1.1 金属总述
1.金属如何分类?
答：在我国金属分为黑色金属和有色金属，而发达国家一般以“ferrous metal”(铁)和“non-ferrous metal”(非铁金属)来分类。
(1)黑色金属。通常指铁、锰、铬及它们的合金(主要指钢铁)。钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，而锰和铬主要应用于制合金钢，所以把铁、锰、铬及它们的合金称做黑色金属。这样分类，主要是因为钢铁在国民经济中占有极重要的地位。
(2)有色金属。通常是指除黑色金属以外的其他金属。有色金属通常可分为4类：重金属、轻金属、贵金属、稀有金属。
2.重金属主要包括哪些?
答：重金属一般是指相对密度在4.5g/cm³以上的金属，过渡元素大都属于重金属。重金属主要有11种：铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镍(Ni)、锡(Sn)、钴(Co)、砷(As)、铋(Bi)、锑(Sb)、镉(Cd)、汞(Hg)。
3.轻金属主要包括哪些?
答：轻金属一般是指相对密度在4.5g/cm³以下的金属，元素周期表中第IA、ⅡA 族均为轻金属，主要有7种：铝(Al)、镁(Mg)、钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)。
4.贵金属主要包括哪些?
答：贵金属通常是指金、银和铂族元素。这些金属在地壳中含量较少，不易开采，价格较贵，所以称为贵金属。这些金属对氧和其他试剂较稳定，金、银常用来制造装饰品和硬币。贵金属主要有8种：银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、铱(Ir)、俄(Os)、铑(Rh)、钉(Ru)、钯(Pd)。
5.稀有高熔点金属包括哪些?
答：稀有高熔点金属包括8种，即钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铌(Nb)、错(Zr)、给(Hf)、钒(V)和铼(Re)。它们的共同特点是熔点高，从1830℃(错)至3400℃(钨)，硬度大，抗腐蚀性强，可与一些非金属生成非常硬和难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。这些化合物都是生产硬质合金的重要材料。
6.稀散金属主要包括哪些?
答：稀散金属通常包括镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)、锗(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和铼(Re)。稀散金属的共同特点是，在地壳中几乎平均分布，没有单独矿物，更没有单独的矿床，经常以微量杂质形成存在于其他矿物晶格中，稀散金属均从冶金工业和化学工业的各种废料或中间产品中提取，如分散在铝土矿中的镓，可在生产铝的中间产品中提取;锗常存在于煤中，可从煤燃烧的烟尘或含锗渣中提取。
答：稀土金属元素就是化学元素周期表中镧系元素—————镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钽(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、钛(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、锯(Tm)、镱(Yb)、噜(Lu)，以及与镧系密切相关的两个元素————— 航(Sc)和钇(Y)，共17种元素。
8.放射性金属主要包括哪些?
答：放射性金属可分为天然的(天然放射性元素)和人造的(人造放射性元素)两类。天然放射性金属有针(Po)、窃(Fr)、镭(Ra)、钢(Ac)、钍(Th)、镁(Pa)、铀(U)。铀和钍赋存于矿物中。天然放射性金属的制取是先从含铀、钍的矿物用化学方法制得纯化合物，然后再把纯化合物还原成金属。人造放射性金属有锝(Tc)、钜(Pm)及钢系元素中的超铀元素，其中包括铆(Np)、钚(Pu)、锯(Am)、锅(Cm)、锌(Bk)、锅(Cf)、镶(Es)、锁(Fm)、钉(Md)、诺(No)、镑(Lr)。此外还有钢系后元素，目前已合成的有104号至111号元素。人造放射性金属均利用核反应制取，先经分离制得纯化合物，然后再还原成金属。
各放射性金属元素都有若干个放射性核素(同位素)，其中绝大多数是不稳定的，能通过衰变转变成另一核素，从而形成放射性衰变系。现已知存在着三个天然的和一个人工的放射性衰变系。
9.半金属主要包括哪些?
答：半金属一般指硅(Si)、硒(Se)、碲(Te)、砷(As)、硼(B)。这类元素物理化学性质介于金属与非金属之间，如砷是非金属，但又能传热导电。这类金属根据各自的特性有不同用途，如硅是半导体主要材料之一，硒、碲、砷是制备化合物和半导体的原料，硼是合金的添加元素等。
1.2 有色冶金方法
10.什么是有色金属冶金学?
答：有色金属冶金学是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其他原料中提取有色金属或有色金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的有色金属材料的科学。有色金属冶金学又有广义和狭义之分。广义：矿石采矿、选矿、冶炼和加工。狭义：矿石或精矿的冶炼，提取冶金。
11.有色金属的生产方法主要有哪些?
