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2-1 原料预处理
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。常见
的预处理方法有：
预处理操作
作用或目的分析
研磨、雾化
将块状或颗粒状的物质磨成粉末或将液体雾化，增大反应物接触面积，以加快反应速率
或使反应更充分
目的：提高原料转化率、利用率、浸取率，提高产品的产率等
增大接触面积的方法：固体——粉碎、研磨；液体——喷洒；气体——用多孔分散器等
浸取(即浸
出/溶解)
向固体中加入适当溶剂或溶液，使其中可溶性的物质溶解，包括水浸取、酸溶、碱溶、
醇溶等
水浸
与水接触反应或溶解，使原料变成离子进入溶液中
酸浸
在酸性溶液[如：用(浓)硫酸、盐酸等]中使可溶性金属离子进入溶液，不溶物通过
过滤除去的过程；酸还能溶解金属氧化物(膜)、抑制某些金属离子的水解等
碱浸
去油污，在碱性溶液中使两性化合物(Al2O3、ZnO 等)溶解，溶解铝、二氧化硅
等，不溶物通过过滤除去的过程
醇浸
提取有机物，常采用有机溶剂(乙醚，二氯甲烷等)浸取的方法提取有机物
浸出率
固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少(工业上往往为了追求更多转化)
提高浸出率的措施：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增大反应物(酸、碱)的浓度； ④适当升温(加热)
灼烧(焙烧)
除去可燃性杂质或使原料初步转化
①除去硫、碳单质； ②有机物转化、除去有机物；
③高温下原料与空气中氧气反应；④除去热不稳定的杂质(如碳酸盐沉淀)等
煅烧
改变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质在高温下氧化、分解，如煅烧高岭土
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）。
【例1】某工厂采用辉铋矿(主要成分为
，含有
、
杂质)与软锰矿(主要成分为
)联合
焙烧法制各
和
，工艺流程如下：
已知：①焙烧时过量的
分解为
，
转变为
；
②金属活动性：
；
③相关金属离子形成氢氧化物的
范围如下：
开始沉淀
完全沉淀
6.5
8.3
1.6
2.8
8.1
10.1
为提高焙烧效率，可采取的措施为_______。
a.进一步粉碎矿石 b.鼓入适当过量的空气 c.降低焙烧温度
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。
【例2】
是一种压电材料。以
为原料，采用下列路线可制备粉状
。
“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是_______。
【例3】无水AlCl3可用作有机合成的催化剂、食品膨松剂等。工业制备无水AlCl3的流程如下：
氯化炉中通入O2的目的是___________
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。
【例4】碳酸锶(SrCO3)是一种重要的工业原料，广泛用于生产锶铁氧体磁性材料。一种以菱锶矿(含
80%～90%SrCO3，少量MgCO3、CaCO3、BaCO3等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下：
菱锶矿、焦炭混合粉碎的目的是___________
【例5】CuCl 是有机合成的重要催化剂，并用于颜料、防腐等工业。工业上由废铜料(含Fe、Al 及其化
合物、SiO2杂质)，生产CuCl 的工艺流程如下：
物质
开始沉淀
沉淀完全
Fe(OH)3
2.7
3.7
Cu(OH)2
5.6
6.7
Al(OH)3
3.8
4.7
已知：CuCl 溶于NaCl 的浓溶液可生成CuCl2
-，CuCl2
-的溶液用水稀释后可生成CuCl 沉淀
煅烧的主要目的是___________
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。
【例6】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
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
【例7】硫酸锌(
)是制备各种含锌材料的原料，在防腐、电镀、医学上有诸多应用。硫酸锌可由
菱锌矿制备。菱锌矿的主要成分为
，杂质为
以及Ca、Mg、Fe、Cu 等的化合物。其制
备流程如下：
本题中所涉及离子的氢氧化物溶度积常数如下表：
离子
为了提高锌的浸取效果，可采取的措施有_______、_______。
【例8】LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、
Ni、Al 等元素）制备LiMn2O4的流程如下：
硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______，为提高溶矿速率，可采取的措施_______(举1 例)。
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) 。
【例9】以磷酸钙为原料可制备缓冲试剂磷酸二氢钾(KH2PO4)，其工艺流程如图所示：
已知：①Ca(H2PO4)2能溶于水，CaHPO4和Ca3(PO4)2均难溶于水。
②萃取原理：KCl+H3PO4⇌KH2PO4+HCl，HCl 易溶于有机萃取剂。
回答下列问题：
（1）将磷酸钙粉碎的目的是___________，“操作II”的名称是___________。
（2）“酸浸”发生反应的化学方程式为___________。“酸浸”利用了浓硫酸的下列性质
___________(填标号)。
a．氧化性 b．还原性 c．强酸性
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）
【例10】回答下列问题：
（1）加碱浸取时，为提高钌的浸出率可采取的措施有___________(任写两点)。
（2）操作X 的名称为___________。
（3）“研磨预处理”是将研磨后的含钌废料在氢气还原炉中还原为单质钌，再进行“碱浸”获得
，写出“碱浸”时生成
的离子方程式：___________。
1．高锰酸钾生产过程中产生的废锰渣(主要成分为MnO2、KOH、MgO 和Fe2O3)可用于制备MnSO4晶
体，工艺流程如下：
提高“反应Ⅰ”速率可采取的措施是___________(除“加热”外，任写一种)
2．粉煤灰是火电厂的大宗固废。以某电厂的粉煤灰为原料(主要含
