeO+2SO2FeS+Cu2O=Cu2S+FeO

2）、Cu2S氧化2Cu2S+3O2=2Cu2O+SO23）、Cu2S与Cu2O的相互Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2

15、粗铜⽕法精炼的基本原理，每个精炼周期常包括那些⼯段和步骤？

两个过程：1）、氧化过程——钢中有害杂质除去；钢中多数杂质对氧亲和⼒⼤于铜，且杂质在铜⽔中溶解度很⼩，由于杂质

浓度低，⾸先氧化是铜，⽣成的Cu2O⽴即溶于铜液中，并于杂质接触⽽氧化杂质

【Cu2O】+【Me】=2【Cu】+(MeO)2)、还原过程——铜中氧的排除；将铜液中Cu2O的氧⽤还原剂脱除。

16、电解铜⽣产的电解质是什么？铜元素在阳极和阴极发⽣的反应，电解温度，和槽电压？答：电解质是H2SO4和CuSO4

⽔溶液；阳极：Cu-2e=，M-2e=阴极：+2e=Cu，+2e=M；电解温度：55-60，槽电压：0.25-0.30V

17、湿法炼铜⼯艺主要⽤于处理什么类型的铜矿，常压的⽅法有哪些？

主要⽤于处理低品位矿或多⾦属复杂矿；常压的⽅法：焙烧-浸出-电积法、细菌浸出法、⾼压氨浸法。

1.镁的主要物理化学性质：熔点、沸点；在1300℃和1600℃下镁的

蒸汽压分别是多少？镁在钢铁⼯业中的主要⽤途？

答：纯镁银⽩⾊。Mg的熔点是650℃，沸点是1107℃。（了解性质）2、⽤于提取⾦属镁的主要镁矿类型；⼯业化炼镁的主

要⽅法；点解法炼镁主要材料。

答：（1）碳酸盐类：菱镁矿、⽩云⽯；氯化物类：光卤⽯、⽔氯镁⽯；氢氧化物类：⽔镁⽯；

硅酸盐类：蛇纹⽯

（2）炼镁主要⽅法：电解法、热还原法

（3）电解法炼镁主要原材料分为以下⼏类：以海⽔为原料、以⼤盐湖⽔为原料、以氯化镁卤⽔为原料；以海⽔和⽩云⽯为原

料；以天然菱镁矿为原料、以光卤⽯为原料。

3、可否在空⽓中直接加热得到不含结晶⽔的氯化镁，为什么？如何对氯化镁⽔合物脱⽔，有哪些⽅法？

答：（1）不能，直接加热会发⽣MgCl2·H20———MgO+2HCL（2）对氯化镁⽔合物脱⽔分为两个阶段：

第⼀阶段（⼀次脱⽔）在热空⽓中脱⽔，有四种⽅法：在多层炉和回转窑中脱⽔、在喷雾⼲燥塔内脱⽔、在沸腾炉内脱⽔、在

喷雾⼲燥塔和沸腾炉组合设备中脱⽔。

第⼆阶段（⼆次脱⽔）在HCL或CL2流下脱⽔，有两种⽅法：低结晶⽔氯化物在CL2流中熔融脱⽔、低结晶⽔氯化物在HCL流

中脱⽔4、写出光卤⽯的分⼦式，以光卤⽯为原料电解炼镁时电解质的主要

成分、电解温度，写出电极反应及总反应式。

答：光卤⽯MgCL·KCL·6H2O电解质的主要成分MgCL：5%—15%、KCL：70%——85%、NaCL：5%—15%电解温度680

—720℃。电极反应：阳极：2CL￣—2e=CL2

阴极：Mg2++2e=Mg总反应：2Mg=CL2+Mg

5、在硅热还原法⽣产⾦属镁的⼯艺中，如何降低反应温度？

答：⽤硅还原⽩云⽯：Si+2（CaO·MgO）=2Mg+2CaO·SiO2；以⽩云⽯为原料，还原起始温度降低600℃。

