冶金概论[1]
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一. 绪论1.1钢铁冶金基本概念冶金是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物,并用各种加工方法制成一定性能的金属材料的科学。
冶金方法:1)火法冶金:是指在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业,使其中的金属和杂质分开,获得较纯金属的过程。
2)湿法冶金:是常温或低于100℃下,用溶剂处理矿石或精矿,使所要提取的金属溶解于溶液中,而其它杂质不溶解,然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
3)电冶金:是利用电能提取和精炼金属的方法。
钢铁冶金主要用火法生铁与钢:1.2钢铁工业在国民经济中的地位评价一个国家的工业发达程度↓工业化水平国民生活水准↓↓工业生产所占比重↓工业机械化自动化程度交通工具市政设施工业化水平的标志民用住宅生活用品↓↓劳动生产率提高需要大量的基础材料↓↓需要大量的机械设备↓钢铁产品↓1、价格低廉2、较高的强度和韧性3、易于加工制造4、原料资源丰富5、冶炼工艺成熟、效率高1.3钢铁工业的发展炼钢技术的发展方面:⑴氧气底吹空气转炉法和顶底复合吹炼法⑵引进真空技术,采用各种真空冶炼和炉外精炼技术,改善钢的品质,扩大产品品种⑶连铸技术,使炼钢工艺连续化⑷大容量、超高功率的炼钢炉子,提高生产率,降低成本。
发展趋势:扩大高炉容积,原料预处理,发展精料技术,采用富氧鼓风、脱湿鼓风和喷吹燃料等技术,提高产量,降低焦比;利用皮带运料,炉前除尘等先进设备和仪器,改善了人工劳动条件。
钢铁生产用能源:主要:煤炭,燃料油,天然气,电力等节能途径:改进生产设备及生产工艺、降低能源损失,减少生产工序、回收利用散失热量、加强企业能源管理,推进技术研究与创新。
1.4钢铁生产基本流程矿山→烧铁厂球团厂→烧结厂球团厂煤矿→焦化厂→→焦炭﹜→高炉→铁水→1、铁水→铁水预处理→转炉炼钢→钢水精炼→连铸→轧钢2、废钢→电弧炉→钢水精炼→连铸→轧钢二. 高炉炼铁用原料2.1概述地壳中的Fe元素居第四位,占4.2%,由于以富集状态存在,故有开采价值。
第一章、概述1.1. 金属及其分类1.1.1.金属:通常把元素周期表中具有光亮的金属光泽,很高的导热、导电性及良好的延展加工性的化学元素称为金属有色轻金属黑色金属稀有轻金属1.1.2.分类有色重金属稀有高熔点金属有色金属稀有金属稀有分散性金属贵金属稀土金属稀有放射性金属1.2. 冶金和冶金方法1.2.1. 冶金1、定义:冶金是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其他原料中提取金属或金属化合物,并用各种加工方法制备成具有一定性能的金属材料科学2、广义的冶金:包括矿石的开采、选矿、冶炼、金属加工3、狭义的冶金:指矿石或精矿的冶炼,即提取冶金4、冶金:提取冶金、物理冶金5、提取冶金:从矿石或精矿提取金属(包括金属化合物)的生产过程称为提取冶金,也称为化学冶金;6、物理冶金:加工制备具有一定性能的金属或合金材料7、5、冶金学(过程冶金学):它研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等过程的原理、流程、工艺及设备1.2.2. 二、冶金方法1、火法冶金2、(1)定义:它是指在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业,使其中金属与脉石和杂质分开,获得较纯金属的过程。
3、(2)过程:原料准备、熔炼、精炼4、湿法冶金5、定义:它是在常温(或低于100℃)常压或高温(100℃~300℃)高压下,用溶剂处理矿石或精矿,使所要提取的金属溶解于溶液中,而其它杂质不溶解,然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
也称为水法冶金。
6、过程:浸出、分离、富集、提取等7、电冶金8、定义:它是利用电能提取和精炼金属的方法9、分类:10、①电热冶金:利用电能转化为热能,在高温下提炼金属,本质与火法冶金相同11、②电化学冶金:用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出12、(3)过程:水溶液电解、熔盐电解等1.3. 冶金工艺流程和冶金过程1.3.1. 工艺流程图1、设备连接图:表示冶炼厂主要设备之间的联系2、原则流程图:表示各个阶段作业间联系3、数质量流程图:表示各阶段作业获得产物的数量和质量情况1.3.2. 冶金过程1、焙烧:是指将矿石或精矿置于适当气氛下,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。
第1章绪论1.1金属及其分类人类最早使用的金属——黄金。
铜是人类最早发现和使用的金属之一,距今8000年以前,人类已经使用铜。
铅也是人类史前金属,炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。
锡也是古老金属,最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合物偶然获得锡铜合金(锡青铜)-构成了人类古代文明的青铜器时代。
锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。
我国是最早掌握炼锌技术的国家,大概在北宋末年(12世纪初)已使用了金属锌。
镍是既古老又年轻的金属。
古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。
古代云南生产的白铜中含镍很高,在欧洲曾经称这种白铜为“中国银”。
而到了1751年,瑞典矿物学家克朗斯塔特(A.F.Cronstedt)才分离出金属镍,而且镍用于工业上是近一百多年的事。
西方分为:铁和非铁金属。
苏联、中国:黑色金属和有色金属。