答：有色金属的生产方法主要包括火法冶金、湿法冶金和电冶金。其中火法冶金包括矿石准备、熔炼、精炼等工艺方法;湿法冶金包括浸取、分离、富集和提取等工艺方法;电冶金包含电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等工艺方法。
12.什么是火法冶金，其一般工艺流程包括哪些?
答：火法冶金是指在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分离，获得较纯的有色金属的过程。过程所需能源主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供。
火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼三个步骤。
13.什么是湿法冶金，其一般工艺流程包括哪些?
答：湿法冶金是利用溶剂，借助于氧化、还原、中和、水解、络合等化学作用，对原料中金属进行提取和分离，得到金属或其化合物的过程。由于大部分溶剂是水溶液，因而也称为水法冶金。湿法冶金的优点是环境污染少，并且能提炼低品位的矿石，但成本较高。主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。
湿法冶金生产步骤主要包括浸取、分离、富集和提取。
14.什么叫电冶金?
答：利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。电冶金成为大规模工业生产的先决条件是廉价电能的大量供应。电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。
15.什么叫真空冶金?
答：真空冶金是在低于标准大气压条件下进行的冶金作业。真空冶金可以实现大气中无法进行的冶金过程，能防止金属氧化，分离沸点不同的物质，除去金属中的气体或杂质，增强金属中碳的脱氧能力，提高金属和合金的质量。真空冶金一般用于金属的熔炼、精炼、浇铸和热处理等。随着科学技术的迅速发展，真空冶金在稀有金属、钢和特种合金的冶炼方面得到日益广泛的应用。
16.什么叫微生物冶金?
答：微生物冶金是指在相关微生物存在时，由于微生物的催化氧化作用将矿物中有价金属以离子的形式溶解到浸出液中加以回收或将矿物中有害元素溶解并除去的方法。利用微生物的这种性质，结合湿法冶金等相关工艺，形成了微生物冶金技术。按照微生物在矿物加工中的作用可将微生物冶金技术分为生物浸出、生物氧化、生物分解。
1.3 有色冶金基本原理
17.什么是金属熔体?
答：金属熔体指的是液态的金属和合金，如高炉炼铁的铁水、各种炼钢工艺中的钢水、火法炼铜中的粗铜液、铝电解得到的铝液等。金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参与者。例如，炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进行的。因此，金属熔体的物理化学性质对相关冶炼过程的各项工艺指标都有着非常重要的影响。
18.什么是熔渣?
答：熔渣是指主要由各种氧化物熔合而成的熔体。在许多火法冶金过程中，矿物原料中的主金属往往以金属、合金或熔锍的形式产出，而其中的脉石成分及伴生的杂质金属则与熔剂一起形成一种主要成分为氧化物的熔体，即熔渣。
19.什么是熔渣的碱度与酸度?
答：熔渣的碱度和酸度是为了表示炉渣酸碱性的相对强弱而提出的概念，通常用熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物的相对含量来表示。熔渣碱度与酸度的高低对火法冶金过程常常有较大的影响。例如，在高炉冶炼及炼钢生产中，高碱度渣有利于金属液中硫和磷的脱除。此外，它对熔渣的黏度、氧化能力等物理化学性质以及熔渣对炉子耐火材料的侵蚀有显著的影响。
20.什么是氧化渣与还原渣?
答：熔渣可分为氧化渣和还原渣两种。所谓氧化渣是指能向与之接触的金属液供给氧，使其中的杂质元素氧化的熔渣;反之，能从金属液中吸收氧，使金属液发生脱氧过程的熔渣称为还原渣。
21.什么是熔盐?
答：熔盐是盐的熔融态液体，通常说的熔盐是指无机盐的熔融体。最常见的熔盐是由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成的。熔盐一般不含水，具有许多不同于水溶液的性质。在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼。
22.什么是熔锍?
答：熔锍是多种金属硫化物(如FeS、CuS、NisS、CoS、SbS、PbS等)的共熔体，同时往往溶有少量金属氧化物及金属。熔锍是铜、镍、钴等重金属硫化矿火法冶金过程的重要中间产物。
23.什么是电位-pH图?
答：pH值对电位产生影响，电位对电极反应平衡状态产生影响，将体系分成单相(溶液)和多相(固体-溶液与气体-溶液)进行分析，可导出电位与pH 值之间对应的关系方程式。这些方程式代表了电位和pH值对电极反应平衡状态的综合影响。如果应用一个平面图，令其纵坐标代表电位，横坐标代表pH值，将上述的关系方程式绘制到此图上，将得到具有各种斜率的直线(或直线族)，这就是电位-pH平衡图。金属-水系的电位-pH图反映了金属在电解质溶液中的电位和pH值对电极反应平衡状态的影响。
24.什么是吉布斯自由能图?
