高硫铝土矿国外研究现状论文

专题2－原理的预处理 预处理的目的是使原料中待提取元素的状态，由难浸出的化合物或单质转变成易浸出的化合物   一．对原料进行预处理时常用方法及其作用 1．研磨、粉碎、雾化：将块状或粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物间接触面积（作用），以加快后续操作反应速率（作用），进而增大原料的转化率或浸取率（目的）。 【习题】钴酸锂（LiCoO2）电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下：废旧电池初步处理为粉末状的目的是_______________________________________。 【答案】增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率 【解析】废旧电池初步处理为粉末状的目的是：增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率。   【习题】连二亚硫酸钠(Na2S2O4)是印染工业的一种常用原料，连二亚硫酸钠又称保险粉，可溶于水，但不溶于甲醇，其固体受热、遇水都会发生反应放出大量的热，甚至引起燃烧，工业制备流程如下：向液锌中鼓入M气体，使液态锌雾化，目的是____________________________。 【答案】增大锌反应的表面积，加快化学反应速率 【解析】向液锌中鼓入M气体，使液态锌雾化，目的是减小锌的颗粒，使单质锌的表面积增大，以增大其与反应物的接触面积，加快反应速率。   【习题】粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如图：已知烧结过程的产物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。 操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是__________________________。 【答案】提高烧结产物浸出率    【解析】操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是增大反应物的接触面积，提高烧结产物浸出率。   2．焙烧：反应物与空气、氯气等氧化性气体或其他添加进去的物质（如硫酸）发生化学反应（所以焙烧分为氧化焙烧、硫酸化焙烧和氯化焙烧等）。以气固反应为主，为避免物质融化反应温度一般低于熔点，在500～1500℃之间。使用专门的化工装置如沸腾炉、焙烧炉等。 原料在空气中灼烧，焙烧的目的主要有两点: 一为非金属元素被氧化为高价气态氧化物逸出或氧化成高价态化合物; 二为金属元素被氧化为高价态氧化物或高价态化合物。高考题在预处理阶段的设问角度往往从粉碎与化学反应速率的关系、焙烧中的化学反应等入手。 工业上可以通过增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等来提高焙烧效率。 【2021山东高考17】工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2Cr2O4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是______________________________________________________。 【答案】增大反应物接触面积，提高化学反应速率，提高反应物转化率。   【习题】氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下： 已知：①菱锰矿石主要成分是回答下列问题： （1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。 （2）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是： 焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________. 【答案】（1）MnCO3+2NH4Cl△(===)MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O    （2）500℃    1.10    60min     【解析】（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为：MnCO3+2NH4Cl△(===)MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O； （2）根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱镁矿的最佳条件是：焙烧温度500℃；氯化铵与菱镁矿粉的质量比为1.10；焙烧时间为60min。   【习题】以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图所示。（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_____________________。 （2）添加1%已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于____________(填化学式)。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_________________________。 【答案】（1）【解析】（1）二氧化硫是酸性氧化物，少量二氧化硫与NaOH溶液反应可生成Na2SO3，过量二氧化硫与NaOH溶液反应可生成NaHSO3，离子方程式为（2）①高硫铝土矿的成分中含FeS2和金属硫酸盐，而已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于②添加的CaO吸收  3．煅烧：反应物受热分解或发生晶形转变，为避免融化温度低于熔点，但大多高于1200℃。如煅烧石灰石、生产玻璃、打铁等，使用的化工设备如回转窑。 【习题】以白云石（主要成分为CaCO3和MgCO3）为原料制备氧化镁和轻质碳酸钙的一种工艺流程如下：（1）白云石高温煅烧所得固体产物的主要成分为_________________________（填化学式）。【答案】（1）CaO、MgO    （2）煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低    温度     【解析】（1）高温煅烧白云石得到CaO和MgO； （2）煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低，所以活性降低；氧化钙和水反应放热，氧化钙含量越高与样品与水反应放出的热量越多，所以也可将不同温度下的煅烧所得固体样品加入水中，测量的相同时间后反应液的温度与样品煅烧温度之间的关系，来判断样品的活性。   4．灼烧：物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。反应温度在1000℃左右，使用的仪器比较多样如煤气灯、电炉等。灼烧海带、颜色反应、焰色试验、灼烧失重、灼烧残渣等。 【习题】碳、硫的含量影响钢铁性能。某兴趣小组用如下流程对钢样进行探究。（1）钢样中硫元素以FeS形式存在，FeS在足量氧气中灼烧，生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则该固体产物的化学式为_____________。 （2）检验钢样灼烧生成气体中的CO2，需要的试剂是____________ (填字母）。 a.酸性KMnO4溶液   b.澄清石灰水   c.饱和小苏打溶液       d.浓H2SO4 【答案】（1）Fe3O4    （2）ab     【解析】（1） 生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则Fe、O两种元素的物质的量之比为（2）钢样灼烧生成气体中含有CO2和SO2，二氧化硫也能够使澄清石灰水变浑浊，因此需要用酸性KMnO4溶液反应除去二氧化硫后再用澄清石灰水检验。   5．浸取及浸出率：浸取的目的是把固体转化为溶液，以便于后继的转化或分离。包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等。浸出率是指固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。 提高浸取率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分；③当增大酸的浓度；④加热；⑤延长浸出时间 【习题】氯氧化铋(BiOC1) 常用于电子设备等领域，BiOCl 难溶于水，它是BiCl3的水解产物。以铋的废料(主要含铋的化合物，含少量铜、铅、锌的硫酸盐及Cu2S和Fe2O3等)为原料生产高纯度BiOCl的工艺流程如图：（1）提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度、_____________________(答出一点即可)。 （4）“浸铋”中，铋的浸出率与温度关系如图所示：在高于40℃左右时“铋浸出率”开始下降，其主要因素可能是_______________。 【答案】（1）适当升高温度    （4）HCl挥发加快，Bi3+水解程度增大     【解析】（1）提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度、适当升高温度或进行搅拌等； （4）在“浸铋”中，铋的浸出率与温度，根据图示可知：在温度接近40℃时Bi的浸出率最高，此后温度升高，浸出率反而降低，主要是由于温度升高，HCl挥发加快，且温度升高使Bi3+水解程度也增大，最终导致铋的浸出率随温度的升高而降低。   6．酸浸：酸浸是指把预处理得到的物料与酸(盐酸或硫酸) 溶液进行反应，使物料中的碱性或两性氧化物转化为相应的盐、并用酸抑制该盐的水解同时除去不溶于该酸的杂质( 如 SiO2 或 CaSO4 等) 。 【2021湖南卷17】为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________________(至少写两条) 【答案】适当升高温度，将独居石粉碎等   【习题】聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣(主要成分Fe3O4，含少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如下：（1）废铁渣进行“粉碎”的目的是______________________。  （2）“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如图所示。②酸浸时，通入O2的目的是______________________。  ③当酸浸温度超过100 ℃时，铁浸取率反而减小，其原因是________________________。  【答案】（1）增大接触面积，提高反应速率，提高铁元素浸取率     （2）Fe3O4+4H2SO4△(===)FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O    将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3    温度超过100℃，加快Fe3+水解生成Fe(OH)3，导致Fe3+浓度降低 【解析】（1）对废铁渣进行粉碎的目的是：减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率和提高铁浸取率； （2）①加热条件下酸浸时，Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，方程式为：Fe3O4+4H2SO4△(===)FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O； ②酸浸时有亚铁离子生成，通入氧气能将亚铁离子氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O； ③铁离子在水溶液中存在水解，温度升高有利于水解反应的进行，温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率，导致Fe3+浓度降低。   7．碱浸：洗去动植物油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅（加碱量不宜过多） 【习题】锡酸钠可用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。以锡锑渣(主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化物)为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下图所示:（1）碱浸”时SnO2发生反应的化学方程式为___________________________。 （2）“碱浸”时，若Sn元素氧化物中SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是_________________。 【答案】（1）SnO2+2NaOH= Na2SnO3+H2O    （2）把SnO氧化为SnO32—    【解析】NaNO3具有氧化性，能将SnO氧化，“碱浸”时，若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是把SnO氧化成SnO32-，故答案为把SnO氧化为SnO32—。

