冶金设备复习题

1. 离心泵的安装高度与什么因素有关？

吸入管路的直径、长度、弯头数量、截止阀

2. 影响浸出速度的因素:

粒度、温度、浸出剂浓度、矿物的离解程度和固体产物层。

浸出速度随矿石粒度减小而增加；

浸出过程受搅拌速度控制；

浸出速度随温度升高而加快；

浸出速度随浸出剂浓度的增加而加快；

浸出速度随矿浆密度减少而增加；

浸出速度受到浸出产物影响。

3. 影响离子交换扩散速度的因素：

1.树脂的交联度越大，网孔越小，则扩散越慢。

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. 2.树脂颗粒越小，由于扩散距离缩短和液膜扩散的表面积增大，使扩散速度越快。

3.溶液离子浓度是影响扩散速度的重要因素，浓度越大，扩散速度越快。

4.提高水温能使离子的动能增加，水的粘度减小，液膜变薄，这些都有利于离子扩散。

5.交换过程中的搅拌或流速提高，使液膜变薄，能加快液膜扩散，但不影响孔扩散。

6.被交换离子的电荷数和水合离子的半径越大，孔扩散速度越慢。

4. 干燥速率与哪些因素有关？

自身性质、物料的含水特性、干燥条件、干燥的操作水平和临界湿度

5.影响沉降速度的因素：干扰沉降、端效应、分子运动、颗粒形状的影响、连续介质运动

6.影响悬浮液沉降分离的的因素：温度、浓度、密度、粒度、悬浮液特性

7.颗粒扩散为控制步骤时的影响因素：树脂颗粒的大小、树脂的性质、温度、交换离子的性质

炉子结构

1.高炉本体：炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉

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. 2.高炉结构：高炉本体、装料、上料、送风、煤气除尘、铁渣处理、喷吹系统

3.鼓风炉由炉基、炉底、炉缸、炉身、炉顶、支架、鼓风系统、水冷或汽化冷却系统、放出熔体装置和前床等部分组成。

4.瓦纽柯夫炉分为熔炼室、铜锍室和渣池三个部分。

5.奥斯麦特炉与艾萨炉的基本结构：炉壳、炉衬、炉底、炉墙、炉顶、喷、喷夹持架及升降装置、加料装置、上升烟道及产品放出口。

1. 离心泵的性能参数：流量、扬程、有效功率和效率

散料输送设备

1. 有色金属散料的特点：

（1） 粒度大小不一，有大块，有粉料

（2） 含水围广，有的是浓泥浆，有的不含水

（3） 黏度大（如烟尘或浓泥）

（4） 温度较高（如烧结块温度高于400℃）

2. 冶金散料输送的特点：

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. （1） 输送、给料的设备类型多，输送线路复杂

（2） 高温燃料及时输送

（3） 必须避免环境污染和保证操作人员的身体健康

3. 冶金散料输送设备的选择：有色金属冶金块状散料采用机械输送，而粉状散料则采用皮带输送和气力输送。

4. 气力输送：

（1） 按气源的动力学特点：吸气输送和压气输送

（2） 按气流中固体颗粒的浓度：稀相输送、浓相输送、超浓相输送。（后两者是气力输送的最好方式）

浓相输送（靠静压力输送）

超浓相输送：继皮带输送、稀相输送、斜槽输送后发展起来的一项粉体输送技术

液体输送设备

1.离心泵的主要性能参数：流量、扬程、有效功率、效率

2.“气缚”：由于空气密度很小，所产生的离心力很小。此时，在吸入口处形成的真空不足以将液体吸入泵。虽启动离心泵，但不能输送液体。

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. 3.“气蚀”：当气泡在金属表面附近凝聚而破裂时，液体质点如同无数小弹头连续打击在金属表面，在压力很大，频率很高的连续冲撞下，叶轮很快就被冲蚀成蜂窝状或海绵状。（降低安装高度）

4.压缩机：膨胀——吸气——压缩——排气

混合与搅拌设备

1. 搅拌与混合的目的：

2. (1)制备均匀混合物：如调和、乳化、固体悬浮、捏合以及固体混合；

3. (2)促进传质：如萃取、溶解、结晶、气体吸收等；

4. (3)促进传热：搅拌槽加热或冷却。

5. 搅拌方式及原理：

（1） 气体：气体喷响或喷入熔池造成金属液的运动，形成金属液环流

（2） 机械：通过浸入到液体中旋转的搅拌器来实现液体的循环流动，均匀混合，反应速度的加快以及反应效率的提高。

（3） 电磁搅拌：一个载流的导体处于磁场中，就受到电磁力的作用而发生运动。

6. 浸出：化学、物理浸出

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. （1） 浸出过程因素：①反应速率 ②试剂消耗 ③固液分离 ④能耗

