冶金概论复习题及答案

内蒙古科技大学 能环学院 热动09-1班 0962126136 郭冠中

1 冶

金

概

论

复

习

题

及

答

案

学校：内蒙古科技大学

学院：能源与环境学院

专业：热能与动力工程09-1班

姓名：郭冠中 内蒙古科技大学 能环学院 热动09-1班 0962126136 郭冠中

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1. 金属是如何分类的？黑色金属包括哪些？

答：有色金属和黑色金属两类。 黑色金属包括：铁、铬、锰。

2. 简述各种冶金方法及其特点？

答：（1）火法冶金。它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。整个过程可分为原料准备、冶炼和精炼三个工序。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的。

（2）湿法冶金。它是在常温或低于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，而其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。由于绝大部分溶剂为水溶液，故也称水法冶金。该方法包括浸出、分离、富集和提取等工序。

3. 钢铁冶炼的任务是什么？

答：在炼铁炉内把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成合格的钢，再铸成钢锭或连铸坯。

4. 提取冶金学和物理冶金学？

答：提取冶金学：是研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的生产过程，由于该过程伴有化学反应，故又称化学冶金。

物理冶金学：是通过成形加工制备有一定性能的金属或合金材料，研究其组成、结构的内在联系，以及在各种条件下的变化规律，为有效地使用和发展特定性能的金属材料服务。它包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等。

（3）电冶金:它是利用电能提取和精炼金属的方法。按电能形式可分为两类：

1) 电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质上与火法冶金相同。

2）电化学冶金：用化学反应使金属从含金属的盐类的水溶剂或熔体中析出，前者成为溶液电解，如铜的电解冶炼，可归入湿法冶金；后者称为熔盐电解，如电解铝，可列入火法冶金。

5. 钢铁与的区别

答：钢和铁最根本的区别是含碳量不同。生铁中含碳量大于2%，钢中含碳量小于2%。钢的综合性能，特别是机械性能（抗拉强度、韧性、塑形）比生铁好得多，因而用途也比生铁广泛的多。

6. 为什么要进行选矿？常用对选矿方法有哪几种？

答：选矿的目的主要是为了提高矿石品位；

常用的方法有:重力选矿法、磁力选矿法、浮游选矿法。

（1）重力选矿法：简称重选，是利用不同密度或粒度的矿粒在选矿介质中具有不同沉降速度的特性，将在介质中运动的矿粒混合物进行选别，从而达到内蒙古科技大学 能环学院 热动09-1班 0962126136 郭冠中

3 使被选矿物与脉石分离的目的。

（2）磁力选矿法：简称磁选法。磁选法是利用矿物和脉石的磁性差异，在不均匀的磁场中，磁性矿物被磁选机的磁极吸引，而非磁性物质则被磁极排斥，从而达到选别的目的。

（3）浮游选矿法：简称浮选法。浮选法是利用矿物表面不同亲水性，选择性地讲疏水性强的矿物质泡沫浮到矿浆表面，而亲水性矿物则留在矿浆中，从而实现有用矿物与脉石的分离。

7. 常用对铁矿粉造块方法有哪几种？

答：烧结法造块和球团法造块。

【粉矿造块的作用主要有：（1）通过造块可以有效地利用铁矿资源；（2）通过造块，高炉使用烧结矿和球团矿可提高生铁质量；（3）通过造块，高炉使用烧结矿和球团矿有利于高炉强化冶炼，提高产量降低焦比。】

8. 从高炉解剖分析高炉冶炼过程大致分为几个区域？

答：固体炉料区、软熔带、滴落带、焦炭回旋区、渣铁聚集区。

9. 高炉冶炼有哪些主要技术经济指标？分别是如何定义的？

答：高炉生产主要经济指标：

评价高炉生产的技术经济指标主要有：

（1） 高炉有效容积系数）（v，是指每3m1高炉有效容积，每日生产的合格生铁量。用生铁日产量（P）与有效容积（nV）的比值可表示为：dm/tVP3nv，单位：。它是衡量高炉生产效率的重要指标。目前高炉平均水平达1.5-2.0dmt3/，先进水平超过3.0dmt3/.

（2） 入炉焦比（K）。每炼1吨生铁消耗的焦炭量，习惯用Kg/t Fe表示。高炉入炉焦比是能耗的重要指标。目前一般为400-600Kg/t Fe，先进高炉低于400Kg/t Fe.