黑色金属通常指铁,锰、铬及它们的合金(主要指钢铁)。
锰和铬主要应用于制合金钢,而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁,所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。
这样分类,主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。
有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。
有色金属可分为四类:(1)重金属,如铜、锌、铅、镍等;(2)轻金属,如钠、钙、镁、铝等;(3)贵金属,如金、银、铂、铱等;(4)稀有金属,如锗、铍、镧、铀等。
轻金属密度在4.5 g·cm-3以下的金属叫轻金属。
例如钠、钾、镁、钙、铝等。
周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属。
重金属一般是指密度在4.5 g·cm-3以上的金属叫重金属。
例如铜、锌、钻、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、汞等,过渡元素大都属于重金属。
贵金属贵金属通常是指金、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,所以叫贵金属。
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。
稀有金属稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。
1.火法冶金指高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔作业,使其中的金属与脉石和杂质分开,获得较纯金属的过程。
整个过程一般包括原料准备,熔炼和精炼三个工序。
过程所需能源主要靠燃料供给,也有依靠过程中的化学反应热来提供。
优点:反应速度快,设备单位产能大,无废水污染,废渣在环境中较稳定,成本低。
缺点:废气污染大,投资大,能耗高(氧化矿)2. 湿法冶金指常温常压或高温高压下,用溶剂处理矿石或精矿,使所要提取的金属溶解于溶液中,而其它杂质不溶解,然后在从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
由于大部分溶剂为水溶液,也称为水法冶金。
该方法主要有浸出,分离,富集,和提取等工序。
优点:废气污染较少,投资小,能耗低。
缺点:反应速度慢,设备单位产能小,废水污染,成本高。
3.浸出选择适当的溶剂把经处理过的矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解,以便使其与其它不溶的物质分离的过程。
分离将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。
富集:把分离得到的浸取液净化和富集的过程。
提取:从富集后的净化液中获得纯金属的过程4.钢与铁的区别习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。
钢和铁是有区别的,所谓钢铁,主要由两个元素构成,即铁和碳,一般碳和元素铁形成化合物,叫铁碳合金。
含碳量多少对钢铁的性质影响极大,含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。
由铁原子构成的物质叫纯铁,纯铁杂质很少。
工业上以含碳量的多少,将钢铁分为工业纯铁,钢,生铁。
工业纯铁含碳量低于0.02%含碳很少,比较柔软,塑性好,容易变形,韧性高,强度和硬度很差。
可用于低电阻通讯和电工纯铁。
生铁含碳量大于2.11%;钢含碳量小于2.11%。
生铁含碳量高,硬度高,韧性差,几乎没有塑性。
钢有较高的机械强度和韧性;可塑性好,抗冲击、易提炼,易加工成各种形状的钢材和制品:能进行铸造,轧制,锻造和焊接等加工;具有良好的导电,导热性能。
若在钢中添加一些合金元素可得到特殊性能的钢种,如不锈钢,耐热钢,耐酸钢等,因此被广泛利用。
冶金概论1第一篇:冶金概论1第一章绪论1.1.1 冶金学冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物,并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
由于矿石性能不同,提取金属的原理、工艺过程和设备不同,从而形成专门的冶金学科—冶金学。
冶金学研究所涉及的内容:金属的制取,金属的加工,金属性能的改进→对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。
冶金学按研究的领域分:提取冶金学(化学冶金学)和物理冶金学(材料的加工成型,通过控制其组成、结构使已提取的金属具有某种性能)。
提取冶金(extractive metallurgy):从矿石中提取金属及金属化合物的过程,因其中进行很多化学反应,又称化学冶金(chemical metallurgy)。
提取冶金的分类按所冶炼金属类型分:有色冶金钢铁冶金(黑色冶金)按冶金工艺过程不同分:火法冶金湿法冶金电冶金1.1.2 火法冶金主要过程简介干燥:去水,温度为400~600℃。
焙烧:以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。
煅烧:在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。
烧结与球团:以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。
熔炼:还原氧化物,提取粗金属。
精炼:氧化杂质,获得纯金属。
铸造:液态金属凝固成固态。