答：在火法冶金中，为便于直观地分析比较各种化合物的稳定顺序和氧化还原的可能性，分析冶金反应进行的条件，常将反应的△G°-T的关系作图，即吉布斯自由能图。按不同化合物可分为氧化物吉布斯自由能图(也称氧势图，氧位图)、硫化物吉布斯自由能图、氯化物吉布斯自由能图等。
25.如何判断反应是否能够自发进行?
答：自发过程是在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的反应过程。
(1)焓变判断：一个自发的过程，体系趋向是由能量高的状态向能量低的状态转化。对化学反应而言，放热反应有自发的倾向。但是，吸热反应也有自发的，放热反应也有不自发的。
(2)熵变判断：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增加。(3)自由能变△G的判断方法：△G=△H-T△S，△G<0，反应正向自发进行：△G=0，反应处在平衡状态;△G>0，反应逆向自发进行。
1)一个放热的熵增加的反应，肯定是一个自发的反应。即△H<0，△S>0，△G<0。
2)一个吸热的熵减少的反应，肯定不是一个自发的反应。即△H>0，△S<0. △G>0。
3)一个放热的熵减少的反应，降低温度，有利于反应自发进行。即△H<0，△S<0，要保证△G<0，T要降低。
4)一个吸热的熵增加的过程，升高温度，有利于反应自发发生。即△H>0、△S>0，要保证△G<0，T要升高得足够高。
26.什么是拉乌尔定律?
答：拉乌尔定律是指在某一温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。该定律是物理化学的基本定律之一，广泛应用于蒸馏和吸收等过程的计算中，作为溶液热力学研究的基础，它对相平衡和溶液热力学函数的研究起指导作用，是法国人拉乌尔在1880年所提出的。
27.什么是亨利定律?
答：亨利定律是物理化学的基本定律之一，由英国的亨利(Henry)在1803 年研究气体在液体中的溶解度规律时发现，可表述为：在一定温度的密封容器内，气体的分压与该气体溶在溶液内的摩尔浓度成正比。
28.什么是偏析?
答：合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。偏析分为3 种：(1)晶内偏析，该情况取决于浇铸时的冷却速度，偏析元素扩散能力和固相线倾斜度等，可以通过退火将偏析消除;(2)区域性偏析，在较大范围内化学成分不均匀的现象，退火无法将该情况消除，这种偏析与浇铸温度、浇铸速度等有关;(3)密度偏析，合金凝固时析出的初晶与余下的液体存在较大的密度差，最终导致材料出现分层、化学成分不均匀的情况。
29.什么是均相成核与异相成核?
答：均相成核作用是在过饱和溶液中，组成沉淀物质的离子(又称构晶离子)，由于静电作用而缔合，自发地形成晶核。异相成核是指分子被吸附在固体杂质表面或熔体中存在的未破坏的晶种表面而形成晶核的过程。
30.什么是浓差极化?
答：(1)在反渗透和超滤过程中，由于膜的选择透过性，溶剂(如水)从高压侧透过膜到低压侧，溶质则大部分被膜截留，积累在膜高压侧表面，造成膜表面到主体溶液间的浓度梯度，促使溶质从膜表面通过边界层向主体溶液扩散，此种现象即为浓差极化。
(2)电流通过电池或电解池时，如整个电极过程为电解质的扩散和对流等过程所控制，则在两极附近的电解质浓度与溶液本体就有差异，使阳极和阴极的电极电位与平衡电极电位发生偏离，这种现象称为“浓差极化”。
31.什么是阳极钝化?
答：阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。阳极钝化是作为阳极的金属或化合物在电流作用下，不同程度地失去转入溶液的能力。一般认为阳极钝化是阳极表面生成一层致密的氧化物(或其他化合物)薄膜，这层薄膜覆盖在金属表面，隔离了阳极与溶液，阻碍了金属的继续氧化溶解，但它仍具有导电作用。
32.什么是电化学腐蚀?
答：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极，铁失去电子而被氧化。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
33.什么是磨矿?
答：磨矿是在机械设备中，借助于介质(钢球、钢棒、砾石)和矿石本身的冲击和磨剥作用，使矿石的粒度进一步变小，直至研磨成粉末的作业。目的是使组成矿石的有用矿物与脉石矿物达到最大限度的解离，以提供符合下一选矿工序要求的物料粒度。磨矿产品经分级后，不合格部分返回原磨机的，称闭路磨矿;如不返回原磨机或由另一台磨机处理的，称开路磨矿。
34.什么是选矿?
