钢铁冶金与有色冶金复习资料
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钢铁冶金概论期末复习(炼铁部分)1比较说明不同钢铁生产工艺流程铁矿石→去脉石、杂质和氧→铁铁→精炼(脱S、P、Si等)→钢还原熔化过程氧化精炼过程(炼铁)(炼钢)1.绘制高炉本体内型结构说明各部分名称(画白色部分即可:炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸、风口、渣口、铁口)高炉五大附属系统名称及作用(1)原料供应系统:保证及时、准确、稳定地将合格原料从贮矿槽送上高炉的炉顶;(2)送风系统:保证连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和保证足够温度的热风;(3)渣铁处理系统:及时处理高炉排放出的渣铁,保证高炉生产正常运行,获得合格的生铁和炉渣产品;(4)煤气清洗系统:保证回收高炉煤气,使其含尘量降到15mg/m3左右,以便利用;(5)燃料喷吹系统:保证喷入高炉所需燃料,以代替部分焦炭消耗。
高炉内按物料变化五个区域的划分,并简单了解各部分的变化过程(1)块状区主要特征:焦与炭呈交替分布层状,皆为固体状态主要反应:矿石间接还原,碳酸盐分解(2)软熔区主要特征:矿石呈软熔状,对煤气阻力大主要反应:矿石的直接还原,渗碳和焦炭的气化反应(3)滴落区主要特征:焦炭下降,其间夹杂渣铁液滴主要反应:非铁元素还原,脱碳、渗碳、焦炭的气化反应(4)焦炭回旋区主要特征:焦炭作回旋运动主要反应:鼓风中的氧和蒸汽与焦炭及喷入的辅助燃料发生燃烧反应(5)炉缸区主要特征:渣铁相对静止,并暂存于此主要反应:最终的渣铁反应熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式1有效容积利用系数ημ定义:每立方米高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量(t/m3·d)我国ημ=1.6~2.4(t/m3·d)日本ημ=1.8~2.8(t/m3·d)2焦比定义:冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数(kg/t)我国焦比为250~650(kg/t)3煤比定义:冶炼每吨生铁所消耗的煤粉的千克数(kg/t)我国煤比为50~220(kg/t)4燃料比(焦比+煤比)定义:冶炼每吨生铁所消耗的固体燃料的总和(kg/t)我国燃料比为450~700(kg/t)5综合焦比(焦比+煤比×煤焦置换比)6煤焦置换比定义:喷吹1kg煤粉所能替代的焦炭的千克数,一般为0.8左右7焦炭冶炼强度定义:每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数(t/m3·d)8综合冶炼强度定义:每立方米高炉有效容积每昼夜燃烧的综合焦炭的吨数(t/m3·d),一般为0.9~1.15t/m3·d利用系数、焦比及冶炼强度三者关系纯焦冶炼时:利用系数=焦炭冶炼强度/焦比喷吹燃料时:利用系数=综合冶炼强度/综合焦比(5)休风率定义:指高炉休风时间占规定作业时间的百分比(6)焦炭负荷指每批炉料中铁矿石的重量与焦炭重量之比,用以评估燃料利用水平和调节配料四种天然铁矿石的名称和分子式及特点(1)磁铁矿:主要含铁矿物为Fe3O4 特点:理论含铁量72.4%,红条痕,较软,易还原。
1简述冶金学科(冶金方法)的分类;冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学2几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点;火法冶金: 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。
湿法冶金: 其生产步骤主要包括:浸取、分离、富集和提取。
水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。
电冶金: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。
粉末冶金: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。