1.2.1 钢铁材料钢铁是使用最多的金属材料原因:储量大;冶炼加工容易;综合性能好;易改质处理预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史远古至13世纪末:半熔融状态的铁块—海绵铁;13世纪末至19世纪中叶:熔融状态的生铁→粗钢,形成两步法炼钢;19世纪中期至今:1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法;1864年法国人发明了平炉炼钢法;1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法;20世纪初发明了电弧炉炼钢;20世纪中叶氧气顶吹转炉(LD法)。
1.2.3 我国钢铁工业的发展1996年,突破1亿吨;1999年,产量世界第一;2003年,突破2亿吨,世界惟一年产钢超过2亿吨的国家;2004年,产量2.8亿吨;2005年,产量3.5亿吨;2006年,产量4.2亿吨;2008年,产量5.0亿吨;2009年,产量5.6亿吨。
有色冶金概论一.目录1.绪论2 .铜冶金3 .铅冶金4 .锌冶金1.绪论1.1金属及其分类金属是可塑性、导电性及导热性良好,具有金属光泽的化学元素。
金属:黑色金属和有色金属黑色金属:铁、铬、锰有色金属:除黑色金属以外的所有金属。
分为:重金属、轻金属:贵金属、稀有金属、半金属。
重金属:铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋轻金属:铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡贵金属:金、银和铂族元素(铂、铱、锇、钌、铑)稀有金属:锂、钛、锆、钒、钨、钼、镓、铟等。
半金属:硼、硅、砷、砹。
1.2冶金的概念及冶金方法分类冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提起金属或金属化合物,并用各种加工方法制成具有一定性能的科学。
1.3冶金方法:火法冶金、湿法冶金、电冶金。
1.4主要冶金过程:干燥、焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、吹炼、蒸馏、浸出、净化、水溶液电解、熔盐电解。
干燥:除去原料中的水分。
焙烧:将矿石原料或精矿置于适当的气氛下,加热至低于他们的熔点温度,发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。
煅烧:将碳酸盐或氢氧化合物的矿物原料在空气中加热分解,除去二氧化碳或水分的过程。
烧结和球团:将不同粉矿均匀或造球后加热焙烧,固结成多孔块状或球状的物料。
熔炼:将处理好的矿石或其他原料,在高温下通过氧化还原反应,使矿石中的金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣过程。
精炼:进一步处理熔炼所得含有少量的粗金属,以提高其纯度。
吹炼:实质是氧化熔炼。
蒸馏:将冶炼的物料在加热的条件下,利用物料的挥发度不同,使物料中某些组分分离。
浸出:将固体物料加到液体溶剂中,使固体物料中的一种或几种有价金属溶解于溶液中。
净化:净化是用于处理浸出溶液或其他含有杂质超标的溶液,以除去溶液中杂质至达标的过程。
水溶液电解:在水溶液电解质中,插入两极,通入直流电,使水溶液电解质发生氧化-还原反应。
电解精炼和电解沉积。
熔盐电解:用熔融盐做为电解质的电解过程。
2.铜冶金铜的冶炼方法:火法炼铜和湿法炼铜火法炼铜是生产铜的主要方法。
冶金概论考试重点总结第一章:绪论1、冶金学的分类?按研究的领域分:提取冶金学(从矿石中提取金属及金属化合物的过程,因其中进行很多化学反应,又称化学冶金)和物理冶金学(材料的加工成型,通过控制其组成、结构使已提取的金属具有某种性能)。
按所冶炼金属类型分:有色冶金和钢铁冶金(黑色冶金)。
按冶金工艺过程不同分:火法冶金、湿法冶金、电冶金。
2、钢与生铁的区别?3、钢铁生产的典型工艺(长流程)?4、什么是耐火材料?钢铁生产对耐火材料的要求是什么?凡是耐火度高于1580℃,能在一定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用的无机非金属材料,称为耐火材料。
其要求是:耐火度高;能抵抗温度骤变;抗熔渣、金属液等侵蚀能力强;高温性能和化学稳定性好。
5、什么是炉渣?炉渣的分类以及碱度?炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。
其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。
根据冶炼方法的不同,钢铁生产产生的炉渣分为高炉渣和炼钢渣,按炉渣中含有不同的化学成分又可分为碱性渣和酸性渣。
第二章:高炉炼铁1、高炉冶炼用原料?高炉冶炼用的原料主要有铁矿石(天然富矿和人造富矿)、燃料(焦炭和喷吹燃料)、熔剂(石灰石与白云石等)。
高炉冶炼是连续生产过程,必须尽可能为其提供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。
2、高炉结构及附属设备?高炉本体主要由钢结构(炉体支承框架、炉壳)、炉衬(耐火材料)、冷却设备(冷却壁、冷却板等)、送风装置(热风围管、支管、直吹管、风口)和检测仪器设备等组成。
附属设备:原料供应系统、送风系统、煤气净化系统、渣铁处理系统。
3、高炉生产主要技术经济指标?有效容积利用系数(ŋV):高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量(t/m3·d)入炉焦比(K):冶炼一吨生铁消耗的焦炭量(kg/t)煤比(或油比):冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油(kg/t)燃料比=焦比+煤比(或油比)冶炼强度:高炉每立方米有效容积每天消耗的(干)焦炭量(焦比一定的情况下)生铁合格率:生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总量的指标。