（2） 浸出速度因素：粒度、温度、浸出剂浓度、矿物的离解度、固体产物层

7. 浸出方法：（1）使用的浸出剂：酸法、碱法、水浸、细菌浸出

（3） 按固液相接触方式：渗滤浸出、拌酸熟化、流态化、搅拌

（4） 按工作压力：高压、常压

5. 流型：（1）切向流（平行流）：垂直方向混合效果不好

（2）轴向流：与搅拌轴平行方向流动

（3）径向流：延半径方向运动，然后向上、向下输送

6.气体搅拌装置：帕秋卡槽（矿浆搅拌槽）

固液分离设备

1. 固体颗粒的物理性质：颗粒大小、颗粒形状、颗粒密度与堆密度

2. 球形度：与该颗粒等积的球体表面积与该物质的表面积之比

3. 絮凝剂：无机、天然有机高分子、合成有机高分子、生物絮凝剂

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. 4. 悬浮液的分离：（1）沉降分离：颗粒相对于流体运动的过程。（目的：浓缩。澄清）

（2）过滤：流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程。

（3）离心分离

5.影响沉降速度的因素：干扰沉降、端效应、分子运动、颗粒形状的影响、连续介质运动

6.影响悬浮液沉降分离的因素：温度、浓度、密度、粒度、悬浮液特性

7.过滤：重力、加压、真空、离心过滤

8.滤饼：过滤的阻力主要取决于滤饼的厚度及其特性

9.助滤剂：减少可压缩滤饼的流动阻力

萃取与离子交换设备

1. 萃取的基本参数：相比R、萃取因素e、萃取率q、分离系数βA/B（数值越大或越小，两溶质越容易分离）

2. 交联度：交联剂与单体质量比的百分数（数值越大，扩散越慢）

3. 离子交换树脂：由高聚物骨架和联结在骨架上的可交换基组成

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. 4. 离子交换产品的型号由3位阿拉伯数字组成，第一位代表产品的分类；二位代表骨架的差异；三位为顺序号，用于区别基因、交联剂的差异

蒸发和结晶设备

1. 单效蒸发：若将蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作

2. 多效蒸发：将第二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热

并流（顺流）、逆流、平流、错流（混流）加料法

3. 结晶：从溶液、蒸汽或熔融物质中析出晶体状态的固体物质

包括成核、长大

4. 过饱和度：过饱和溶液与饱和溶液间的浓度差。（过饱和度是结晶过程必不可少的推动力）

电解与电积设备

火法冶炼采用电解精炼，湿法采用电解沉积

1. 两者的工艺参数：电流密度、电解时间、电解温度、电解液的流速及浓度

2. 金属的钝化：当电位增加到一定数值后，电流密度突然急剧减小

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. 3. 电极过程中：阴极析氢、阳极析氧

4. 阳极钝化：失去活性和活动能力（失去被熔解的能力）

除钝化：①火法精炼尽可能除杂 ②控制适当电解液成分和温度

③适当增加电解液的循环速度 ④使用精化剂

5. 阳极效应：阳极周围电弧光耀眼，伴有声响，阳极停止沸腾。（阳极气体阻断了电解质与阳极的接触）

6. 电解槽的槽体普遍采用钢筋混凝土，必须进行妥当测防腐处理

7. 锌电解沉积：焙烧——浸出——净化——电积。（随着过程的进行，电解液中锌含量不断减少，硫酸含量不断增加）

8. （1）烧板：阳极析氧，阴极析氢

（2）极间短路：阳极和阴极板无气泡放出

（3）正常电极：阳极析氧，阴极无气泡

9.熔盐电解：添加剂（降低初晶温度）

干燥设备

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. 1. 需要干燥的物料：（1）原料（精矿）

（2）半产品（冰铜、烟尘）

（3）产品（氢氧化铝）

2.去湿方法：机械去湿——离心过滤；吸附去湿——干燥剂；供热干燥——供热以汽化水分

3.湿空气的温度：（1）干球温度

（2）露点温度

（3）绝热饱和温度

（4）湿球温度

4.水分与物料的结合方式：（1）化学结合水分

（2）吸附水分

（3）毛细管水分

（4）溶胀水分

5.平分：物料在一定的干燥条件下，能够用干燥方法除去所含水分的极限值。

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. 6.自由水分：在干燥操作中能除去，多于平分

7.影响干燥速率的因素：物料自身性质、物料的含水特性、干燥条件、干燥的操作水平和临界湿度

8.干燥特性曲线：（1）预热阶段

（2）恒速阶段：物料含水量迅速恒速下降

（3）降速阶段：干燥率逐渐降

（4）平衡阶段：物料的含水量和干燥率不再变化

9.微波加热作用可用极性分子在外加电场作用下迅速转动解释

焙烧与烧结设备

2.焙烧的影响因素：①气体成分和浓度 ②气体的运动特性 ③温度 ④物料的物化性质

3.根据工艺目的：氧化、盐化、还原、挥发、烧结焙烧

4.盐化焙烧：硫酸化、氯化、打焙烧；还原焙烧：磁化焙烧

5.焙烧技术：固定床、移动床、流态化和飘悬焙烧

6.烧结机：干燥——预热——焙烧——均热——冷却

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. 7.链篦机——回转窑：链篦机——干燥、预热、脱水；回转窑——高温焙烧；冷却机—冷却