粉末冶金在技术上和经济上有以下特点:(1)可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料,如多孔材料、复合材料等;可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能;(2)可生产高熔点金属(如钨和钼)和不互熔的合金(如钨-银合金);(3)可大量减少产品的后续机加工量,节约金属材料,提高劳动生产率。
这一点对贵重金属尤其重要;(4)粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。
3. 简述有色金属提取的特点;有色金属提取工艺的特点:1)有色金属矿物的品位低,成分复杂。
2)提取方法多,分火法和湿法。
4. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。
火法:(1)焙烧(氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧、煅烧、烧结焙烧);(2)熔炼(造锍熔炼、还原熔炼、氧化熔炼、熔盐电解、反应熔炼,吹炼);(3)精炼(氧化精炼、氯化精炼、硫化精炼、电解精炼)。
湿法:(1)浸出按浸出的溶剂分为:碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出,等;按浸出的方式分为:常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出,等。
(2)净化:水解沉淀净化、置换净化、气体还原(氧化)净化,等。
(3)沉积:置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。
5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属6. 金属铝、铜、金、银的主要物理化学性质?铜的性质:物理性质铜呈玫瑰红色,特点是展性和延性好;导电、导热性极佳,仅次于银;无磁性;不挥发;液态铜流动性好等。
标准吉布斯自由能:某纯组分溶解于溶剂中,形成标准溶液时吉布斯自由能的变化值。
标准生成吉布斯自由能:在标准状态下由稳定单质生成1mol物质时反应的自由能变化值。
直接还原:CO和H2做还原剂产物为CO2或H2O的反应。
间接还原:以C为还原剂产物为CO的反应。
化学反应的标准吉布斯自由能计算方法:(1)标准生成自由能法(2)线性组合法(3)平衡常数法(4)电化学反应电动势法(5)自由能函数法偏摩尔量:在恒温、恒压及其它组分的物质的量保持不变的条件下,溶液的广度性质X,对某组分B物质的量的偏微商。
[X B=(ə/əmb)T.P.nk(K≠B)]化学位:当广度性质是吉布斯自由能时,组分B的偏摩尔量就称为化学位。
活度:为了使实际溶液也能够服从拉乌尔定律,就需要将实际溶液的浓度前乘以一个系数对他加以校正,经校正的浓度称为活度。
活度的定义a B=p B/p(标)活度的测定方法:蒸汽压法、分配定律法、化学平衡法、电动势法。
活度的三种标准态:(1)纯物质标准态。
(符合拉乌尔定律)(2)假象纯物质标准态。
(符合亨利定律)(3)质量1%溶液标准态。
(符合亨利定律)理想溶液:在全部浓度范围内服从拉乌尔定律的溶液。
稀溶液:溶质服从亨利定律,溶剂服从拉乌尔定律的溶液称为稀溶液。
多相反应发生的问题在体系的相界面上,有如下三个环节:(1)反应物对流扩散到反应界面上。
(2)在反应界面上进行化学反应。
(3)反应产物离开反应界面向相内扩散。
未反应核模型:当固相反应物是致密的时,化学反应从固相物的表面开始,逐渐向矿块中心推进,反应物和产物之间有较明显的界面存在;而反应在层间的相界面附近区域进行,因而形成的固相产物则出现在固相反应物处,而原相内部则是未反应的部分。
双模理论:(1)在两相的相界面两侧的每个相内都有一层边界薄膜,这种膜产生了物质从相内到界面的基本传质阻力,存在浓度梯度。
(2)在两层膜之间的界面上,处于动态平衡状态。
(3)组元在每相内的传质通量与浓度差活分压差成正比。
1简述冶金学科(冶金方法)的分类;冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学2几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点;火法冶金: 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。
湿法冶金: 其生产步骤主要包括:浸取、分离、富集和提取。
水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。
