isia稀有金属作业复习题-总
钨冶金部分
1、稀有金属根据其物理化学性质或其在矿物中的共生情况可分为哪几类？钨属于哪一类稀有金属？
答：可分为以下五类：稀有轻金属、稀有高熔点金属、稀土金属、稀有分散性金属和稀有放射性金属。钨属于稀有高熔点金属。
2、稀有金属生产一般要经历哪几个阶段？
答：精矿分解、纯化合物的制取、金属生产、高纯致密稀有金属生产。 3、钨的氧化物有几种？写出它们的名称和分子式。
答：①三氧化钨WO3; ②二氧化钨WO2；③中间氧化物WO2.72、WO2.9。
遗传学三大定律4、钨的同多酸根离子有几种? 写出它们的名称与分子式。它们的稳定存在与水溶液的PH 值有什么关系？
答：仲钨酸根根离子A：HW6O215- 仲钨酸根离子Z：W12O4110-
-偏钨酸根离子：(HW6O203- )偏钨酸根离子H2W12O406-
5、写出钨酸铵、仲钨酸铵和偏钨酸铵的分子式，按它们在水中的溶解度大小排序。
6、写出磷钨杂多酸、硅钨杂多酸的分子式，并指出中心原子。
7、钨的两种主要矿物是什么？写出其分子式。
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super junior opera8、钨精矿要求WO3含量达到多少？精矿中主要含有哪些杂质元素（写出五种以上）。
答：不低于65%
精矿中主要含有的杂质元素：S、P、As、Fe、Mn、Sn、Si、Ca
9、目前工业上常用的钨矿物原料的分解方法有哪几种？比较它们各自的优缺点。（P22）答：（1）苏打高压浸出法：既适合用于处理白钨精矿，又适合用于处理低品位（WO3含量低至5%）的白钨、黑钨混合矿。缺点：消耗大量的苏打，且无法回收，需要消耗大量的酸中和它，耗酸耗碱；对设备要求较高，设备结构比较复杂，因而一次性投资大。
（2）苛性钠浸出法：是当前分解黑钨精矿的主要方法，同时在碱过量系数大的情况下亦可分解黑白钨混合矿，甚至分解白钨精矿。缺点：消耗大量的碱，处理白钨矿或黑白钨混合矿时浸出率较低，如需得到高浸出率，就需要加大压力，在高压浸出时又对设备要求高。
（3）苏打高温烧结-水浸法：既适用于处理黑钨精矿，也适用于处理白钨精矿或黑白钨混合的低品位中矿。缺点：能耗大，收率低，粉尘大；处理白钨矿时需要严格控制钙硅含量，此法由于许多经济技术指标（如回收率、能耗等）往往略低于其他湿法分解的方法，因此有逐步被取代的趋势。
（4）酸分解法：具有流程短，成本低等特点。缺点：矿物中的硫化物会与HCl作用，产生有毒的还原性气体H2S，从而使酸分解产生的钨酸局部还原成低价化合物；不适合处理含P较高的白钨矿，不适合处理黑钨矿，要求设备防腐。 10、试计算分解1吨WO3为68%的黑钨精矿，需投入含NaOH40%的工业用碱多少吨？（碱
加量为理论的1.5倍）0.879
答：破碎 机械活化作用降低表面活化能
在机械磨矿时它一方面使矿粒进一步被破碎并除去矿粒表面的生成物膜，使反应的有效表面积增加；另一方面它对矿粒有机械活化作用。
12、采用何种措施可在白钨矿酸分解过程中除去大部分的钼？
答：提示：Mo在PH很小的情况下生成MoO22+钼酰离子； H2MoO4在盐酸中的溶解度比H2WO4大得多，且随着酸度的提高而增加
可加入一定量的钨粉，利用钨粉与H2MoO4反应生成MoOCl3（易溶于HCl溶液）而达到分离目的。
13、粗钨酸钠溶液的净化工艺主要有哪几种？P51 我国大多数钨冶炼厂是采用哪种方法？答：主要有：经典的化学净化法、有机溶剂萃取法、离子交换法
我国多采用离子交换法。
14、试比较钨离子交换法与萃取法的有缺点。
答：（1）离子交换法：具有流程短，除杂和转型同时完成，效率高，选择性强，成本低，产品质量好，易操作，操作环境好等优点。缺点：用水量大，溶液浓度低，会产生大量废水，不能除钼。
（2）萃取法：具有收率高，产品质量好，生产连续化等优点。缺点：不能除杂，只能转型，操作要求严格。
15、钨离子交换的解析剂中为何要加氢氧化铵？
答：加铵即加碱，保证一定的PH值以防止APT的产生，因为过程中产生的APT是固体，易堵塞树脂；为了转型。
16、APT结晶的方法有哪几种？试比较各种结晶方法的优缺点。P59
答：（1）蒸发结晶法：有间断作业和连续作业两种。为控制APT的粒度，有时必须控制结晶温度和蒸发速度，连续结晶法的优点是过程连续化、生产能力大、质量稳定、粒度均匀，同时氨易回收。
