昆明理工大学试卷（ A ）冶金与能源工程学院冶金工程专业2010级考试时间: 2012.6.15命题教师:为亮、强华、旭、晓源、漆鑫、黄帮福考试科目: 普通冶金学生: 学号:1专业级，学生: 学号:昆明理工大学试卷（ B ）冶金与能源工程学院冶金工程专业2010级考试时间: 2012.6.15命题教师:为亮、强华、旭、晓源、漆鑫、黄帮福考试科目: 普通冶金学生: 学号:1专业级，学生: 学号:参考答案及答题题点A卷一、有色冶金部分1、填空题（每空1分，共25分）（1）造锍熔炼、铜锍吹炼、粗铜火法精炼、（阳极铜）电解精炼（2）炉料有相当数量的硫来形成铜锍、炉渣含二氧化硅接近饱和、铜锍和炉渣（3）硫酸、硫酸锌、Zn2++2e=Zn、2H2O-4e=O2+4H+（4）硫化亚锡(SnS)、黄铁矿、硫化亚锡(SnS)、氧化亚锡(SnO)（5）黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法（6）拜耳法、烧结法、联合法、拜耳法（7）阳极效应、槽电压急剧升高、许多微小的电弧3、简答题（每小题5分，共25分）（1）镍锍吹炼过程与铜锍吹炼过程有何不同？镍锍（或低镍锍）吹炼是使其中的FeS氧化和造渣，除去铁和部分硫，产出主要由Ni3S2和CuS2组成并富集了贵金属的高镍(铜)锍。
镍锍吹炼转炉和铜锍吹炼转炉完全相同，但是镍锍吹炼过程与铜锍吹炼过程则不相同，它只有吹炼造渣过程，即：2Fe + O2 + SiO2＝2FeO·SiO22FeS + 3O2 + SiO2＝2FeO·SiO2 + 2SO2吹炼直到产出高镍锍为止，而没有造金属过程，因为在镍锍吹炼条件下，反应：Ni3S2 + 4NiO ＝7Ni + 2SO2要在1773K的高温才能进行，而反应产出的镍和NiO的熔点远高于空气吹炼所能达到的温度(1623K)。
（2）简述烟化炉烟化法处理炼铅炉渣的基本原理。
烟化法处理炼铅炉渣是把粉煤与空气或天然气与空气的混合物吹入烟化炉的熔融炉渣，使炉渣中的锌化合物还原为金属锌挥发进人气相，气相中的Zn在烟化炉的上部空间或烟道系统再被氧化，最后成为ZnO被捕集于收尘设备中。
同时，Pb、In、Sn、Cd、Ge等也挥发，并随ZnO一起被收尘器收集。
（3）简述海绵钛的生产方法。
目前，生产实践中采用金属热还原法生产海绵钛，即以活性很大的镁或钠作还原剂，将提纯后的精TiCl4还原成金属钛，此法得到的产品外观呈海绵状，工业上称为海绵钛。
镁热还原法生产海绵钛又称克劳尔法，钠热还原法生产海绵钛又称亨特法。
（4）简述锡精矿还原熔炼炼的基本过程。
还原熔炼是生产锡的唯一方法，主要由炼前处理、还原熔炼、炉渣熔炼和粗锡精炼等组成。
锡还原熔炼的特点是分两段进行，第一段是熔炼精矿，在比较弱的还原气氛和适当的温度条件下还原产出比较纯的粗锡（含Fe＜l %），同时得到富含锡的炉渣，称为富渣，这是一次熔炼；第二段熔炼富渣，在高温、强还原条件下加人石灰石等熔剂还原产出硬头（铁和锡的合金）和贫渣，又称二次熔炼，得到的硬头返回一次熔炼。
这就是传统的两段熔炼法。
它可以保证得到比较纯的粗锡，同时又具有较高的回收率，但不可避免的有一部分锡和铁在流程中循环。
（5）简述稀有金属的分类（要求每类至少列出2种代表性金属）。
根据金属的密度、熔点、分布及其他物理化学特性，稀有金属在工业上又可分为：①稀有轻金属：包括锂、铷、铯、铍。
②难熔稀有金属：包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、钼、钨、铼。
③稀散金属：包括镓、铟、铊、锗、硒、碲。
④稀土金属：包括钪、钇及镧系元素。
⑤放射性稀有金属：包括天然存在的钫、镭、钋和锕系元素中的锕、钍、镤、铀以及人工制造的锝、钷、锕系其它元素和周期表中104至109号元素。