电冶金: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。
粉末冶金: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。
粉末冶金在技术上和经济上有以下特点:(1)可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料,如多孔材料、复合材料等;可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能;(2)可生产高熔点金属(如钨和钼)和不互熔的合金(如钨-银合金);(3)可大量减少产品的后续机加工量,节约金属材料,提高劳动生产率。
这一点对贵重金属尤其重要;(4)粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。
3. 简述有色金属提取的特点;有色金属提取工艺的特点:1)有色金属矿物的品位低,成分复杂。
2)提取方法多,分火法和湿法。
4. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。
火法:(1)焙烧(氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧、煅烧、烧结焙烧);(2)熔炼(造锍熔炼、还原熔炼、氧化熔炼、熔盐电解、反应熔炼,吹炼);(3)精炼(氧化精炼、氯化精炼、硫化精炼、电解精炼)。
湿法:(1)浸出按浸出的溶剂分为:碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出,等;按浸出的方式分为:常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出,等。
(2)净化:水解沉淀净化、置换净化、气体还原(氧化)净化,等。
(3)沉积:置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。
5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属6. 金属铝、铜、金、银的主要物理化学性质?铜的性质:物理性质铜呈玫瑰红色,特点是展性和延性好;导电、导热性极佳,仅次于银;无磁性;不挥发;液态铜流动性好等。
钢铁冶金第一章1.高炉炼铁生产工艺流程炉料(铁矿石 溶剂 焦炭)通过上料机装入炉内,空气通过鼓风机和热风炉生成热风鼓入炉内,喷吹燃料罐将燃料装入炉内,它们在高炉内反应生成炉渣 生铁和煤气;炉渣分为水渣(建筑材料)和渣棉(绝热材料);生铁分为铸造生铁 炼钢生铁和特殊生铁;煤气通过除尘产生净煤气加入热风炉或者其他用途。
2.高炉炼铁有哪些技术经济指标(1)有效容积利用系数uu V p=η其中P 为生铁日产量,u V 为高炉有效容积 (2)焦比;PQ K = Q 为焦炭日消耗量 1)燃料比)(重油煤粉焦炭燃 +++=K K K K2)综合焦比干综K K K +=(3)冶炼强度u V QI =由此得出K I u =η(4)焦炭负荷 (5)生铁合格率 (6)休风率 (7)生铁成本 (8)炉龄3.高炉区域划分从上到下依次是块状带,软熔带,滴落带,燃烧带,渣铁盛聚带。
第二章1.高炉常用的铁矿石有哪几种?各有何特点?赤铁矿:红矿,主要成分为三氧化二铁,硫磷含量低,质软,易碎,易还原磁铁矿:黑色,有磁性,四氧化三铁,硫磷含量高,致密,坚硬,难还原褐铁矿:含水氧化铁,褐色,磷含量高,质软疏松,易还原菱铁矿:碳酸铁矿石,灰色 浅黄色,褐色,碳酸亚铁,易破碎,焙烧后易还原2.评价铁矿石质量的标准有哪些?A 成分:矿石品位 脉石成分 有害杂质和有益元素的含量B 粒度和强度C 还原性D 化学成分稳定性3.烧结和球团有哪些区别?(1)球团矿更始于处理细精矿粉。
粒度越细,成球性越好,球团强度越高(2)成品矿的形状不同。
球团矿较烧结矿粒度均匀,微气孔多,还原性好,强度高,且易于贮存,有利于强化高炉生产。
(3)适用于球团法处理的原料来源较宽,产品种类多。
(4)固结成块的机理不同。
烧结矿是靠液相固结的,混合料中必须有燃料;而球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的,混合料中不加燃料(5)生产工艺不同。
烧结料的混合与造球是在混合机内同时进行的,成球不完全,混合料中仍然含有相当数量未成球的小颗粒。
钢冶金复习题钢冶金复习题钢铁是现代工业的基石,而钢铁的生产离不开钢冶金技术。