6、简述⽪江法炼镁的基本过程和基本原理，主要原料，基本反应式及总反应式，⼀般控制的⽣产温度。

答：基本过程和基本原理：⽩云⽯在1350℃回转窑内煅烧，还原剂硅铁从电弧炉中产⽣，往磨细的原料中添加质量分数为

2.5%的CaF2，经混合后压成坚实的团块，然后在温度为1200℃，真空度为13.3—133.3Pa的蒸馏罐内还原⽣成镁蒸汽，然后

冷凝得到固态镁。主要原料：⽩云⽯、硅铁基本反应式：2MgO+Si=2Mg+SiO22MgO+SiO2=2MgO·SiO2

2MgO·SiO2+2CaO=2MgO+2CaO·SiO2总反应式：2MgO+Si+2CaO=2Mg+2CaO·SiO2

⽣产温度：1200℃

7、⽪江法炼镁⼯艺中，采⽤哪些原料添加剂，其主要作⽤机理是什么？

答：添加剂有CaF2、MgF2或3NaF·AlF2

添加剂起到加速还原反应的作⽤：F、Cl离⼦半径接近，在还原中，炉料中氧化镁等氧化物表⾯的氧离⼦能部分被F离⼦置

换，从⽽使氧化物表层提⾼了反应能⼒。同时氟化物可能与SiO2相作⽤⽣成SiF4，加快硅在反应物得扩散速度。

8、⽪江法炼镁⼯艺中，硅铁中硅含量达到多少较合适？为什么硅含量低时硅铁的还原能⼒低？

答：硅铁中硅含量达到75%较合适。硅铁的还原能⼒是由其中硅的存在形式不同决定，硅铁中的硅有两种存在形式：⼀种是游

离态的⾃有硅、⼀种是与铁形成合⾦FeSi2、FeSi、Fe2Si3，合⾦太硅还原能⼒低于游离态硅。故硅含量低时，铁含量相对

⾼，形成合⾦量多，游离态的硅含量低，还原能⼒也低。

9、马格尼法炼镁⼯艺的主要原料是什么，反应温度多少，主要反应式？

答：主要原料：以铝⼟矿、⽩云⽯为原料，以硅铁为还原剂。反应温度1600—1700℃

主要反应式：2Si+2（CaO·MgO）+nAl2O3=2Mg+2CaO·SiO2·nAl2O3+Si—Fe

10、镁精炼的⼀般⽅法和精炼镁达到的纯度。

答:⼀般⽅法：溶剂法精炼、镁的升华精炼精炼镁达到的纯度：99.85%以上

11、镁锭的表⾯处理：络酸盐钝化、浸油及油纸包装、阳极氧化和有机膜包覆法等。

1、具有⼯业应⽤价值的的含钛矿物主要有哪两种，其中TiO2品味⼀般可达多少？

答：具有⼯业应⽤价值的含钛矿物主要有⾦红⽯、钛铁矿⾦红⽯精矿中TiO2品味可达96%，钛铁矿精矿中TiO2品味可达50-

60%

2、⽤钛铁精矿⼯业化⽣产钛的也进过程主要步骤？

（1）钛铁矿还原熔炼⽣产富钛矿料（2）氯化法分解钛料⽣产四氯化钛（3）粗四氯化钛提纯四氯化钛（4）还原四氯化钛制

取海绵⾦属钛（5）真空熔炼制取⾦属钛锭

3、写出⽤太铁料⽣产富钛料的主要反应⽅式、典型⼯艺及相关的反应温度范围。富钛料中TiO2⼀般科⼤多少？

答：(1)在⼤于1200°C时，FeTiO3+C==Fe+TiO2+CO，3TiO2+C==Ti3O5

在1270~1400°C时，3Ti3.O5+C==3Ti2O3+CO,

在1400~1600°C时，Ti2O3+C==2TiO+CO

(2)78%~96%

4、⽤钛精矿⽣产富钛料为什么可分为两个阶段进⾏？这两段各有什么特点？