和
等)提铝的工艺流
程如下：
“浸出”时适当升温的主要目的是_______。
3．锡常用于制造保险丝等合金。工业上以锡精矿(主要含锡、铁、铜、银、铅、钨等硫化物和砷化物)为
原料制备锡，其流程如下：
“熔炼”时使用焦炭粉，粉碎焦炭的目的是___________
4．三氧化二镍(Ni2O3)是重要的电子元件材料和蓄电池材料，工业上利用含镍废料(主要成分为镍、铝、
氧化铁、碳等)提取Ni2O3，工业流程如图：
“预处理”操作可以选择用___________来除去废旧镍电池表面的矿物油污
5．某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有Ni 70.0%及一定量的
Al、Fe、SiO2和有机物，镍及其化合物的化学性质与铁的类似，但Ni2＋的性质较稳定)。回答下列
问题：
已知：部分阳离子以氢氧化物的形式完全沉淀时的pH 如下表所示。
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
9.2
用乙醇洗涤废催化剂的目的是___________
6．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是一种重要的工业原料，能溶于水，不溶于乙醇，其工业制法如下。请
回答：
步骤①中碱液洗涤的目的是___________
7．湿法炼锌产生的铜镉渣主要含锌、镉(Cd)、铜、铁、钴(Co)等金属单质。利用铜镉渣可生产Cu、Cd
及ZnSO4·7H2O 等，其生产流程如图：
如表是部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为0.1 mol·L-1计算)
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cd(OH)2
Zn(OH)2
开始沉淀的pH
1.9
7.0
7.2
5.4
沉淀完全的pH
3.2
9.0
9.5
8.2
提高铜镉渣的“浸出”速率的措施有___________(写出1 条即可)
8．氯化磷酸三钠[(Na3PO4·12H2O)4·NaClO]的熔点为62 ℃，常温下较稳定，受热易分解，具有良好的灭
菌、消毒、漂白作用，可广泛地用于医院、餐馆、食品加工等行业。一种以磷矿石[主要成分为
Ca5(PO4)3F]为原料生产氯化磷酸三钠的工艺流程如图。回答下列问题：
磷矿石制成磷矿粉的目的是___________
9．钼酸钠(Na2MoO4)是一种冷却水系统的金属缓蚀剂，工业上通常利用钼精矿(MoS2中硫为-2 价)制备金
属钼和钼酸钠晶体的流程如图所示。
回答下列问题：
在空气中焙烧时产生对环境有危害气体的化学式是___________，焙烧的化学方程式是___________。
10．某工厂采用如下工艺处理镍钴矿硫酸浸取液含（
和
)。实现镍、
钴、镁元素的回收。
已知：
物质
用硫酸浸取镍钴矿时，提高浸取速率的方法为_______(答出一条即可)。
11．碱式硫酸铝[(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]溶液可用于烟气脱硫。实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)
制备碱式硫酸铝溶液，实验流程如下：
已知“调pH”的反应为(2-x)Al2(SO4)3＋3xCaCO3＋3xH2O=2[(1-x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]＋3xCaSO4＋
3xCO2↑。
“酸浸”时适当增大H2SO4溶液浓度的目的是___________，能达到相同目的的方法还有___________(任
写一种)
12．钯(Pd)是一种不活泼金属，含钯催化剂在工业、科研上用量较大。某废钯催化剂(钯碳)中含有钯(5%
～6%)、碳(93%～94%)、铁(1%～2%)以及其他杂质，故钯碳具有很高的回收价值。如图是利用钯
碳制备氯化钯(PdCl2)和Pd 的流程，回答下列问题：
“钯碳”焚烧过程中空气一定要过量，目的是___________
13．ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2·SiO2，还含少量FeCO3、
Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取：
已知：ZrSiO4能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成
滤渣Ⅲ制备ZrO2的方法是___________
14．草酸钴是制作氧化钴和金属钴的原料。一种利用含钴废料(主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、
Al2O3、CaO、MgO、碳及有机物等)制取CoC2O4的工艺流程如下：：
“550℃焙烧”的目的是___________
15．某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有少量其他不溶性物
质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)：
“碱浸”中NaOH 的两个作用分别是___________
16．硝酸铜晶体[Cu(NO3)2·6H2O]，是一种重要的化工原料，常用于农药、镀铜、搪瓷等工业。以辉铜矿
(主要成分为Cu2S，含少量Fe2O3、SiO2等杂质)为原料制备硝酸铜晶体的某工艺如图所示。回答下
列问题：
“浸取”时，为了提高浸取率可采取的措施有___________(任写一点)
17．以菱锰矿(主要成分为MnCO3，还含有Fe3O4、FeO、MgCO3等杂质)为原料制备MnSO4的工艺流程
如下图：
酸浸时选择H2SO4而不是HCl 的原因可能是___________和___________，
18．对废催化剂进行回收可有效利用金属资源。某废催化剂主要含铝(
)、钼(
)、镍(
)等元素的
氧化物，一种回收利用工艺的部分流程如下：
已知：25℃时，
的
，
；
；
；该工艺中，
时，溶液中
元素以
的形态存在。“焙烧”中，
有
生成，其中
元素的化合价为___________。
19．某工厂从废含镍有机催化剂中回收镍的工艺流程如图所示(已知废催化剂中含有
70.0%及一定量的
、
、
和有机物，镍及其化合物的化学性质与铁的类似，但
的性质较稳定)。回答下列
问题：
（1）滤渣a 的成分是___________，用乙醇洗涤废催化剂的目的是___________，从废液中回收乙醇的
方法是___________
（2）为提高酸浸速率，可采取的措施有___________(答一条即可)