钢冶金是一门复杂而又重要的学科,它涉及到材料科学、化学、物理等多个领域的知识。
下面,我们来复习一些与钢冶金相关的问题,加深对这一领域的理解。
1. 什么是钢冶金?钢冶金是指将铁矿石或废钢通过冶炼、炼钢等工艺过程,制造出具有一定化学成分和物理性能的钢材的过程。
它包括原料处理、炼铁、炼钢、热处理等多个环节。
2. 钢的成分有哪些?钢的主要成分是铁和碳,其中碳的含量在0.02%至2.1%之间。
此外,钢中还含有少量的合金元素,如锰、铬、镍、钼等,以及一些杂质。
3. 钢的分类有哪些?钢可以根据其化学成分、用途、生产工艺等不同标准进行分类。
按照化学成分,钢可以分为碳钢、合金钢和不锈钢等;按照用途,钢可以分为结构钢、工具钢、耐磨钢等;按照生产工艺,钢可以分为平炉钢、转炉钢、电炉钢等。
4. 钢的生产工艺有哪些?钢的生产工艺主要包括平炉法、转炉法和电炉法。
平炉法是最早的炼钢方法,通过在平炉中加热生铁和生石灰,使其冶炼成钢;转炉法是较为常用的炼钢方法,通过在转炉中将生铁和废钢进行冶炼;电炉法是利用电能进行炼钢的方法,具有能耗低、环保等优点。
5. 钢的热处理有哪些方法?钢的热处理是通过对钢材进行加热、保温和冷却等过程,改变其组织和性能。
常见的热处理方法有退火、正火、淬火和回火等。
退火是将钢材加热到一定温度后,缓慢冷却,以减少内应力和提高塑性;正火是将钢材加热到一定温度后,迅速冷却,以提高硬度和强度;淬火是将钢材加热到一定温度后,迅速冷却到室温,以获得高硬度和高强度;回火是将淬火后的钢材加热到一定温度后,缓慢冷却,以减少脆性和提高韧性。
6. 钢的缺陷有哪些?钢材在生产过程中可能会出现各种缺陷,如夹杂、气孔、夹渣、裂纹等。
夹杂是指钢中的非金属夹杂物,会降低钢的强度和塑性;气孔是指钢中的气体包裹体,会导致钢的脆性增加;夹渣是指钢中的氧化物夹杂物,会降低钢的强度和韧性;裂纹是指钢中的裂纹缺陷,会导致钢的断裂。
第一章概论钢铁生产技术经济指标焦比:高炉每炼一吨生铁的焦炭消耗量。
矿铁比:高炉冶炼吨铁的铁矿石消耗量。
铁钢比:每炼一吨钢的生铁消耗量。
铸铁比:铸造铁产量与生铁总产量之比。
废钢比:废钢消耗量和钢铁料总消耗量之比。
合金比:合金钢产量与钢总产量之比。
连铸比:连铸坯产量与炼钢厂钢总产量之比。
钢材比:钢材产量与钢总产量之比。
板管比:钢板、带钢、钢管的合金产量与钢材总产量之比。
第二章炼钢的任务、原材料和耐火材料一、炼钢的任务(“四脱”(碳、氧、磷和硫);“二去”(去气和去夹杂);“二调整”(成分和温度)。
三、夹杂物分类1. 按来源可以分成外来夹杂和内生夹杂2. 根据成分不同,夹杂物可分为:氧化物,硅酸盐,硫化物,氮化物。
3. 按加工性能,夹杂物可分为:塑性夹杂,脆性夹杂,点状不变形夹杂,4. ISO4967-79(参考ASTM分类)规定:钢中夹杂物分为A、B、C、D四大类,分别为:硫化物、氧化铝、硅酸盐和球状氧化物。
铁水的要求:(1)成分;(2)带渣量:不得超过0.5%(高炉渣中S、SiO2、Al2O3量较高)。
(3)温度:入炉铁水应大于1250℃(物理热),并且要相对稳定。
2. 废钢分类、要求:根据来源分为:返回废钢;加工废钢;折旧废钢。
要求:1)外形尺寸和块度:应保证能从炉口顺利加入转炉。
废钢的长度<转炉口直径的1/2,废钢单重一般≤300kg。
2)废钢中不得混有铁合金、属和橡胶、封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。
3)废钢的硫、磷含量均不大于0.050%4)废钢应清洁干燥5)不同性质的废钢分类存放(合金废钢)5. 石灰的作用、要求、活性石灰作用:主要用于造渣、脱P、脱S,用量比较大;能减少石灰、萤石消耗量和转炉渣量,有利于提高脱S,脱P效果,减少转炉热损失和对炉衬的侵蚀。
要求:石灰CaO含量高,SiO2和S含量低;生过烧率低,活性高;块度适中;保持清洁、干燥和新鲜;粒度要求:转炉20-50mm,电炉20-60mm。
钢铁冶⾦与有⾊冶⾦复习资料钢铁冶⾦1.焦炭在⾼炉中有什么作⽤?答:焦炭在⾼炉中有四个作⽤:供热还原剂⾻架供碳。
2.铁矿⽯有哪⼏种类型?什么是富矿、贫矿?答:磁铁矿(主要含矿物为四氧化三铁)、⾚铁矿(主要含矿物为三氧化⼆铁)、褐铁矿(主要含矿物为含结晶⽔的氧化铁矿)和菱铁矿(主要含矿物为碳酸盐铁矿⽯)等。
实际含铁品位⼤于理论品位的70%时称为富矿。
实际含铁品位低于理论品位的70%时称为贫矿。
3.带式抽风烧结机的原料、⼯艺过程、料层结构?答:原材料包括含铁物料、熔剂和燃料。
⼯艺过程:(1)烧结原料的准备①含铁原料:含铁量较⾼、粒度<5mm的矿粉,铁精矿,⾼炉炉尘,轧钢⽪,钢渣等。