截至2000年底。372.52亿元

1.矿产资源的社会经济价值

河南省载入矿产储量表的各种矿产保有资源储量的潜在价值为17033亿元（截止1999年底，不含石油、天然气），累计查明资源储量的潜在价值为18815亿元，若加上石油、天然气等矿产，则潜在价值总值达到2万亿元以上。保有资源储量和累计查明资源储量的潜在价值分别占全国矿产资源总值的1.85%和2.03%。矿产资源储量的潜在价值在全国居第12位，平均每平方千米保有矿产资源储量的潜在价值在全国居第1 1位，但按人均拥有矿产资源储量（潜在价值）计，则河南省在全国居第22位，河南省人均拥有矿产资源储量的潜在价值仅为全国平均值的1/4。

2.矿产资源现状

截至“九五”末，河南省共发现126种矿产（含亚种为154种，下同），占全国已发现矿种（171种）的75%，其中有71种（79种）矿产已探明有资源储量。发现各种矿产地3000余处。全省上储量表的矿产地939处，其中主要矿产地718处，伴、共生矿产地221处，其余为矿点、矿化点，工作程度较低，有待进一步勘查评价。探明资源储量的矿产地中大型矿床155处，中型矿床257处，小型矿床527处。已发现矿床中进行过勘探的有639处，详查203处，普查97处，可见河南省矿产勘查程度总体较高，但普查、详查、勘探比例严重失调，而且反映出开发利用强度过高。不同规模矿产地所占的比例为大型17%、中型27%、小型56%。

矿产保有资源储量居全国首位的有钼、蓝晶石、天然碱、珍珠岩等8种，居第二位的有镓、耐火粘土等5种，居第三位的有铝土矿、水泥用大理岩等6种，居四至十位的有晶质石墨、水泥用灰岩、金、石油、锑、煤、银、铁等28种（表6.1.1）。

