轻金属冶金考试A卷答案与评分标准

重庆科技学院2010/2011学年第2学期试卷参考答案及评分标准(A卷)课程名称：轻金属冶金学适用专业/年级：冶金普/2008考试方式：闭卷考试卷面总分：100分一、名词解释：（本题共5小题，每小题4分，共20分）1.铝土矿的铝硅比：铝土矿的铝硅比是指铝土矿中的氧化铝和二氧化硅的质量分数比，即A/S=矿石中的氧化铝质量分数/矿石中的二氧化硅质量分数。通常写为：A/S=ω(Al2O3)/ω(SiO2)。2.苛性比值（αk）：苛性比值是铝酸钠溶液中Na2O与Al2O3的摩尔比。苛性比值（αk）=Na2O分子数/Al2O3的分子数=（Na2O物质的质量/Al2O3的物质的质量）×102/62=1.645×（Na2O物质的质量/Al2O3的物质的质量）。3.晶种分解：晶种分解就是在降温、加晶种、搅拌的条件下，使铝酸钠溶液分解，获得具有一定性能的氢氧化铝产品，同时得到苛性比值较高的种分母液，作为溶出铝土矿的循环母液。4.铝电解质的分子比：铝电解质中氟化钠和氟化铝的摩尔比。5.电流效率：电流效率的大小是用实际铝产量和理论铝产量之比来表示的，即：η=（P实/P理）×100%。二、填空题：（本题共15小题，每空1分，共40分）1．三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型2．碱法、酸法、酸碱联合法、电热法3．苛性碱、碳酸碱、硫酸碱、全碱4．铝土矿预焙烧、提高溶出温度、添加絮凝剂5．附着水、一水软铝石、γ-Al2O3、γ-Al2O3、α-Al2O36．低碱高钙7．熟料窑的转速8．铝酸钠、二氧化碳9．预备阳极电解槽、自焙阳极电解槽10．中性电解质、碱性电解之、酸性电解质11．降低、增大、增大、降低12．Na+13．114．电解法、热还原法、硅热法15．白云石、硅铁、萤石三、问答题：（本题共5小题，共40分）1．我国铝土矿的特点有哪些？（5分）答：我国铝土矿的特点是：资源丰富，储量大（1分）；高铝、高硅、低铁；铝硅比较低，中低品位铝土矿居多，多数铝土矿是一水硬铝石型铝土矿（3分）。矿石的铝硅比多数在4~7之间，铝硅比在10以上的优质铝土矿相对少些（1分）。2.试论述拜耳法制备氧化铝的基本原理和实质。（8分）答：拜耳法用在处理低硅铝土矿，特别是处理三水铝石型铝土矿时，流程简单、产品质量好，因而得到广泛的应用。拜耳法的基本原理有两条：(1)用NaOH溶液溶出铝土矿所得到的铝酸钠溶液在添加晶种，不断搅拌的条件下，溶液中的氧化铝便呈氢氧化铝析出（2分）。(2)分解得到的母液，经蒸发浓缩后在高温下可用来溶出新的一批铝土矿（2分）。交替使用这两个过程就能够每处理一批矿石，便得到一批氢氧化铝，构成所谓的拜耳法循环（1分）。•拜耳法的实质就是使下一反应在不同的条件下朝不同的方向交替进行：Al2O3(1或3)H2O+2NaOH+aq====2NaAl(OH)4+aq（3分）3．简述碱石灰烧结法生产三氧化二铝时烧结过程的目的与要求。（6分）答：烧结过程的主要目的在于将生料中的Al2O3尽可能完全地转变成可溶性的铝酸钠，氧化铁转变为铁酸钠，而杂质SiO2、TiO2转变为不溶性的原硅酸钙和钛酸钙。（3分）烧结过程所得到的熟料在化学成分、物相和组织上都应符合一定的要求，具有适当的粒度、强度、气孔率和可磨性，以便在溶出过程中将有用成分与有害杂质较好地进行分离，最大限度提取氧化铝和回收碱。（3分）4．什么是铝电解过程的阳极效应，其机理主要有哪几种学说？熄灭的方法主要有哪些？（10分）答：阳极效应是熔盐电解过程中一种独特的现象，铝电解过程中的阳极效应现象是：阳极周围(指与熔体接触的部位)电弧光耀眼夺目，并伴有劈劈拍拍地声响，阳极周围电解质却不沸腾，没有气泡大量析出。电解质好象被气体排开，电解槽的工作处于停顿状态。此时槽电压由原来的4V猛升到30～50V，甚至更高，与电解槽并联的指示灯发亮，表示该槽发生了阳极效应。（6分）有关阳极效应发生机理的研究甚多，但观点却不尽一致，主要有四种。即润湿性变差学说、氟离子放电学说、静电引力学说和桥式离子理论。（2分）可以采用下列措施熄灭阳极效应：添加氧化铝、搅动铝液冲刷阳极底掌、刮阳极底掌、下降阳极等。（2分）5．硅热法炼镁时为什么采用75%硅的硅铁而不是纯硅作为还原剂？（6分）答：从经济性考虑，生产纯硅价格比75%硅的硅铁要高的多；（3分）从还原效率来看，75%硅的硅铁是由游离硅和FeSi2组成，具有较高的活性，完全可以满足生产需求。（3分）四、计算题：（本题共1小题，共5分）1.解：k145151023.057062