冶金工程专业《实验指导书》2020-
1 冶金工程专业 《实 验 指 导 书》 2020
目录有色冶金综合实验3实验1电积与电解实验2锡精矿的还原熔炼.8实验4.14有机溶剂萃取分离镍、钻，实验5配掺法制备铝硅合金，..17..19实验6高炉瓦斯泥自还原提取锌和铁的实验冶金物化实验.21实验1碳酸钙分解动力学参数的测定..22实验2Fe2O碳还原反应历程分析，..26实验3..30高炉瓦斯灰加热过程中平衡物相分析实验4.33普通铁矿石高炉冶炼渣溶化性分析实验5.36铁精矿碳还原中真空度影响分析.实验6.39钛矿酸解试验，..42实验7溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛光催化性能测试..44冶金工程虚拟仿真，实验1非高炉炼铁数值模拟仿真.45.54实验2二维圆管流动实验3混合器数值模拟仿真.692
2 目录 有色冶金综合实验. 3 实验 1 电积与电解 . 4 实验 2 锡精矿的还原熔炼. 8 实验 4 有机溶剂萃取分离镍、钴 . 14 实验 5 配掺法制备铝硅合金. 17 实验 6 高炉瓦斯泥自还原提取锌和铁的实验 . 19 冶金物化实验 . 21 实验 1 碳酸钙分解动力学参数的测定. 22 实验 2 Fe2O3碳还原反应历程分析 . 26 实验 3 高炉瓦斯灰加热过程中平衡物相分析 . 30 实验 4 普通铁矿石高炉冶炼渣溶化性分析. 33 实验 5 铁精矿碳还原中真空度影响分析. 36 实验 6 钛矿酸解试验. 39 实验 7 溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛光催化性能测试. 42 冶金工程虚拟仿真. 44 实验 1 非高炉炼铁数值模拟仿真 . 45 实验 2 二维圆管流动. 54 实验 3 混合器数值模拟仿真. 69
有色冶金综合实验3
3 有色冶金综合实验
实验1电积与电解(8学时)一、实验目的1、通过硫酸锌溶液电积实验过程，了解与电积过程有关的仪器设备及操作。2、掌握稳压稳流电源的应用以及电流效率、电能消耗的测试与计算。3、理解电积与电解的区别。二、实验原理硫酸锌溶液通过不溶阳极电解的方法从中提取锌。采用的阳极板为铅银（1%Ag）合金板，阴极板为铝板，以酸性硫酸锌溶液作电解液。当通以直流电时，阴、阳极发生以下电化学反应：电积：阴极:Zn2++2e=Zn阳极：H20-2e=1/202+2H*总反应：ZnSO.+H,O=Zn+H,SO.+1/20,电解提铜的电极反应：阳极：Cu-2e=Cu2阴极:Cu2+2e=Cu三、仪器和药品仪器：电子天平，恒温水浴锅，直流稳压稳流电源，烧杯，玻璃棒，电解槽等，铝阴极石墨阳极，铜阳极，砂纸（180目~1200目各20张）：塑料夹子（50个），水银温度计。药品：硫酸锌、硫酸、硫酸铜四、实验方法和步骤（一）锌的电积过程1、电解液的配制首先配制300mL电解液，其电解液是按照含硫酸锌0.75-0.8mol/L，硫酸1.0mol/L的比例配制，然后放入恒温水浴锅中加热到35-40C2、计算电流强度先将铝阴极置于天平称重并记下重量，然后将铝阴极放入电解槽内，取出测量其浸入溶液的实际尺寸并计算面积，再根据已确定的阴极电流密度Dk=300-400A/m2计算出所需电流强度。3、接线将直流稳压稳流电源、电解槽、阴、阳极等仪器连结好，阴极接稳压稳流电源黑旋钮4
4 实验 1 电积与电解 （8 学时） 一、实验目的 1、通过硫酸锌溶液电积实验过程，了解与电积过程有关的仪器设备及操作。 2、掌握稳压稳流电源的应用以及电流效率、电能消耗的测试与计算。 3、理解电积与电解的区别。 二、实验原理 硫酸锌溶液通过不溶阳极电解的方法从中提取锌。采用的阳极板为铅银（1%Ag）合金 板，阴极板为铝板，以酸性硫酸锌溶液作电解液。当通以直流电时，阴、阳极发生以下电化 学反应：电积： 阴极：Zn2+＋2e = Zn 阳极：H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+ 总反应： 电解提铜的电极反应：阳极：Cu – 2e = Cu2+ 阴极：Cu2+ + 2e = Cu 三、仪器和药品 仪器：电子天平，恒温水浴锅，直流稳压稳流电源，烧杯，玻璃棒，电解槽等，铝阴极， 石墨阳极，铜阳极，砂纸（180 目~1200 目各 20 张），塑料夹子（50 个），水银温度计。 