3.主要矿产资源可供性及潜力分析

截至1999年底，河南省已探明资源储量的矿产地892处，其中能源矿产298处，金属矿产293处，非金属矿产301处。已经开采利用的533处（含闭坑矿山33处），基建矿山158处，还有54处在目前的技术经济条件下不宜开发利用；可以进行进一步工作的矿产地只有147处，占发现矿产地总数的16.5%。考虑到民采小矿的分割开采等因素，剩下的矿产地可以投入开采或通过进一步工作提供开采的比例还要更低，探明矿产资源对国民经济发展所需矿产资源的可供性进一步降低，中长期后备资源难以保障，有些矿种和矿山企业在近期就将面临严峻的资源形势。形成这一局面的原因有河南省强力开采、使矿产资源的耗竭性因素，另一个原因是在由计划经济向市场经济的转换过程中出现的地质矿产勘查投入断档造成的。

表6.1.1河南省矿产保有资源储量在全国的位次

通过近年来的矿产资源调查评价与勘查，以及在河南省的主要成矿区带内发现，重要支柱性矿产资源还有较大的找矿潜力。

（1）煤炭

截至2000年底，河南省已累计探明煤炭资源储量260.99亿t，历年开采损耗28.87亿t，保有资源储量232.12亿t，其中储量63.20亿t、基础储量119.19亿t、资源量112.93亿t，已开采利用矿区资源储量占河南省总资源储量的36.1%。

河南省具有较好的成煤地质条件，据第三次全国煤田预测，河南省2000m以浅煤炭资源量920亿t，其中可靠级561亿t，占61%；可能级221亿t，占24%；推断级138亿t，占15%。河南省地质科研所1989年的预测结果显示，1000m以浅129.7亿t,1500m以浅411.6亿t。

由于煤炭还有较大的资源潜力，通过外围找矿和深部探矿，可充分满足我省“十五”至2010年对煤炭的需求。

（2）黑色金属矿产

河南省黑色金属矿产中铁矿产地最多，占金属矿产总数35.5%。20世纪50～70年代，先后对1 6个矿产地进行过详细勘探，28个矿产地进行过初步勘探，33个矿产地进行过详细普查，63个矿产地（或区域）进行了初步普查，铁矿的工作程度是各矿种中最高的，找矿潜力较小。探明资源储量90%属于贫矿，资源利用较为困难，不能满足河南省钢铁企业对铁矿的需求。

（3）有色金属矿产

河南省有色金属矿产以钼、铝为主，为省优势矿产。钼探明资源储量居全国首位，与钼共生的（白）钨矿也是河南省优势矿种之一，其储量居全国第三位。钼矿共有27处产地，全省经过详细勘探的矿区为栾川南泥湖钼矿田。河南省的钼资源储量接近全国资源总量的三分之一，虽探明储量较大，还有极大的找矿潜力，保有资源储量能满足省内矿山生产需求。

铝土矿主要分布于新安、渑池、陕县、巩义、宝丰、登封、新密、禹州一带，详查以上的矿产地共39处，其中达大中型矿床规模的25个。累计探明资源储量4.15亿t，保有资源储量为3.8亿t，但很大一部分已被民采所破坏，实际保有资源储量可能较低。对采用拜耳法生产氧化铝的选厂的富矿供应能力较低。

20世纪80年代末，河南省地质专家所作的资源总量预测认为，全省尚有铝土矿远景资源量为9.60亿t，加现保有资源储量38 490.9万t，河南省铝土矿预测资源量为13.45亿t，可见找矿前景较好。河南省是我国重要的铝有色金属工业原料及加工基地，在河南省国民经济中占有重要的地位。通过加大找矿力度、增加总量和采用新的选矿方法，降低入选铝土矿的品位，解放大量中低品位铝土矿两种途径，可以保证在较长时期内的铝土矿供应。

铅锌矿产地较多，主要分布在豫西、豫西南等地，但是较为分散，没有形成资源优势。近年在豫西南地区铅锌银的找矿方面取得了突破性进展，有望形成两个规模巨大的铅锌银矿资源基地。

（4）贵金属矿产

金矿是河南省的支柱性优势矿产之一，河南是我国四大黄金产地之一。由于强力开采，大批黄金矿山已出现不同程度的资源危机。有关专家预测小秦岭金矿田金资源量为545.72～1 156 t，熊耳山－崤山地区金资源量为348.63 t。上述数字表明，河南省黄金资源尚有较大找矿潜力。由于勘查投入不足，后备资源缺乏保证的现象将逐步突显。

（5）非金属矿产

河南省非金属矿产资源十分丰富，高铝三石（蓝晶石、红柱石、矽线石）、天然碱、珍珠岩、各类粘土（伊利石粘土、耐火粘土、铁矾土、膨润土等）、冶金辅助用矿产、玻璃用矿产、水泥用矿产、石墨、玉石、含钾岩石、岩盐以及煤系高岭土、沸石、硅灰石、饰面用花岗石等在全国有重要地位，有7种非金属矿产资源储量居全国第一，22种矿产居全国前六位。除石墨、玉石、萤石、硫铁矿外，绝大多数非金属矿都能保证充分供应，非金属矿的主要问题是开发利用水平很低，非金属矿产资源优势未能充分变为经济优势。