冶金原理复习第一部分基本知识一、金属矿按金属存在的化学状态分为自然矿石、硫化矿石、氧化矿石和混合矿石四类。

二、通常，人们习惯将冶金方法进行粗略划分，划分为两大类：火法冶金、湿法冶金。

冶金方法进行细致划分，可分为三大类：火法冶金、湿法冶金、电冶金。

三、火法冶金生产中常见的单元过程有原料准备（破碎、磨制、筛分、配料等）、原料炼前处理（干燥、煅烧、焙烧、烧结、造球或制球团）、熔炼（氧化、还原、造锍、卤化等）、吹炼、蒸馏、熔盐电解、火法精炼等过程。

四、金属如何分类？现代工业上习惯把金属分为黑色金属和有色金属两大类，铁、铬、锰三种金属属于黑色金属，其余的金属属于有色金属。

有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属和稀有金属四类。

五、什么是湿法冶金？在低温下（一般低于１００℃，现代湿法冶金温度可达３００℃）用熔剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，通过液固分离等制得含金属的净化液，然后再从净化液中将金属提取和分离出来。

六、矿物是地壳中具有固定化学组成和物理性质的天然化合物或自然元素。

４七、脉石是矿石中的无用矿物。

八、精矿是经过选矿处理而获得的、高品位的矿石叫做精矿。

九、什么是火法冶金？１０是指矿石（或精矿）经预备处理、熔炼和精炼等冶金过程，在高温下发生一系列物理化学变化，使其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程。

十、电冶金是利用电能来提取精炼金属的方法。

按电能转换形式不同可分为两类：电热冶金和电化冶金。

十一、电化冶金是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。

电化冶金分为水溶液电化冶金和熔盐电化冶金两类。

十二、熔盐电化冶金（也称熔盐电解）是在高温熔融体中进行电化作用，使金属从含金属盐类的熔体中析出的冶金（如铝电解）。

十三、湿法冶金生产中常见的单元过程有原料准备（破碎、磨制、筛分、配料等）、原料预处理（干燥、煅烧、焙烧）、浸出或溶出、净化、沉降、浓缩、过滤、洗涤、水溶液电解或水溶液电解沉积等过程。

十四、火法冶金具有生产率高、流程短、设备简单及投资省的优点，但有不利于处理成分结构复杂的矿石或贫矿的缺点。

第二部分 分解生成一、看图4—l 分解压－温度关系图说明下列问题1、反应A+B （气）==AB 的分解压－温度平衡曲线将该图划分成几个区域，区域名叫什么？I 区：化合物生成区（化合物稳定区）Ⅱ区：化合物分解区（化合物不稳定区）图4—1 化合物分解压与温度关系图2、当反应的温度、实际分压*B p ，位于曲线上时，反应的实际分压*B p 与平衡分压分解p 那个大？反应是平衡还是正向还是逆向进行？实际分压*B p ＝平衡分压分解p ，反应达到平衡。

3、当反应的温度、实际分压*B p ，位于曲线上方的I 区时，反应的实际分压*B p 与平衡分压分解p 那个大？反应是平衡还是正向还是逆向进行？实际分压*B p 大于平衡分压分解p ，反应正向进行。

4、当反应的温度、实际分压*B p ，位于曲线下方的II 区时，反应的实际分压*B p 与平衡分压分解p 那个大？反应是平衡还是正向还是逆向进行？实际分压B p 小于平衡分压分解p ，反应逆向进行。

二、化合物的化学沸腾温度是化合物AB 的分解压分解p 达到体系总压力所需的温度。

第三部分 硫化物焙烧 一、硫根据焙烧目的不同，硫化物的焙烧可分成三种类型：氧化还原焙烧、氧化焙烧(又称死烧)、硫酸化焙烧。

二、用图5-3分析温度对焙烧产物的影响。

图5-3不同温度下Fe —S —O 系示意图由图5-3分析可见，1、对铁的硫化物焙烧时，温度不同，图5-3平衡图中各种物质稳定区的大小不一样，说明温度对焙烧产物有影响。