药品：硫酸锌、硫酸、硫酸铜 四、实验方法和步骤 （一）锌的电积过程 1、电解液的配制 首先配制 300mL 电解液，其电解液是按照含硫酸锌 0.75-0.8mol/L，硫酸 1.0mol/L 的比 例配制，然后放入恒温水浴锅中加热到 35-40℃。 2、计算电流强度 先将铝阴极置于天平称重并记下重量，然后将铝阴极放入电解槽内，取出测量其浸入溶 液的实际尺寸并计算面积，再根据已确定的阴极电流密度 DK=300-400A/m2计算出所需电流 强度。 3、接线 将直流稳压稳流电源、电解槽、阴、阳极等仪器连结好，阴极接稳压稳流电源黑旋钮， 4 2 Zn H2SO4 1/2O2 直流电 ZnSO H O
阳极接红色旋钮，极距4-6cm。4、数据记录待电解液加热到35-40C°时，通电，迅速调节电流，使其与计算的电流相接近，并记下通电起始时间、电流强度及槽电压。5、电积电解进行50分钟实验结束，关闭所有电源，同时取铝阴极置于蒸馏水中浸泡5分钟以除去硫酸盐结晶，然后放入烘箱烘干（20min）再取出称量，记下电解后阴极的重量。（二）铜的电解过程1、电解液的配制配制300mL电解液，其电解液是按照含铜40-50g/L，硫酸160-200g/L的比例配制然后放入恒温水浴锅中加热到50-60C2、计算电流强度先将铜阳极、铝阴极置于天平称重并记下重量，然后将铝阴极放入电解槽内，取出测量其浸入溶液的实际尺寸并计算面积，再根据已确定的阴极电流密度Dk=220-260A/m2计算出所需电流强度。3、接线将直流稳压稳流电源、电解槽、阴、阳极等仪器连结好，阴极接稳压稳流电源黑旋钮阳极接红色旋钮，极距4-6cm。4、数据记录待电解液加热到50-60C°时，通电，迅速调节电流，使其与计算的电流相接近，并记下通电起始时间、电流强度及槽电压。5、电解电解进行20分钟实验结束，关闭所有电源，同时取铜阳极、铝阴极置于蒸馏水中浸泡5分钟，以除去硫酸盐结晶，然后放入烘箱烘干（20min）再取出称量，记下电解后阳极、阴极的重量。五、实验注意事项及安全操作规程1、线路联结必须严格按操作步骤进行，经检查后方可通电。2、实验过程中，不得任意摆弄仪器开关、旋钮以及各接触点，以免造成接触不良影响实验。3、如遇仪器设备发生故障或因接触不良而引起断电，应立即报告老师，认真检查原因及时处理。六、实验结果的处理5
5 阳极接红色旋钮，极距 4-6cm。 4、数据记录 待电解液加热到 35-40℃时，通电，迅速调节电流，使其与计算的电流相接近，并记下 通电起始时间、电流强度及槽电压。 5、电积 电解进行 50 分钟实验结束，关闭所有电源，同时取铝阴极置于蒸馏水中浸泡 5 分钟， 以除去硫酸盐结晶，然后放入烘箱烘干（20min）再取出称量，记下电解后阴极的重量。 （二）铜的电解过程 1、电解液的配制 配制 300mL 电解液，其电解液是按照含铜 40-50g/L，硫酸 160-200g/L 的比例配制， 然后放入恒温水浴锅中加热到 50-60℃。 2、计算电流强度 先将铜阳极、铝阴极置于天平称重并记下重量，然后将铝阴极放入电解槽内，取出测量 其浸入溶液的实际尺寸并计算面积，再根据已确定的阴极电流密度 DK=220-260A/m2计算出 所需电流强度。 3、接线 将直流稳压稳流电源、电解槽、阴、阳极等仪器连结好，阴极接稳压稳流电源黑旋钮， 阳极接红色旋钮，极距 4-6cm。 4、数据记录 待电解液加热到 50-60℃时，通电，迅速调节电流，使其与计算的电流相接近，并记下 通电起始时间、电流强度及槽电压。 5、电解 电解进行 20 分钟实验结束，关闭所有电源，同时取铜阳极、铝阴极置于蒸馏水中浸泡 5 分钟，以除去硫酸盐结晶，然后放入烘箱烘干（20min）再取出称量，记下电解后阳极、 阴极的重量。 五、实验注意事项及安全操作规程 1、线路联结必须严格按操作步骤进行，经检查后方可通电。 2、实验过程中，不得任意摆弄仪器开关、旋钮以及各接触点，以免造成接触不良影响 实验。 3、如遇仪器设备发生故障或因接触不良而引起断电，应立即报告老师，认真检查原因 及时处理。 六、实验结果的处理