⼀般要求含铁原料品位⾼,成分稳定,杂质少。
②熔剂:要求熔剂中有效CaO含量⾼,杂质少,成分稳定,含⽔3%左右,粒度⼩于3mm的占90%以上。
在烧结料中加⼊⼀定量的⽩云⽯,使烧结矿含有适当的MgO,对烧结过程有良好的作⽤,可以提⾼烧结矿的质量。
③燃料:主要为焦粉和⽆烟煤。
对燃料的要求是固定碳含量⾼,灰分低,挥发分低,含硫低,成分稳定,含⽔⼩于10%,粒度⼩于3mm的占95%以上。
配料与混合(2)配料:配料⽬的:获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿,满⾜⾼炉冶炼的要求。
常⽤的配料⽅法:容积配料法和质量配料法。
容积配料法是基于物料堆积密度不变,原料的质量与体积成⽐例这⼀条件进⾏的。
准确性较差。
质量配料法是按原料的质量配料。
⽐容积法准确,便于实现⾃动化。
②混合:混合⽬的:使烧结料的成分均匀,⽔分合适,易于造球,从⽽获得粒度组成良好的烧结混合料,以保证烧结矿的质量和提⾼产量。
(3)混合作业:加⽔润湿、混匀和造球。
根据原料性质不同,可采⽤⼀次混合或⼆次混合两种流程。
⼀次混合的⽬的:润湿与混匀,当加热返矿时还可使物料预热。
⼆次混合的⽬的:继续混匀,造球,以改善烧结料层透⽓性。
⽤粒度10~Omm的富矿粉烧结时,因其粒度已经达到造球需要,采⽤⼀次混合,混合时间约50s。
复习重点(绪论和有色金属冶金部分)考试题型:名词解释、填空、选择、问答、综合分析。
约占总分值的50%。
1.什么是冶金,其目的是什么?冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物,并采用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
冶金的目的就是把所要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中分离出来并加以提纯。
2.简述冶金(学科)的分类。
冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学提取冶金学:研究提取金属,存在化学反应。
从矿石或精矿中提取金属(包括金属化合物)的生产过程(又称化学冶金、过程冶金学)。
物理冶金学:研究金属材料成型过程。
通过成型加工制备具有一定性能的金属或合金材料,包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等(又称金属学)3. 金属冶炼方法大致有哪几类?各有什么特点?根据各种冶金方法的特点,大体上可将其归纳为三类:火法冶金、湿法冶金和电冶金。
火法冶金:是在高温条件下进行的冶金过程。
矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化,生成另一种形态的化合物或单质,分别富集在气体、液体或固体产物中,达到所要提取的金属与脉石及其他杂质分离的目的。
湿法冶金:是在溶液中进行的冶金过程。
湿法冶金温度不高,一般低于100℃。
现代湿法冶金中的高温高压过程,温度也不过473K左右,极个别情况温度可达573K。
电冶金:是利用电能提取金属的方法。
根据利用电能效应的不同,电冶金又分为电热冶金和电化冶金。
4. 火法冶金、湿法冶金和电冶金的特点比较。
(1)火法冶金一般具有处理精矿能力大,能够利用硫化矿中硫的燃烧热,可以经济地回收贵金属、稀有金属等优点;但往往难以达到良好的环境保护。
(2)湿法冶金常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿。
(3)电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的金属的生产。
5. 有色金属分为哪几类?(1)重金属:密度在5t/m3以上的金属,包括铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋。
(2)轻金属:密度在5t/m3以下的金属,包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。
有色冶金绪论名词解释:有色金属、焙烧、煅烧、烧结、熔炼、火法精炼、浸出、水溶液电解、融盐电解有色金属 : 除铁、铬、锰以外的金属焙烧: 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、还原或其它化学变化的过程。