2、在工业焙烧气氛下焙烧，要获得焙烧产物Fe2SO4，则需要控制较低的焙烧温度，应低于525C ；3、在工业焙烧气氛下焙烧，要获得焙烧产物Fe2O3，则需要控制较高的焙烧温度，应高于727C 。

第四部分 还原熔炼一、什么是还原熔炼？是用（与氧亲和力非常强的）还原剂（C 、CO 、H 2、K ）,夺取除去金属氧化物中的氧而获得金属的熔炼。

二、看图6—3）说明下列问题。

2H 2＋O 2 ＝＝ 2H 2O （ｇ） （I ）2CO ＋O 2 ＝＝ 2CO 2， （II ）图6--3 反应（I ）、（II ）的O ∆m r G —T 关系图（１）两反应直线交点温度为1083K ，在此温度下CO 、H 2与氧的亲和力哪个大？（亲和力相同）（２）在温度＜1083K 的条件下，O ∆mI r G ＜O ∆mII r G ，CO 、H 2和氧的亲和力哪个大？ CO 、H 2的还原能力哪个强？（ＣＯ强）（３）在温度＞1083K 的条件下，O ∆mI r G ＞O ∆mII r G ，CO 、H 2和氧的亲和力哪个大？ CO 、H 2的还原能力哪个强？（ H 2强）三、看图6-5说明下列问题。

图6—5 CO 还原氧化铁的平衡图（１）四条曲线把图面划分为那几个稳定存在区域？（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＦｅＯ、Ｆｅ）（２）当气相实际的）（CO ϕ高于一定温度某曲线的平）（CO ϕ时，该曲线所代表的还原反应是正向进行还是逆向进行？(正向)（３）当气相实际的）（CO ϕ低于一定温度某曲线的平）（CO ϕ时，该曲线所代表的还原反应是正向进行还是逆向进行？（逆向）四、常用的还原剂主要有C 、CO 、H 2 三种。

五、钢铁生产过程可分为炼铁、炼钢、轧钢三个过程。

六、炼钢时向金属液（熔池）供氧的方式有直接供氧，即吹入氧气、间接供氧，即加入铁矿石两种。

七、看图6―2说明下列问题。

2MnO+2C=2Mn+2CO （ａ）2C+O 2==2CO （ｂ）2Mn+O 2==2MnO（ｃ）图６－２ 反应（a ）、（b ）、（c ）的 m r G ∆－T 平衡图（１）反应（ｂ）与（ｃ）直线的交点温度T 交为1705K 。

T 交称为反应（ａ）的 转化温度 。

它是MnO 被C 还原的 最低温度；是CO 被Mn 还原的 最高 温度。

（２）当温度为T 交时，反应（ａ）的 4m r G ∆＝0，反应（ａ）达到 平衡 ；（３）当温度＞T 交时，反应（ａ）的 4m r G ∆＜0，反应（ａ） 正向进行，MnO 将被C 还原；（４）当温度＜T 交时，反应（ａ）的 4m r G ∆＞0，反应（ａ） 逆向进行，Mn 将被CO 氧化。

八、根据固体碳的燃烧反应回答问题C ＋O 2＝＝CO 2 [碳的完全燃烧反应] （1）2C ＋O 2＝＝2CO [碳的不完全燃烧反应] （2）1、上述两个反应叫什么燃烧反应？２2、在高温（＞900℃）条件下，主要进行哪个反应？２在低温下，主要是进行哪个反应？２九、写出铁氧化物逐级分解的顺序，以及用CO 还原铁氧化物的逐级还原反应。

１、铁氧化物逐级分解顺序：由高价氧化物逐级向低价氧化物分解转化：t ＞570℃时 Fe ₂O ₃→Fe ₃O ₄→FeO →Fet ＜570℃时 Fe ₂O ₃→Fe ₃O ₄→Fe （FeO 在<570℃时不稳定，分解成Fe ₃O ₄和Fe 。