二、钢铁冶金部分4、简答题（每小题6分，共30分）（1）简述焦炭在高炉中的主要作用。
它作为高炉热量的主要来源（~80%），其它为热风提供；(2分)它提供了还原剂C、CO；它还作为料柱骨架，保证了高炉的透气性、透液性；(2分)出此以外，它还是生铁渗碳的碳源。
(2分)（2）高炉有效容积利用系数和冶炼强度的计算公式是什么？1) 利用系数: ηu =P / V u，t/m3.d (2分)P—高炉昼夜合格产铁产量，t/d；(1分)V u—高炉有效容积，m3。
(1分)2) 冶炼强度: I=Q/V u，t/m3.d (1分)Q—昼夜焦炭消耗量，t/d (1分)（3）简述炼钢的基本任务。
1) 去除多余元素和有害杂质（碳、磷、硫）；(2分)2) 去除有害气体（氧、氮、氢）和夹杂；(2分)3)调整钢液成分和温度。
(2分)（4）按额定功率分，电弧炉分为哪几类？100~200kV A/t，低功率电弧炉；(1分)200~400kV A/t，中等功率电弧炉；(1分)400~700kV A/t，高功率电弧炉；(1分)700~1000kV A/t，超高功率（UHP)电弧炉；(2分)>1000kV A/t，超超高功率（SUHP)电弧炉.。
(1分)（5）简述连铸中间包的作用。
中间包的作用主要有以下五点：分流作用；(1分) 连浇作用；(1分) 稳压作用；(1分) 它是优良的钢水净化器；(2分) 他还是钢水的调温容器。
(1分)5、问答题（每小题10分，共20分）（1）请阐述真空循环脱气（RH）设备的工作原理。
RH的工艺原理为：当真空室的上升管和下降管插入钢液中后，真空室抽真空，吹入的Ar形成向上流动的气泡，随上升管的钢液进入真空室。
(3分)气泡在真空室下突然膨胀，使钢液溅成极细微粒呈喷泉状，增加了钢液与真空接触面积，使钢液充分脱气。
(5分)脱气后的钢液汇集在真空室底部，在密度差的作用下不断地从下降管回到钢包中。
如此循环多次，达到精炼钢液的目的。
(2分)（2）磷在钢中有什么危害？请简述脱磷的适宜条件。
磷使钢的塑性、韧性降低，尤其是低温时韧性降低得最厉害，也就是会引起钢的“冷脆”，因此除了特殊的钢种，一般情况下要求脱磷。
（4分）1) 从脱磷反应式可以看出，只有提高（FeO）的浓度，降低(4CaO•P2O5)浓度，反应才能打破平衡，向正反应方向进行，终点[P]才会降低，因此高氧势对脱磷有利。
（2分）2) 提高碱度可增加（CaO）的有效浓度，有利于提高脱磷效率，但过多的石灰，渣化不好，影响炉渣的流动性，对脱磷反而不利，因此要保持较高的碱度。
（2分）3) 由于脱磷反应是强放热反应，因而炉温过高，反应则向逆反应方向进行，钢中磷不仅不能降低，反而会产生回磷，若炉温过低，不利于渣化，也阻碍脱磷反应的进行，因此炉温较低有利于脱磷反应的发生。
（2分）B卷一、有色冶金部分1、填空题(每空1分，共25分)（1）现代工业上习惯把金属分为黑色金属和有色金属两大类。
（2）铜锍吹炼过程分为造渣期和造铜期这两个作业周期。
（3）羰基法生产镍是基于一氧化碳（CO）能与镍反应生成气态羰基镍[Ni(CO)4] 。
（4）在镍的火法冶金流程中采用缓冷和磨浮两道作业，可将高镍(铜)锍中的镍与铜进行分离。
（5）锌的电解沉积是将净化后的硫酸锌溶液(新液)与一定比例的电解废液混合，连续不断地从电解槽的进液端流入电解槽，用铅银合金板作阳极，以铝板作阴极，当电解槽通过直流电时，在阴极上析出金属锌，阳极主要反应为2H2O –4e = O2 + 4H+。
（6）在碱石灰烧结法生产氧化铝的工艺中，将铝土矿与一定量的打、石灰配成炉料进行烧结，目的是使氧化硅变成原硅酸钙；使氧化铝变成铝酸钠。
（7）氧化铝熔融盐电解采用的电解质是冰晶石，氧化铝在电解质中分解，在直流电作用下依靠电流的焦耳热维持电解温度1223~1243 K。