答：选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等方法，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生(伴生)的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。
35.什么是焙烧?
答：焙烧指将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的过程。其目的是改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼或浸出的要求。焙烧过程按控制的气氛不同分为：氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧等。
36.什么是煅烧?
答：煅烧是指将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程，如石灰石煅烧为石灰;氢氧化铝煅烧成氧化铝，作电解铝原料。
37.什么叫烧结和球团?
答：烧结和球团是提炼矿石的两种常用工艺，即将粉矿或精矿经加热焙烧，固结成多孔状或球状的物料，以适应下一工序的要求。
38.什么叫熔炼?
答：熔炼是指将处理好的矿石、精矿或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿物原料中有色金属组分与脉石和杂质分离为两个液相层即金属(或金属锍)液和熔渣的过程，也称为冶炼，分为还原熔炼、造锍熔炼和氧化吹炼。
39.什么是火法精炼，主要包括哪些?
答：火法精炼是在高温下进一步处理熔炼、吹炼所得的含有少量杂质的粗金属以提高其纯度。主要分为：氧化精炼、硫化精炼、氯化精炼、熔析精炼、碱性精炼、区域精炼、真空冶金、蒸馏等。
40.什么是搅拌浸出?
答：搅拌浸出是指磨细物料与浸出剂在机械搅拌或空气搅拌敞式槽中进行混合的浸出过程。
41.什么是池浸?
答：池浸是一种矿物浸出工艺。使用浸出剂渗浸置于浸出池(槽)中经过破碎的矿石，使其中有价组分转入溶液的过程。
42.什么是堆浸?
答：堆浸是用浸出剂喷淋矿堆使之在往下渗透过程中，有选择地浸出矿石中的有用成分，并从堆底流出的富液中回收有用成分的方法。按矿石品位的不同，可分为矿石堆浸和废石堆浸;按堆场地点的不同，可分为地表堆浸和地下堆浸。堆浸法主要应用于铜矿、铀矿、金矿和银矿的开采以及含有用成分的冶炼厂炉渣、选厂尾砂的处理。堆浸法工艺简单、设备较少、能耗低，因而基建投资和生产成本也低;其主要缺点是矿石中有用成分的浸出率较低。
43.什么是原地浸出?
答：原地浸出简称地浸，是在矿石天然产出条件下，通过注液孔向矿层注入浸出液，浸出液选择性地浸出矿石中的有用组分，生成的可溶性化合物进入浸出液流中，通过抽液孔被提升至地表进行加工处理提取金属的一种冶金技术。
44.什么是液固分离?
答：液固分离过程是将矿物原料经过酸、碱等溶液处理后的残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相与固相的湿法冶金单元过程。主要有物理方法和机械方法，即重力沉降、离心分离、过滤等。
45.什么是溶液净化?
答：溶液净化是将矿物原料中与欲提取的有色金属一道溶解进入浸出液的杂质金属除去的湿法冶金单元过程。净化的目的是使杂质不危害下一工序对主金属的提取。方法主要有：结晶、蒸馏、沉淀、置换、溶剂萃取、离子交换、电渗析和膜分离等。
46.什么是水溶液电解?
答：水溶液电解是利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属而析出，或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极。前者从浸出净化液中提取会属，称为电解提取或电解沉积(简称电积)，也称不溶阳极电解，如铜电积;后者以租金属为原料进行精炼，称为电解精炼或可溶阳极电解，如粗铜、粗铅的电解精炼。
47.什么是熔盐电解?
答：利用电能加热并转换为化学能，将某些金属的盐类熔融并作为电解质进行电解，以提取和提纯金属的冶金过程，如铝、镁、钠、钽、铌的熔盐电解生产。
48.什么是矿浆电解?
答：矿浆电解就是将矿石浸出、浸出溶液净化和电解沉积等过程结合在一个装置中进行，充分利用电解沉积过程中阳极氧化反应来浸出矿石中的有用元素，向电解槽中加入矿石，直接从电解槽中产出金属。
磨细的矿物经浆化后，加入电解槽的阳极区，根据不同的矿物选择合适的电解液，矿浆电解槽用渗透性隔膜将阳极区和阴极区隔开，在阳极区金属矿物被氧化浸出，金属离子透过隔膜进入阴极区，并在阴极上析出，电解过的矿浆经液固分离后，电解液返回矿浆电解槽，渣则进一步回收处理。
49.什么是电沉积?
答：电沉积是指在电场作用下，在一定的电解质溶液中由阴极和阳极构成回路，通过发生氧化还原反应，使溶液中的离子沉积到阴极或阳极表面的过程。
50.什么是萃取?