）２、铁氧化物的还原顺序１０与分解顺序相同，从高价氧化物逐级还原成低价氧化物，最后获得金属：t ＞570℃ 3F e2O 3＋CO ＝＝2Fe 3O 4＋CO 2 （1）Fe 3O 4＋CO ＝＝3FeO ＋CO 2 （2）FeO ＋CO ＝＝Fe ＋CO 2 （3）t ＜570℃ 3F e2O 3+CO ＝＝2Fe 3O 4+CO 2 （1）14 Fe 3O 4＋CO ＝＝ 34Fe ＋CO 2 （4） 十、看图6-10说明下列问题。

1、分为哪几个铁氧化物稳定存在区域？2、当体系达到平衡时，a 点温度（1010K ）以上最终稳定相是 Ｆｅ。

因为体系的）（CO ϕ高于各级氧化铁间接还原反应的平％）（CO ϕ，将发生Fe 2O 3→Fe 3O 4→Fe x O →Fe 的转变。

3、当体系达到平衡时，在ab 点间温度内的最终稳定相是ＦｅＯ。

因为体系的）（CO ϕ仅高于Fe 3O 4间接还原反应（2）的平）（CO ϕ，而低于Fe x O 间接还原的反应（3）的平）（CO ϕ，故将发生生Fe 2O 3→Fe 3O 4→Fe x O 及Fe →Fe x O 的转变。

4、当体系达到平衡时，在b 点温度以下的稳定相是Fe 3O 4 。

因为体系的）（CO ϕ低于间接还原反应（3）及（2）的平）（CO ϕ，将发生Fe 2O 3→Fe 3O 4及Fe →Fe x O →Fe 3O 4的转变。

图6-10 铁氧化物直接还原平衡图１１、根据铁氧化物的直接还原平衡图说明下列问题。

1）当体系达到平衡时，a 点温度（1010K ）以上最终稳定相是 Ｆｅ。

2）当体系达到平衡时，在ab 点间温度内的最终稳定相是ＦｅＯ。

3）当体系达到平衡时，在b 点温度以下的稳定相是Fe 3O 4。

图１ 铁氧化物直接还原平衡图第五部分氧化熔炼一、钢与生铁有何区别？为什么？钢和生铁都是铁碳合金，它们的区别在于：一是成分不同，二是综合性能和用途不同。

钢和生铁最根本的区别是含碳量不同，一般钢中w（C%）＜2%，而生铁中w（C%）＞2%.，钢中的硅锰硫磷含量较少，而生铁较多。

钢的综合性能好、用途多，而生铁的综合性能差、用途少。

因为钢与生铁碳含量的差别，也因其它元素的种类及其含量不同，引起铁碳合金所处的状态和结构的变化，从而使钢与生铁具有不同的性能和用途。

量变引起质变，含碳量增加到一定程度后就会引起合金质的变化，所以含碳量多少是区别钢和铁的主要标准。

第六部分造锍熔炼用硫化铜精矿生产粗铜，为什么要采用造锍熔炼和熔锍吹炼？由于硫化铜矿（如CuFeS2黄铜矿)一般都是含硫化铁较多的矿物，加之随着资源的不断开发利用，矿石品位变得愈来愈低，其精矿品位有的低到含铜只有10%左右，而含铁量可高达30%以上，如果采用只经过一次熔炼提取金属铜的方法，必然会产生大量含铜高的炉渣，造成铜的大量损失。

因此，为了尽量避免铜的损失，提高铜的回收率，工业实践先要经过富集熔炼——造锍熔炼，使铜与一部分铁及其它脉石等分离。

然后，再通过吹炼进一步脱出熔鋶中的S和Fe，达到产出粗铜的目的；粗铜再进行电解就可获得最终产品电解铜。

11图 12-1 水的电位－pH 图 a-Au 3+/Au;b-Fe 3+/Fe 2+； 第七部分 水溶液的稳定性与电位pH 图一、看图12-1说明下列问题1、图中直线○a○b -pH 图分成三个区域。

2、区域Ⅲ是水的不稳定区。

位于区域Ⅲ中的物质，是电极电位低于氢电极电位的还原剂（例如Zn ）。

这些还原剂在酸性溶液中能使氢离子还原而析出氢气。

3、区域Ⅰ是水的不稳定区。

位于区域Ⅰ中的物质，是电极电位高于氧电极电位的氧化剂，会使水分解而析出氧气。