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。
煅烧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从而变成氧化物的过程。
烧结和球团将粉矿或精矿经加热焙烧,固结成多孔状或球状的物料,以适应下一工序熔炼的要求。
熔炼: 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,也叫冶炼。
⏹火法精炼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。
种类: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。
⏹浸出用适当的浸出剂(如酸、碱、盐等水溶液)选择性地与矿石、精矿、焙砂等矿物原料中金属组分发生化学作用,并使之溶解而与其它不溶组分初步分离的过程。
浸出又称浸取、溶出、湿法分解。
⏹水溶液电解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;后者以粗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。
⏹熔盐电解利用电能加热并转换为化学能,将某些金属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。
1)火法冶金、湿法冶金包括哪些基本的冶金过程?这些冶金单元过程在提取冶金工艺中各起什么作用?1)(1)火法冶金2)在高温下进行的冶金过程。
3)包括原料准备、熔炼和精炼三个主要工序;4)具体包括干燥、焙烧、煅烧、熔炼、精炼、蒸馏等;火法冶金过程所需能源主要靠燃料燃烧供给,部分依靠过程中的化学反应热来提供(2)湿法冶金在溶液中进行的冶金过程。
钢铁冶金1.焦炭在高炉中有什么作用?答:焦炭在高炉中有四个作用:供热还原剂骨架供碳。
2.铁矿石有哪几种类型?什么是富矿、贫矿?答:磁铁矿(主要含矿物为四氧化三铁)、赤铁矿(主要含矿物为三氧化二铁)、褐铁矿(主要含矿物为含结晶水的氧化铁矿)和菱铁矿(主要含矿物为碳酸盐铁矿石)等。
实际含铁品位大于理论品位的70%时称为富矿。
实际含铁品位低于理论品位的70%时称为贫矿。
3.带式抽风烧结机的原料、工艺过程、料层结构?答:原材料包括含铁物料、熔剂和燃料。
工艺过程:(1)烧结原料的准备①含铁原料:含铁量较高、粒度<5mm的矿粉,铁精矿,高炉炉尘,轧钢皮,钢渣等。
一般要求含铁原料品位高,成分稳定,杂质少。
②熔剂:要求熔剂中有效CaO含量高,杂质少,成分稳定,含水3%左右,粒度小于3mm的占90%以上。
在烧结料中加入一定量的白云石,使烧结矿含有适当的MgO,对烧结过程有良好的作用,可以提高烧结矿的质量。
③燃料:主要为焦粉和无烟煤。
对燃料的要求是固定碳含量高,灰分低,挥发分低,含硫低,成分稳定,含水小于10%,粒度小于3mm的占95%以上。
配料与混合(2)配料:配料目的:获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿,满足高炉冶炼的要求。
常用的配料方法:容积配料法和质量配料法。
容积配料法是基于物料堆积密度不变,原料的质量与体积成比例这一条件进行的。
准确性较差。
质量配料法是按原料的质量配料。
比容积法准确,便于实现自动化。
②混合:混合目的:使烧结料的成分均匀,水分合适,易于造球,从而获得粒度组成良好的烧结混合料,以保证烧结矿的质量和提高产量。
(3)混合作业:加水润湿、混匀和造球。
根据原料性质不同,可采用一次混合或二次混合两种流程。
一次混合的目的:润湿与混匀,当加热返矿时还可使物料预热。
二次混合的目的:继续混匀,造球,以改善烧结料层透气性。
用粒度10~Omm的富矿粉烧结时,因其粒度已经达到造球需要,采用一次混合,混合时间约50s。
使用细磨精矿粉烧结时,因粒度过细,料层透气性差,为改善透气性,必须在混合过程中造球,所以采用二次混合,混合时间一般不少于2.5~3min。
我国烧结厂大多采用二次混合。
(4)烧结生产:烧结作业是烧结生产的中心环节,它包括布料、点火、烧结等主要工序。
①布料:将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。
当采用铺底料工艺时,在布混合料之前,先铺一层粒度为10~25mm,厚度为20~25mm的小块烧结矿作为铺底料,其目的是保护炉箅,降低除尘负荷,延长风机转子寿命,减少或消除炉箅粘料。
铺完底料后,随之进行布料。