答：利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称为溶剂萃取。待分离的一相称为被萃相，用作分离剂的相称为萃取相。萃取相中起萃取作用的组分被称为萃取剂，起溶剂作用的组分称为稀释剂或溶剂。分离完成后的被萃相又称为萃余相。
萃取过程主要用于分离和提取存在于液相中的某种物质，在石油化工、湿法冶金、核工业、食品、医药、轻工等领域被广泛使用。
51.什么是离子交换法?
答：不溶性离子化合物上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种可逆的化学吸附过程，主要以离子交换树脂为载体。
52.什么是氯化冶金?
答：氯化冶金是通过添加氯化剂(Cl、NaCl、CaCl，等)使欲提取的金属转变成氯化物，为制取纯金属做准备的冶金方法。金属和金属的氧化物、硫化物或其他化合物在一定条件下大都能与化学活性很强的氯反应，生成金属氯化物。金属氯化物与该金属的其他化合物相比，具有熔点低、挥发性高、较易被还原、常温下易溶于水及其他溶剂等特点，并且各种金属氯化物的生成难易和性质存在着明显的差异。在冶金中，常常利用上述特性，借助氯化冶金有效地实现金属的分离、富集、提取与精炼等目的。
53.什么是结晶?
答：利用混合物中各成分在同一种溶剂里溶解度的不同或在冷热情况下溶解度显著差异，而采用结晶方法加以分离的操作方法。只要有结晶形成，表明化合物纯度达到了相当纯度。结晶法是精制固体化合物的重要方法之一。初次析出的结晶往往不纯，将不纯的结晶处理制成较纯结晶的过程称为重结晶。
54.什么是沉淀?
答：沉淀是溶液中的溶质由液相变成固相析出的过程。通过沉淀，固液相分离后，除去留在液相或沉积在固体中的非必要成分;沉淀可以达到浓缩的目的，也可以将已纯化的产品由液态变为固态，加以保存或进一步处理。
55.冶金过程强化的方法主要有哪些?
答：冶金过程强化的方法主要有机械活化、化学活化、高温高压、超细磨、高浓度、微生物以及外场强化(微波、超声波、磁场、电场、超重力)等。
56.什么是熔析精炼?
答：熔析是指熔体在熔融状态或其缓慢冷却过程中，使液相或固相分离。在冷却金属合金时，除了共晶组成以外，都会产生熔析现象。熔析现象在有色金属冶炼过程中被广泛地应用于精炼粗金属，例如粗铅熔析除银、粗锌熔析除铁除铅、粗锡熔析除铁等。
57.什么是区域熔炼?
答：金属中大都含有各种杂质，当这种含有杂质的熔体金属降温凝固时，高固晶体中的杂质分布量和它的熔融体中的杂质分布量是不相同的，区域熔炼就要利用这个原理来提纯金属。如果沿一根金属棒安装一个可以移动的加热器，让方热器从棒的一端开始加热熔化，加热器向前移动，熔区也就随着前移，而离开热器的熔区则又逐渐凝固，这样一直进行到棒的另一端，称做一次通过。若进行很多次通过，就可以使金属中的杂质集中到金属棒的一端，切去富集杂质的端，即得到高纯金属。这种提纯金属的方法就称做区域熔炼。
58.什么是定向凝固?
答：定向凝固是在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属样未凝固熔体中建立起沿特定方向的温度梯度，从而使熔体在气壁上形核后沿着与热流相反的方向，按要求的结晶取向进行凝固的技术。该技术最初是在高温合金的研制中建立并完善起来的。采用、发展该技术最初是用来消除结晶过程中生成的横向晶界从而提高材料的单向力学性能。该技术运用于燃气涡轮发动机叶片的生产，所获得的具有柱状乃至单晶组织的材料具有优良的抗热冲击性能、较长的疲劳寿命、较高的蠕变抗力和中温塑性，因而提高了叶片的使用寿命和使用温度，成为当时震动冶金界和工业界的重大事件之一。
定向凝固技术对金属的凝固理论研究与新型高温合金等的发展提供了一个极其有效的手段。但是传统的定向凝固方法得到的铸件长度是有限的，在凝固末期易出现等轴晶，且晶粒易粗大。为此出现了连续定向凝固技术，它综合了连铸和定向凝固的优点，又相互弥补了各自的缺点及不足，从而可以得到具有理想定向凝固组织、任意长度和断面形状的铸锭或铸件。它的出现标志着定向凝固技术进入了一个新的阶段。
答：粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成型和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金由以下几个主要工艺步骤组成：配料、压制成型、坯块烧结和后处理。对于大型的制品，为了获得均匀的密度，还需要采取等静压(各方向同时受液压)的方法成型。
1.5 有色冶金原料基础知识
60.什么是矿床?