熔炼设备

1竖炉：（1）结构简单，投资少

（2）热效率高，操作维修方便

（3）因料柱高，气流阻力大，风机电耗大

（4）易造成球团焙烧固结不均匀

（5）单炉生产能力小，对原料适应性差

2.高炉本体：炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉

3.高炉的炉衬及冷却装置：高炉冷却系统是确保高炉正常生产的关键装置

4.发展方向：①高炉大型化、矮胖型 ②高压操作 ③综合鼓风、高风温、富氧鼓风

④技术装备现代化 ⑤高炉控制智能化 ⑥高炉长寿化

5. 鼓风炉：热效率高、单位生产率大、金属回收率高、成本低、占地面积小。

制备粗金属，脱硫率高；能耗较高，焦炭用量大

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. 6. 传统冶金原理 —— 流体流动，传质，传热，化学反应 (简称 三传一反)

问答题

奥斯麦特炉与艾萨炉的工作原理

埃斯麦特法及艾萨法与其他熔池熔炼一样，都是在熔池的熔体-炉料-气体之间造成强烈的搅拌与混合，大大强化热量传递，质量传递和化学反应速率，以便在燃料需求和生产能力方面产生较高的经济效益。与浸没侧吹的诺兰达法不同，奥斯麦特法与艾萨法的喷竖直浸没在熔渣层，喷结构较为特殊，炉子尺寸比较紧凑，整体设备简单。

奥斯麦特炉与艾萨炉的基本结构：炉壳、炉衬、炉底、炉墙、炉顶、喷、喷夹持架及升降装置、加料装置、上升烟道及产品放出口。

奥斯麦特炉与艾萨炉的主要特点

奥斯麦特炉与艾萨炉熔炼速度快；生产率高；建设投资少，生产费用低；原料适应性强；与已有设备配套灵活、方便；操作简便，自动化程度高；燃料适应围广；有良好的劳动卫生条件。但是炉寿命较短；喷保温要用柴油或天然气，价格较贵。

实用性: 电解、电积和融盐电解的特点和实用性特点:

(1) 都是离子在电场作用下的电化学反应，都遵循法拉第定律；

(2) 水溶液电解是靠水的极化使金属盐形成离子，熔盐电解是靠高温使金属盐形成离子；

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. (3) 电解是火法冶炼的最后工序；电积是湿法冶炼的最后工序；熔盐电解是活泼金属冶炼的最后工序；

(4) 都需要槽面作业，保证电解液正常循环，保证不短路、不断路，按正常周期装槽和出槽；

(5) 电积时阳极上放出气体，阳极不溶解；电解时阳极溶解，阳极上不放出气体；都有阳极泥产生。

(1) 电解、电积和熔盐电解的槽电压依次增高，电解过程消耗的能量也一样。故能用电解就不用电积，能用电积就不用熔盐电解；

(2) 对实际析出电位比氢的实际析出电位更负的金属，必须用熔盐电解。

焙烧：焙烧是物料在适宜的气氛和熔点以下加热，使原料中的目的组分发生物理和化学变化的过程，它的目的在于改变物料的化学组成和物理性质，以便于下一步处理。使原料中的某些难溶目的矿物转变为易于溶出的化合物；除出有机质或某些含杂质的组分的矿物转变为难于浸出的形态；改善被浸物料的结构、构造。为多相化学反应， 由气体的扩散和吸附-反应两个步骤来控制。

影响因素有：气体成分和浓度、气体的运动特性、温度以及物料的物理及化学性质（如粒度、孔隙度、矿物组成和化学组成等）。

焙烧过程一般能耗高、不易控制、劳动条件差、环境污染、投资经费高。

例题：一直径为1.0mm，密度为2500kg/m3的玻璃球在20℃的水中沉降，试求其

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. 沉降终速。

解：已知条件：20℃水的密度ρ =998.2kg/m3，μ =1.01×10-3Pa· s

dp=1×10-3m，ρs=2500 kg/m3

(1) 假设流形为层流

g(s)29.81(2500998.2)(1.0103)2u0dP0.82m/s18181.01103

校核Re：

Redpu01.01030.82998.2818.511.01103

(2)显然，颗粒沉降不在层流区域，再假设在过渡流区域沉降，则：

0.72dpu00.2(gs)0.2m/s(/)0.45

dpu01.01030.2998.2197.731.0110

1.18校核Re：

Re所以：121逆流萃取分离钍铀，已知料液成分U3O8为

例6-1用5%TBP煤油溶剂，按相比

R10g/dm3，ThO2170g/dm3，D=3，求欲使残液中U3O8达0.002g/dm3，需要几级萃取？

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. 解：

eDR3261

0.0020.000210 e1611)0.000214(级)lg6

lg(nlge1)1lg(16 / 16