布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布,并且有一定的松散性,表面平整。
目前采用较多的是圆辊布料机布料。
②点火:点火操作是对台车上的料层表面进行点燃,并使之燃烧:点火要求有足够的点火温度,适宜的高温保持时间,沿台车宽度点火均匀。
点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。
常控制在1250±50℃。
点火时间通常40~60s。
点火真空度4~6kPa。
点火深度为10~20mm。
③烧结:准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。
烧结风量:平均每吨烧结矿需风量为3200m3,按烧结面积计算为(70~90)m3/(cm2.min)。
真空度:决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。
料层厚度:合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。
国内一般采用料层厚度为250~500mm。
机速:合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。
实际生产中,机速一般控制在1.5~4m/min为宜。
烧结终点的判断与控制:控制烧结终点,即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。
中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处,大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。
料层结构:点火开始以后,依次出现烧结矿层,燃烧层,预热层,干燥层和过湿层。
然后后四层又相继消失,最终只剩烧结矿层。
①烧结矿层:经高温点火后,烧结料中燃料燃烧放出大量热量,使料层中矿物产生熔融,随着燃烧层下移和冷空气的通过,生成的熔融液相被冷却而再结晶(1000—1100℃)凝固成网孔结构的烧结矿。
这层的主要变化是熔融物的凝固,伴随着结晶和析出新矿物,还有吸入的冷空气被预热,同时烧结矿被冷却,和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。
②燃烧层:燃料在该层燃烧,温度高达1350~1600℃,使矿物软化熔融黏结成块。
该层除燃烧反应外,还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。
③预热层:由燃烧层下来的高温废气,把下部混合料很快预热到着火温度,一般为400~800℃。
此层内开始进行固相反应,结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解,磁铁矿局部被氧化。
④干燥层:干燥层受预热层下来的废气加热,温度很快上升到100℃以上,混合料中的游离水大量蒸发,此层厚度一般为l0~30mm。
实际上干燥层与预热层难以截然分开,可以统称为干燥预热层。
该层中料球被急剧加热,迅速干燥,易被破坏,恶化料层透气性。
⑤过湿层:从干燥层下来的热废气含有大量水分,料温低于水蒸气的露点温度时,废气中的水蒸气会重新凝结,使混合料中水分大量增加而形成过湿层。
此层水分过多,使料层透气性变坏,降低烧结速度。
4.高炉炼铁的原料有哪些?答:包括铁矿石(烧结矿、球团矿和块矿)、焦炭、煤粉、鼓风和少量熔剂。
5.高炉内型有哪些部分组成?答:现代高炉都是五段式炉型,从下至上分别为:炉缸、炉腹、炉腰、炉身、炉喉。
6.高炉的炉料分布状态?工作原理是什么?答:(1)块状带:t<1100~1200℃,矿石和焦炭呈有规律的分层分布;(2)软融带:矿石在高温下开始软化熔融(1200~1400℃)焦炭仍然呈固态。
软融带上缘矿石开始软化收缩(1150~1200℃);软融带下缘渣铁开始熔融滴落(1400℃左右);(3)滴落带:由焦炭和不断向下滴落的液态渣铁组成,焦炭起到支撑料柱的作用。
整个滴落带包括活性焦炭区和呆滞区。
(4)风口回旋区:温度为1100~1300℃的鼓风从炉缸周围的风口以100~200米每秒风速吹入炉缸,在鼓风动能作用下,风口前端形成一个回旋区向炉缸中心延伸,在回旋区内,焦炭燃烧产生大量热量和气体还原剂一氧化碳,同时产生空间使炉料下降。
风口回旋区内燃烧掉的焦炭主要由活性焦炭区补充,也使活性焦炭区变得比较松动。
(5)死料柱:风口回旋区一下填充在炉缸内的焦炭,由于很少更新,故称为死料柱。