答：矿床是指在地壳中由地质作用形成的，其所含有用矿物资源的数量和质量在一定的经济技术条件下能被开采利用的综合地质体。一个矿床至少由一个矿体组成，也可以由两个或多个，甚至十几个乃至上百个矿体组成。矿床是地质作用的产物，但又与一般的岩石不同，它具有经济价值。矿床的概念随经济技术的发展而变化。19世纪时，含铜高于0.5%的铜矿床才有开采价值，随着科技进步和采矿加工成本的降低，含铜0.4%的铜矿床已被大量开采。
61.什么是矿物?
答：矿物是指在各种地质作用中产生和发展着的具有相对固定化学组成和物理性质的自然元素或他们的化合物，它是组成岩石和矿石的基本单元。
62.什么是矿石?
答：在现代技术经济条件下，能以工业规模从矿物中加工提取金属或其他产品的矿物集合体。
63.什么是矿产储量?
答：矿产储量是埋藏在地下或分布于地表(包括地表水体)内经过地质勘探发现或查明达到一定富集程度，具有工业利用价值的矿产数量。矿产资源一般可分为燃料、金属、非金属三大类。每一大类又包括多种矿产。由于各种矿产勘探工作深度不同，需按揭露和控制程度以及矿山生产要求进行分类分级。世界上还没有统一的储量分级标准。欧美国家多采用“三级制”，如英国、加拿大将矿产资源储量划分为“证实”“近似”“可能”三级，美国分为“确定”“推定”“推测”三级，苏联采用五级制。我国把矿产资源储量分为四类五级，(四类：开采储量、设计储量、远景储量、地质储量;五级：A1、A2、B、C1、C2)。其中开采储量一般为A1级，设计储量一般为A2、B、C1级，远景储量为C2级。
64.什么是矿石品位?
答：矿石品位指单位体积或单位质量矿石中有用组分或有用矿物的含量。一般以质量分数表示(如铁、铜、铅、锌等矿)，有的用g/t表示(如金、银矿)，有的用gm³表示(如砂金矿等)，有的用g/L表示(如碘、溴等化工原料矿产)。矿产品位是衡量矿床经济价值的主要指标。
65.什么叫精矿?
答：有价金属品位较低的矿石经机械富集(或物理富集)，如重选、磁选浮选等选矿过程处理，获得一定产率的有价金属品位较高的矿石，这部分富集了有价金属的矿石即为精矿。
66.什么叫脉石?
答：脉石是指矿石中不能利用即废石矿物的集合体，其组成的矿物称为脉石矿物。
67.矿石如何分类?
答：矿石的种类很多，常可分为金属矿石和非金属矿石。
在金属矿石中还按金属存在的化学状态分成自然矿石、硫化矿石、氧化矿石和混合矿石。有用矿物是自然元素的矿石称做自然矿石，例如：金、银、铂、碗等。硫化矿石的特点是其中有用矿物为硫化物，例如：黄铜矿(CuFeS2)、方铅矿(PbS)等。氧化矿石中有用矿物是氧化物，例如：磁铁矿(FeO4)、赤铁矿(FeO)等。混合矿石内既有硫化矿物，又有氧化矿物。
当矿石中只含有一种有用金属时，称为单金属矿石;含有两种以上金属时，称为多金属矿石。由于矿石品位不同，工业上处理的方法也不同，所以习惯上根据矿石中有用成分含量的差别，又分为富矿石和贫矿石。
68.什么叫有色金属合金?
答：以一种有色金属作为基体，加入一种或几种其他金属或非金属元素，所组成的既具有基体金属通性又具有某些特定性的物质，称为有色金属合金。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属合金具有许多优良的特性，强度和硬度一般比纯金属高，具有良好的综合力学性能和耐腐蚀性能。有色金属合金的用途广泛，广泛应用于汽车、建材、家电、电力、3C、机械制造等行业。
69.什么是铜合金?