（2）中和结晶法：当过程在室温下进行时产品为针状，粒度细，含11个结晶水；当在50℃以上进行，则含有5个结晶水，为片状。加快中和速度，可增加过饱和度，晶粒来不及长大而产生大量晶核，相应的是晶粒变细。
（3）冷冻结晶法：APT粒度细，同时粒度组成均匀，另外各种杂质或添加剂分布均匀，因而易于制取复合粉。
（3）<（2）<（1）
17、经典化学法除钼包含硫代和MoS沉淀两个过程，写出这两个过程的化学反应式。当钨酸
钠溶液含钼量为1.2g/L，用工业硫（含S量为72%）作硫化剂，硫化剂加量为理论量1.2倍，问一立方米钨酸钠溶液中要加工业硫多少千克？4.67g
Na2MoO4+4NaHS=Na2MoS4+4NaOH
Na2MoS4+HCl=MoS3+2NaCl+H2S
18、描述一种由白钨矿或黑钨矿制备APT的工艺，并对主要的过程进行说明。P39
稀土部分
1.什么叫“镧系收缩”？稀土元素的电子层结构特征是什么？根据稀土元素的电子层结构 分析稀土元素的价态和离子变化规律。
答：（1）镧系元素的电子内迁移特性，使其原子半径（铕和镱除外）和三价离子半径的变化规律是随原子序数的增加而逐渐减小，这种现象称为“镧系收缩”现象。
（2）ns2 ，(n-1)s2 ，(n-1)p6 ，(n-1)d10 ，(n-2)f0-14。电子填充到最外层的6s2，次外层5s2，5p6也已经填满，5d为层或仅有一个电子；内层的4f 从La—Lu逐渐增加，直到填满
（3）随着原子序数的增加，其原子的最外二电子层结构是相同的，从一元素过渡到另一元素时增加的电子填入原子内部的4f层。由于4f层电子最大可能数为14，这样就确定了镧系元素的数量，正常状态的镧系元素的5d层上是没有电子的（钆和镥除外），但使电子从4f层移至5d层所消耗的能量并不大。由于一个电子从4f层移至5d层上，在这种情况下6s层的
两个电子和5d层上的一个电子参与组成成价键，使镧系元素呈+3价。在镧系元素中除+3价外，还有+4和+2价的，这种价态是由于在4f层上电子数的不同而产生电子结合的强度差异造成的。电子结合的强度随着使f层填充至一半（至7个电子）或全部填满至14个电子而增大。因此，铈和镨及钆后面的铽和镝（4f层电子很容易移向5d层）都会出现+4价。钐、铕、镱等4f层电子数接近或等于7和14的元素经常为+2价。
2.我国稀土资源的特点如何？与国外矿相比有何优势？
答：1）储备分布密度集中（主要是轻稀土）；
2）轻、重稀土储备在各地理分布上呈现“北轻南重”的特点；
3）具体稀土矿床多，综合利用价值大；
4）稀土矿产资源储备多，品种全，为发展稀土金属工业提供了优越的资源条件；
优势：储量大，居世界第一。我国的离子型稀土矿提取简单。
3.我国稀土矿物有哪些种类？各自的分解工艺如何（重点在几个典型的系统矿物）？答：
独居石、氟碳铈矿、离子吸附型稀土矿、磷钇矿、褐钇铌矿、易解石、菱氟钇钙矿、硅铍钇矿、复稀金矿、黑稀金矿等10种。
①独居石：主要采用苛性钠法，部分用硫酸法。
聚焦镜②氟碳铈矿-独居石混合精矿：主要有硫酸焙烧法和苛性钠分解法，同时也可用苏打烧
结法和高温氯化法等。
③南方离子型稀土矿：淋洗法和搅拌浸出法。
4.南方离子型稀土矿的特点及主要开采方法？
答：特点：约90%的稀土以离子状态吸附在高岭石及云母中，其余10%左右的稀土以矿物（氟碳铈矿、独居石、磷钇矿等）或类质同相（与云母、长石、萤石等）形式存在。
开采方法：石浸、堆浸、原地浸出、离子交换树脂。处理原矿的方法有淋洗法和搅拌浸出法。
5.独居石碱分解属于什么控制过程？影响分解因数有哪些？分解过程中碱饼洗涤的目的是什么？从磷酸钠中除铀为什么加锌粉？FeSO4和石灰各起什么作用？
答：（1）内扩散过程控制。
（2）影响分解的因数：精矿的粒度，分解温度及时间，碱浓度，碱用量。
（3）洗涤的目的：由于钍铀几乎全部集中在滤饼中，故需洗涤以得到稀土溶液，进行分离。（除去PO43-？）
（4）加锌粉使+6价的铀还原成+4价，以沉淀U4+；
（5）FeSO4被氧化生成的Fe(OH)3能很好地将U(OH)4共载沉淀，使溶液中的U(OH)4几乎完全沉淀；石灰为溶液提过碱性环境，沉淀U4+、Fe3+。
6.萃取工艺经历哪几个阶段？各有什么作用？
答：萃取：金属离子的分离；金属化合物的富集；
洗涤：提高有机相产品的纯度，提高水相产品的收率；
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