在上部料柱和鼓风压力作用下,死料柱浸渍在渣铁液中,甚至直接接触炉底炭砖。
7.高炉生产的主要经济技术指标:有效利用系数、焦比、煤比、冶炼强度?(1)有效容积利用系数ηu=高炉每天出铁量P/高炉有效容积V u[单答:位:t/(m³.d)](2)焦比K=每天装入高炉的焦炭量/高炉每天出铁量[单位:kg/t](3)煤比M=每天喷入高炉的煤粉量/高炉每天出铁量[单位:kg/t](4)冶炼强度I=高炉每天消耗的焦炭量/高炉有效容积[单位:t/(m ³.d)]8.热风炉的类型?答:按结构形式分类,蓄热式热风炉有内燃式、外燃式和顶燃式三类。
9.铁水预处理脱硫、脱磷、脱硅的熔剂、方法和容器分别有哪些?答:(1)脱硫:熔剂有石灰、电石、镁粉;方法有KR法脱硫,喷吹法脱硫;(2)脱硅:熔剂有高碱度烧结矿粉,烧结粉尘,铁锰矿,轧钢皮,氧气;方法有.高炉铁水沟投入法,顶喷法,铁水灌吹喷法;(3)脱磷:熔剂有三氧化二铁,石灰;;方法有机械搅拌法,吹喷法,转炉双联法。
容器有铁水沟、盛铁水容器或转炉。
10.炼钢的基本任务有哪些?答:炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧,去除有害气体和非金属夹杂物,提高温度和调整成分。
11.转炉炼钢的原料有哪些?一炉钢冶炼过程有哪些环节?答:转炉炼钢的原材料分为金属料、非金属料和气体。
金属料包括铁水、废钢、铁合金,非金属料包括造渣料、熔剂、冷却剂,气体包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。
非金属料是在转炉炼钢过程中为了去除磷、硫等杂质,控制好温度而加入的材料。
主要有造渣料(石灰、白云石),熔剂(萤石、氧化铁皮),冷却剂(铁矿石、石灰石、废钢),增碳剂和燃料(焦炭、石墨籽、煤块、重油)。
一炉钢冶炼过程:(1)装料:清除上一炉的炉渣,先装温度约1200~1300℃的铁水,再装一定量的废钢,并加入适量的造渣材料。
(2)吹炼:装料后,把炉子转到吹炼位置,降下喷枪吹氧,直到符合要求时,停止吹炼。
(3)出钢:打开出钢口堵泥,把钢水倒入钢包。
根据钢水含氧量和钢种要求,向钢包内加入锰铁、硅铁、铝锭等进行脱氧和调节成分。
12.什么是转炉的5大操作制度?答:(1)装入制度(2)供氧制度(3)造渣制度(4)温度制度(5)终点控制与出钢合金化。
13.硫、磷对钢有什么危害?有利于脱磷、脱硫的条件有哪些?答:硫(S)在通常情况下是有害元素。
使钢材热压力加工时(1150-1200摄氏度时)产的硫化合物---FeS-Fe共晶体已经熔化,导致钢材晶间开裂,即产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利,它不但导致焊缝产生热裂,而且在焊接过程中容易后成SO2气体,使焊缝产生气孔和疏松。
它还降低钢材耐腐蚀性。
磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,它在钢中易产生偏析,形成Fe3P,能增加钢强度和硬度,但使塑性和韧性显著下降,脆性增大。
特别是钢的脆性转折温度急剧升高,引起钢的冷脆性。
它还使钢的焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%。
脱硫是吸热反应:高温有利于脱硫,低FeO有利于脱硫。
脱磷是放热反应:低熔池温度有利于脱磷,FeO创造的氧化性条件,高碱度,二元碱度在2.5以上。
14.传统电弧炉氧化法冶炼过程可分为哪几个阶段?答:传统电弧炉氧化法冶炼可分为补炉,装料,熔化期,氧化期,还原期和出钢等阶段。
现代电弧炉取消还原期。
15.按额定功率分,电弧炉可分为哪几类?答:对于40t(4.6m)以下的为小电炉,对于50t以上的电弧炉分类为:额定功率100~200kv.A/t为低功率电弧炉,200~400kv.A/t为中等功率,400~700kv.A/t为高高功率,700~1000kv.A/t为超高功率电弧炉。
16.什么是炉外精炼?炉外精炼的任务是什么?基本手段有哪些?精炼方法/设备有哪些?答:炉外精炼就是按传统工艺,将在常规炼钢炉中的精炼任务,如除去杂质,成分和温度的调整和均匀化的任务,部分或全部的移到钢包或其他容器中进行。
因此,炉外精炼也被称为二次精炼或钢包冶金。
任务:(1)钢水成分和温度的均匀化;(2)精确控制钢水成分和温度;(3)脱氧脱硫脱磷脱碳;(4)去除钢中气体(氢氮);(5)去除夹杂物及夹杂物形态控制。
基本手段:(1)渣洗;(2)真空;(3)搅拌;(4)加热;(5)喷吹。