答：铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金，常用合金分为白铜、青铜、黄铜三大类。
(1)白铜。以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜;加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是力学性能和耐蚀性好，色泽美观。这种白铜广泛用于制造精密机械、眼镜配件、化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜、康铜、考铜是含锰量不同的锰白铜，是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。
(2)黄铜。黄铜是由铜和锌所组成的合金。如果只是由铜、锌组成的黄铜就称为普通黄铜。黄铜常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。如果是由两种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。如由铅、锡、锰、镍、铁、硅组成的铜合金。特殊黄铜又称为特种黄铜，它强度高、硬度大、耐化学腐蚀性强，切削加工的力学性能也较突出。黄铜有较强的耐磨性能。由黄铜所拉成的无缝铜管质软、耐磨性能强。黄铜无缝管可用于热交换器和冷凝器、低温管路、海底运输管。制造板料、条材、棒材、管材，铸造零件等，含铜62%~68%，塑性强，制造耐压设备等。含锌低于36%的黄铜合金由固溶体组成，具有良好的冷加工性能，如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳，称为壳黄铜或七三黄铜。含锌在36%~42%之间的黄铜合金由固溶体组成，其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性，但使塑性降低，适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性，故称海军黄铜，用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能，这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
(3)青铜。青铜是我国使用最早的合金，至今已有三千多年的历史。青铜原指铜锡合金，后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜，并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能、减摩性能好和力学性能好，适合制造轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高，耐磨性和耐蚀性好，用于铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。磷青铜的弹性极限高，导电性好，适于制造精密弹簧和电接触元件。铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金，其力学性能、物理性能、化学性能及抗蚀性能良好，可用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。粉末冶金制作针对钨钢、高碳钢、耐高温超硬合金制作的模具需电蚀时，因普通电极损耗大，速度慢，钨铜是比较理想材料。
答：铝合金是以铝为基材的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
71.什么是锌合金?
答：锌合金是以锌为基材加入其他元素组成的合金。常加的合金元素有铝铜、镁、镉、铅、钛等低温锌合金。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔;但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。
按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。铸造合金的产量远大于变形合金。铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好，适用于压铸仪表、汽车零件外壳等。
72.什么是铅合金?
答：铅合金是以铅为基材加入其他元素组成的合金。按照性能和用途，铅合金可分为耐蚀合金、电池合金、焊料合金、印刷合金、轴承合金和模具合金等。铅合金主要用于化工防蚀、射线防护、制作电池板和电缆套。在湿法冶金工艺中，铅合金广泛应用于电解阳极，具有硬度高、力学性能好、铸造性能优、使用寿命长、生产工艺简单等优点。
答：镍合金是以镍为基材加入其他元素组成的合金，镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中，镍合金都有广泛用途。
74.什么是硬质合金?
答：硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和黏结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钻具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通信、建筑等领域。1.7 有色冶金环保
75.何谓冶金“三废”?
答：冶金“三废”包括：废气、废水、废渣，具体指排放的固体废物、烟尘、粉尘、二氧化硫、含重金属废水等有害物。冶金行业“三废”双重性，“三废”治理与资源化相辅相成。
76.何谓工业废水?
答：工业废水是指工业企业生产过程中产生和排放的废水。包括生产污水(包括生活污水)和生产废水两大类。
(1)生产污水，指在生产过程中所形成的，被有机或无机性生产废料所污染的废水(包括温度过高而造成热污染的工业废水)。
(2)生产废水，指在生产过程中形成的，但未直接参与生产工艺，只起辅助作用，未被污染物污染或污染很轻的水。
77.水体污染指标包括哪些?
答：水体污染指标包括生化需氧量、化学需氧量、总需氧量、总有机碳、悬浮物、有毒物质、大肠菌群数、pH值等。
78.生化需氧量是什么?
答：生化需氧量(BOD)是表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量。
79.化学需氧量是什么?
答：化学需氧量(COD)是在一定条件下，采用一定的强氧化剂(重铬酸钾、高锰酸钾等)，所消耗的氧化剂量。
80.总需氧量是什么?
答：总需氧量(TOD)是指水中能被氧化的物质，主要是有机物去燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量，结果以O的mg/L表示。
81.什么是固体悬浮物?
答：固体悬浮物指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。
82.什么是浊度?
答：浊度是指溶液对光线通过时所产生的阻碍程度，它包括悬浮物对光的散射和溶质分子对光的吸收。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。
83.污水的一、二、三级处理是什么?
答：按污水的处理程度划分，污水处理通常分为三级。一级处理，又称预处理，采用物理方法除去水体中的悬浮物，使废水初步净化，为二级处理创造泵件。二级处理，采用物理方法、化学方法和生物方法等除去水体中的胶质杂质二级处理一般能除去90%左右的可降解有机物(如BOD物质)和90%~95%的固体悬浮物，但一些重金属毒物和生物难以降解的高碳化合物无法清除。三级处理，又称高级处理和深度处理，采用物理化学方法和生物方法等使水质达到排放标准及用水要求。三级处理是工业用水采用封闭循环系统的重要组成部分。一般一级处理水达不到排放标准，必须进行再处理;二级处理水可以达标排放;三级处理水可直接排放地表水系或回用。
84.火法冶金过程废水主要有哪些?