答：主要是为了提⾼还原率和⽣产能⼒并降低能耗第⼀阶段：1300°C下故乡还原氯化铁，产⽣铁,第⼆阶段：升温⾄1600°C

以上，熔化炉料使铁和钛渣分离

5、在⽤钛铁精矿⽣产富钛料时，配碳量对熔炼过程有什么影响？富钛渣⼀些典型成分含量应控制在什么范围？

答：配碳量过低，氧化镁还原不完全，渣中FeO过⾼，钛渣品位不⾼

配碳量过⾼，氧化还原完全，渣中FeO过低，钛渣粘度增⼤，不利渣铁分离

控FeO在3%~5%之间

6、写出⽤富钛矿料⼯业化⽣产TiCl4的总反应式及⽣产中控制的反应温度。简述⽣产TiCl4的流态化氯化和熔盐氯化⼯艺及各

⾃的特点。答：(1)2Cl2+TiO2+C==TiCl4+CO2，T<1000K

2Cl2+TiO2+2C==TiCl4+2CO，T>1000K

(2)流态化氯化⼯艺：氯⽓从炉底进⼊⽓室，经筛板使⽓流均匀分布反应段的整个界⾯，将内装的炉料吹起呈悬浮状态，反应

⽓体产物从炉顶排出。

特点：反映在沸腾炉层中进⾏，传热、传质好，使⽣产强化；⽆需制团，操作过程简单，可连续⽣产；缺点是⽓流带出的粉尘

⼤；不适于含钙、镁⾼的物料。

(3)熔盐氯化⼯艺：将⼀定组成的混合盐放⼊熔盐氯化炉中熔化，加⼊富钛渣和焦炭，并通氯⽓氯化。

特点：传热好，操作连续化，⽣产能⼒⾼；可使⽤低浓度氯⽓，碳耗低；可⽤于处理含镁、钙⾼的原料；随氯化反应进⾏熔盐

组成变化，导致氯化反应不稳定，需定期更换电介质，所以费电解质量⼤，并难以回收利⽤；炉结构复杂，⾼温腐蚀严重，炉

寿命短。

7.为什么说含CaO、MgO⾼的富钛料不适合传统的流态化氯化⼯艺处理？通过采取那些⼯艺措施就能有效处理含CaO、MgO

⾼的富钛料？

答：CaO、MgO在流态化氯化下⽣成MgCl2，CaCl2呈熔融状态，易粘结物料，当MgCl2，CaCl2积累到⼀定程度后，便会破

坏正常的流态化，使流态化氯化作业⽆法进⾏。

可以采取：（1）在现⾏化氯化炉上改进⼯艺：提⾼炉温、增⼤配碳量、增⼤氯⽓流速、加⼤排量。（2）改进炉体结构，采

⽤⽆筛板流态化炉(3)采⽤熔盐氯化⼯艺

8.对富钛料氯化制得的粗四氯化钛液体中，通常含有哪些类型的杂质？去除各类杂质的理论依据是什么？

答：通常含有SiCl4、AlCl3、FeCl3、FeCl2、VoCl3、TiCl2、Cl2、HCl针对不悬浮固体杂质，采⽤固液分离⽅法去除。针

对⽓体杂质，在处理过程中随温度升⾼⽽去除。针对溶解在TiCl4中难分离杂质，根据沸点不同去除。余下的VOCl3、

Al2Cl6，再⽤化学⽅法去除

9.简述⽤钛铁精矿经硫酸法制备钛⽩粉的⼯艺步骤及其内容，并给出主要反应式

答：（1）酸分解⾬浸出：⼯艺：钛铁矿经磨碎后，在180-200℃下与浓硫酸作⽤，产物固化

FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2OFeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O(2)还原：为使铁尽可能的以