电解产物，在阴极上是液体铝；在阳极上是氧。
（8）粗锡火法精炼脱除铅、铋通常采用结晶分离机设备，铅以焊锡形态脱除。
（9）粗铅火法精炼除铜可以采用熔析和加硫两种方法。
（10）四氯化钛是金属钛及钛白生产的重要中间产品，它是以富钛物料（高钛渣、金红石、人造金红石等）为原料，经氯化、冷凝分离、精制等过程而制得。
2、简答题（每小题5分，共25分）（1）简述硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理利用铜对硫的亲合力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲合力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下进行熔炼，产出两种互不相溶的液相（熔锍和熔渣）。
（2）简述铅的电解精炼过程铅电解精炼以硅氟酸和硅氟酸铅的水溶液作电解液，用粗铅或经火法精炼初步除Cu、As、Sn 的铅作阳极，纯铅作阴极进行电解提纯。
阴极主要反应为：Pb2+ + 2e = Pb阳极主要反应为：Pb－2e = Pb2+（3）简述硫化锌精矿的传统湿法炼锌过程其过程可分为焙烧、浸出、净化、电解和熔铸五个阶段，以稀硫酸为溶剂溶解含锌物料中的锌，得到硫酸锌溶液，再对此溶液进行净化，然后从硫酸锌溶液中电解析出锌，电解析出的锌再熔铸成锭。
（4）简述锡炉渣烟化处理的过程原理烟化炉硫化挥发的原理，主要是根据硫化亚锡有很大的蒸气压力，在液态炉渣中吹入粉煤空气混合物和加硫化剂，由于发生化学作用并强烈搅拌，使锡成为硫化亚锡挥发，部分锡成氧化亚锡挥发，最后都以SnO2烟尘形式被收集，烟尘返回一次熔炼。
（5）简述钛渣生产的原理在钛铁矿精矿高温还原熔炼过程中，控制还原剂碳量，可使铁的氧化物被优先还原成金属铁，钛的氧化物不易还原而进入炉渣。
利用生铁与钛渣的密度差别，使铁与钛氧化物分离，分别产出生铁和钛渣。
二、钢铁冶金部分3、简答题（每小题6分，共30分）（1）带式抽风烧结机的料层有哪些？答：从上到下：烧结矿层(1分)、燃烧层(1分)、预热层(1分)、干燥层(1分)、过湿层/湿料层(1分)和铺底料层(1分)（2）简述工业上常用的铁水预处理脱硫剂和脱硫方法。
答：脱硫剂：石灰(CaO) (1分)、电石(CaC2) (1分)、金属镁(Mg) (1分)和以它们为基础的复合脱硫剂(1分)脱硫方法：KR法(1分)、喷吹法(1分)（3）传统电弧炉氧化法冶炼过程可分为哪几个阶段？答：补炉(1分)、装料(1分)、熔化期(1分)、氧化期(1分)、还原期(1分)和出钢(1分) （4）什么是炉外精炼？炉外精炼的基本手段有哪些？答：炉外精炼是将常规炼钢炉完成的精炼任务，如去除杂质(包括不需要的元素、气体和杂质)、成分和温度的调整和均匀化等任务，部分或全部移到钢包或其它容器中进行的二次冶炼方法。
(1分)基本手段包括：渣洗(1分)、真空(1分)、搅拌(1分)、加热(1分)、喷吹(1分)（5）连铸机按铸坯运行轨迹可分为哪几种类型？答：立式连铸机(1分)、立弯式连铸机(1分)、直结晶器弧形连铸机(1分)、弧形连铸机(1分)、椭圆形连铸机(1分)、水平式连铸机(1分)4、问答题（每小题10分，共20分）（1）画出高炉型示意图并阐述高炉冶炼原理。
答：从上到下：炉喉(1分)、炉身(1分)、炉腰(1分)、炉腹(1分)、炉缸(1分)画出图(1分)高炉冶炼原理：鼓入的热风在风口区域与焦炭和煤粉燃烧产生高温煤气(1分)，高温煤气在向高炉上部流动过程中将氧化铁还原成金属铁(1分)，使铁矿石实现Fe-O分离(0.5分)；煤气携带的热量将铁和渣熔化并过热(1分)，实现铁与渣的分离(0.5分)。