答：火法冶金过程废水主要包括烟气洗涤废水、设备冷却水、冲渣水、余热锅炉排污水、排水车间及设备清洗水。
85.湿法冶金过程废水主要有哪些?
答：湿法冶金过程废水主要包括烟气洗涤废水和湿法冶金工艺过程排放或泄漏的废水两种。其中设备冷却水基本未受污染，冲渣水仅轻度污染;烟气湿式洗涤系统排出的废水和湿法冶金工艺过程排放或泄漏的废水成分复杂、污染严重是重点治理对象。
86.有色冶金废水处理方法主要包括哪些?
答：有色冶金废水处理方法主要包括：物理法、化学法、物理化学法、生物法。
87.有色冶金过程中产生的废气特点有哪些?
答：有色冶金过程中的烟气主要是火法冶金产生，其特点：(1)废气温度高，成分复杂，烟气有腐蚀性;(2)烟尘颗粒细，吸附力强;(3)废气具有回收价值;(4)废气排放量大。
88.有色冶金废气的处理方法有哪些?
答：有色冶金废气的处理方法主要包括：除尘、脱硫、脱硝。
(1)除尘是指从含尘气体中去除颗粒物以减少其向大气排放的技术措施，按除尘的捕集机理可分为机械除尘器、电除尘器、过滤除尘器和洗涤除尘器等
(2)脱硫是指燃烧前脱去燃料中的硫分以及烟道气排放前的去硫过程。目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等三类。其中，燃烧后脱硫技术主要有钙法、钠法、镁法、锰法、氨法、炭法、海水法、生物法、等离子法、膜法、活性焦法等。
(3)脱硝是指把已生成的NO、还原为N或进一步氧化形成硝酸盐，从而脱除烟气中的NO。烟气脱硝技术主要有干法(选择性催化还原烟气脱硝、选择性非催化还原法脱硝)和湿法两种。
89.有色冶金废渣如何分类?
答：按照冶炼过程可以将有色冶金废渣分为湿法冶炼废渣和火法冶炼废渣。湿法冶炼废渣就是指从含金属矿物中浸出了目的金属后的固体剩余物;火法冶炼废渣指含金属矿物在熔融状态下分离出有用组分后的产物，其来源包括：矿石、熔剂和燃料灰分中的造渣成分，是各种氧化物的共熔体。
90.火法冶金炉渣的组成及特性是什么?
答：火法冶金炉渣一般由CaO、SiO、FeO、ALO、MgO组成。重有色金属火法冶金的炉渣主要为CaO、SiO、FeO三元系组成的共熔体，其含量占炉渣总量的85%~90%。火法冶金的弃渣一般为熔渣，一般可作为铺路材料或生产矿渣水泥的添加料。
91.什么是二次资源?
答：在社会的生产、流通、消费、生活过程中产生的不再具有原使用价值并以各种形态存在，但可以通过某些技术、工艺综合利用加工、回收等途径，使其重新获得具有使用价值的各种在目前技术经济条件下的各种废弃物的总称。
二次资源的开发利用具有节省一次资源、节省建设资金的社会效益。资料表明，用金属废料生产金属比用矿石生产节约的能源是：钢50%、铜84%、铝95%、锌74%、铅56%、镁96%，再生有色金属的生产费用约是原生金属的50%;再生资源的开发利用，具有减少各种污染的环境效益。
92.什么是固体废物?
答：固体废物指人类在生产过程、社会生活中和其他活动中产生的不再需要或“没有利用价值”而被遗弃的固体或半固体物质。
93.固体废弃物处理的技术政策包括哪些?
答：固体废弃物处理的技术政策可归纳为“三化”，即无害化、减量化和资源化。
(1)减量化：通过适宜的手段减少固体废物的数量和体积。从两方面着手，一是对固体废物进行处理利用，二是减少固体废物的产生。
(2)无害化：将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康、不污染周围自然环境的目的。
(3)资源化：采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源。固体废物“资源化”是固体废物的主要归宿。
94.固体废弃物如何分类?
答：我国将固体废弃物分为工业固体废弃物、危险废物和城市垃圾三类。工业固体废物是指在工业、交通等生产活动中产生的固体废物。危险废物是指列人国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。城市生活垃圾是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。
95.我国主要环境管理制度包括哪些?
答：我国主要环境管理制度有环境影响评价制度、“三同时”制度、排污收费制度、环境保护目标责任制、城市综合整治定量考核制度、排放污染物许可证制度、污染物集中控制制度、限期治理制度等。
96.什么是环境影响评价制度?
答：环境影响评价是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法与制度。
97.什么是环境管理“三同时”制度?
答：“三同时”制度是指新建、改建、扩建项目和技术改造项目以及区域开发建设项目的污染治理设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用的制度。
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