FeSO4*7H2O形式析出，⽣产中⽤铁屑将Fe3+还原Fe2+（3）分离：将溶液冷冻-3—5℃，使Fe2+以FeSO4*7H2O形式析

出，⽽钛

保留在液体中（4）⽔解：将除铁后溶液浓缩⾄200-400g/L，加热使钛离⼦⽔解TiOSO4+nH2o=Ti2(n-1)H2O+H2SO4(5)煅

烧：在850-950℃，在回转窑中煅烧⽔解产物，得到TiO2TiO2*xSO3*yH2O=TiO2+xSO3+yH2O

10.写出⽤TiCl4(氯化)氧化法⽣产钛⽩粉的反应式及主要⼯艺过程和相应的反应温度。

答：在1000-2000℃，TiCl4+O2=TiO2+2Cl2⾸先预热TiCl4和O2，此反应仍需向体系补充热量，加热⽅式分为内热法和外热

法，⽣产出钛⽩粉产品后处理与浓硫酸相同。

11.写出使⽤TiO2知道电解制取⾦属钛的阴极、阳极的总的反应，并指出使⽤的熔盐种类。

答：阴极：TiO2+4e-=Ti+2O2-阳极：2O2--4e=O2总反应：TiO2=Ti+O2使⽤的熔盐是融融CaCl2

1.什么是中国提钒的主要矿物原料，其中的V2O5⼀般品位是多少？

答：我国提钒的主要矿物原料有钒钛磁铁矿、含钒炭质页岩、钒磷酸盐、含钒铝⼟矿。V2O5的⼀般品味是0.2-1.1%

2.简述⽤钒钛磁铁矿纸杯钒渣的主要⼯艺步骤，以及钒渣钠化焙烧的⽬的及主要⼯艺过程，并写出这些⼯艺过程中相应的反应

式。

答：（1）钒钛磁铁矿经焙烧进⼊⾼炉炼铁，82-83%的钒被还原溶于铁⽔中

2O3+4CO=3Fe+4CO2FeO.V2O3+4CO=Fe+2V+4CO2将含钒铁⽔吹炼，钒被氧化进⼊炉渣，获得钒渣

4V+3O2=2V2O32Fe+O2=2FeOFeO+V2O3=FeO.V2O3

[C]+[V]+[O]=(V2O3)+CO

(2)焙烧的⽬的：因钒渣中的钒主要存在于钒尖晶⽯FeO.V2O3，通过焙烧使钒尖晶⽯分解并转化为可溶于⽔的钒酸钠，便于

提钒.主要⼯艺过程：将磨细的钒渣加⼊附加剂，在较⾼温度下焙烧，转化为钒酸钠

4FeO.V2O3+4Na2CO3+5O2=8NaVO3+2Fe2O3+4CO2

4FeO.V2O3+4Na2SO3+5O2=8NaVO3+2Fe2O3+4SO2

4FeO.V2O3+8NaCl+5O2+4H2O=8NaVO3+2Fe2O3+8HCl

3.简述从泛酸钠溶液经⽔解沉淀等环节制取红饼⼯艺过程，并写出⽔解沉淀的主要反应式。

答：往钒酸钠浸出液中加酸，调节PH到⼀定值，在加热和搅拌下析出V2O5，过滤后得到的滤饼称为红饼。2NaVO3+3H

2SO4=V2O5.2H2SO4+Na2SO4+H2O

V2O5.2H2SO4+XH2O=2O+2H2SO4

4.含⾼钙的钒渣或经氧化钙化焙烧的含钒原料能采⽤⽔浸⽅法将钒酸根浸出到液相中吗？简述相应的处理⽅法及基本反应式。

不能，因为可以采⽤碱溶液浸出，碱溶液主要为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵或碳酸氢铵的⽔溶液，浸出过程：Ca(VO3)2+CO

32-=CaCO3↓+2VO3-Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2+H2O

5.钒的铵盐沉淀基本原理及其优点？

基本原理：V2O5.2H2SO4⽔解沉淀时往往因Na+存在⽽影响产品

V2O5纯度，如果往溶液中加⼊铵盐，因NH4+与⼗⼆钒酸根离⼦结合⼒⼤于Na+，可以把钒酸根离⼦置换出来⽣成多钒酸

铵盐或偏钒酸铵盐。多钒酸铵盐或偏钒酸铵盐在450-5500C煅烧分解得到纯度较⾼的V2O5优点：提⾼产品V2O5纯度

1.锌的物理特性及锌的主要⽤途有哪些？

答：锌是⽩⽽略带蓝灰⾊⾦属，常温下⽐重7.133，锌有三种结晶状态：α-Zn,β-Zn,γ-Zn,液态锌的蒸⽓压随温度升⾼⽽迅速

增⼤。熔融的锌能与铁形成化合物，使钢免受腐蚀，故锌最⼤的⽤途是⽤于镀锌⼯业

2.硫化锌氧化焙烧产物主要有哪⼏种？影响这些产物稳定存在的因素有那些？

答：硫化锌氧化物焙烧产物主要有：ZnSO4，ZnO.2ZnSO4，ZnO焙烧温度⼀定时，锌的存在形式取决于SO2，O2的分压

⽓相组成⼀定时，改变焙烧温度，也可以改变焙烧产物

3.简述⽕法炼锌的基本原理及写出主要反应式。

还原过程如下：CO+ZnO=Zn(g)+CO2C+CO2=2CO总反应：ZnO+C=Zn(g)+CO

ZnO被还原⾦锌，需要⼤量热，补充热量有两种⽅式，⼀种蒸馏法炼锌采⽤的间接加热法，⼀种是⿎风炉法采⽤的直接加热

法4湿法炼锌的主要⼯序？采⽤什么⽅法和在什么条件下能有效地浸出锌焙砂中的铁酸锌？

答：主要⼯序有（1）锌焙砂的浸出（2）浸出液的净化（3）硫

酸锌溶液电解

在含铅和银低的原料下，采⽤铁酸锌浸出和沉铁相结合⽅法，可以有效浸出锌焙砂中的铁酸锌2O3+12H2SO

4=3ZnSO4+3Fe2(SO4)3+12H2O

3Fe2(SO4)3+xNa2SO4+(14-2x)H2O=2NaX(H3O)(1-X)[Fe3(SO4)2(OH)6]+(5+x)H2SO4