重庆大学有色冶金作业答案(2)

2019-04-21 09:48

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+SiO2 2MgO+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离子臵换,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

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


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