（3） 燃料比，高炉采用喷吹辅助燃料后，生产1吨生铁所需的燃料总量（包括焦炭和喷吹燃料）称为燃料比，每吨生铁的喷吹媒量和喷油量等。分别称为煤比和油比等，燃料比=焦比+煤比（或油比等）。若把喷吹燃料折算成相应的焦炭量，再加上焦比则称为综合焦比，燃料比和综合焦比都是判断冶炼1吨生铁总燃料消耗量的重要指标。

（4）冶炼强度和综合冶炼强度。表示高炉冶炼过程强化程度的指标。每3m1高炉有效容积，每日燃烧的焦炭量称为冶炼强度（J），单位dmt3/，当喷吹辅助燃料时，还需要考虑喷吹燃料量，即每日消耗的燃料总量称为综合冶炼强度。

有效利用系数、焦比与冶炼强度之间存在着一下关系：K1v

（5）生铁合格率。生铁化学成分符合国家标准的总量占生铁总产量的百分数，它是衡量生铁质量的指标。

（6）休风率。高炉休风时间（不包括计划大、中、小休）占日历工作时间的百分数，休风率反应高炉操作及设备维护的水平。 内蒙古科技大学 能环学院 热动09-1班 0962126136 郭冠中

4 （7）生铁成本。生产每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切费用的总和，单位元/t Fe。

（8）炉龄（高炉一代寿命）即从高炉点火开始到停炉大修之间实际运行时间或生产总量。炉龄长，产铁多，经济效益高。目前平均炉龄国外已超过8年，每3m1炉容铁量达5000t以上，日本君津3号高炉曾创下80003/tm的纪录。

10. 现代高炉内型有哪几部分组成？画出示意图，写出各部分名称。

答：炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分

11. 高炉冶炼的主要技术经济指标？

答：（高炉有效容积利用系数、冶炼强度、入炉焦比和综合焦比）

12. 某高炉容积3M2000，年产量100万吨炼钢生铁，消耗60万吨焦炭，每吨生铁喷吹煤粉150Kg，计算高炉的有效容积利用系数、焦比、燃料比及冶炼强度各为多少？

解：Vu=2000m3，P=100×104/365 t/d，煤比M=150kg/t，

1）高炉有效容积利用系数：uuVP高炉有效容积高炉每天的出铁量

ηu=1.37 t/(d·m3)

2) 焦比：dtKgdt/365/101001000/365/1060K44高炉每天出铁量每天装入高炉的焦炭量

K＝600kg/t Fe

3) 燃料比为： K+M=750 kg/t Fe

4） 冶炼强度：

2000365101060)/(KgI343md高炉的有效容积高炉每天消耗的焦炭量

I＝821.9 kg/(d·m3)

13. 高炉冶炼产品和副产品有哪些？

答：高炉炼铁生产的主要产品是生铁，副产品是炉渣、煤气和炉尘（瓦斯灰）

14. 我国铁矿石资源有什么特点？高炉冶炼常用铁矿石有哪几种？各自的主要成分和特点是什么？ 内蒙古科技大学 能环学院 热动09-1班 0962126136 郭冠中

5 答：（1）中国铁矿资源有两个特点：一是贫矿多，贫矿出储量占总储量的80%；二是多元素共生的复合矿石较多。此外矿体复杂；有些贫铁矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿。

（2）工业用铁矿石是以其中含铁量占全铁85%以上的该种含铁矿物来命名的。含铁矿物分为氧化铁矿(Fe2O3、Fe3O4)、含水氧化铁矿(Fe2O3.nH2O)和碳酸盐铁矿(FeCO3)。高炉炼铁使用的铁矿石也就分为赤铁矿（红矿）Fe2O3、磁铁矿（黑矿）Fe3O4、褐铁矿Fe2O3nH2O和菱铁矿FeCO3。

赤铁矿的特征是它在瓷断面上的划痕呈赤褐色，无磁性。质软、易破碎、易还原。含铁量最高是70%。但有一种以γ－Fe2O3形态存在的赤铁矿，结晶组织致密，划痕呈黑褐色，而且具有强磁性，类似于磁铁矿。

磁铁矿在瓷断面上的划痕呈黑色，组织致密坚硬，孔隙度小，还原比较困难。磁铁矿可以看作是Fe2O3和FeO的结合物，其中Fe2O369%，FeO31%，理论含铁量为72.4%。自然界中纯粹的磁铁矿很少见到，由于受到不同程度的氧化作用，磁铁矿中的Fe2O3成分增加，FeO成分减少。磁铁矿具有磁性，这是磁铁矿最突出的特点。

褐铁矿是含有结晶水的氧化铁矿石，颜色一般呈浅褐色到深褐色或黑色，组织疏松，还原性较好。褐铁矿的理论含铁量不高，一般为37%～55%，但受热后去掉结晶水，含铁量相对提高，且气孔率增加，还原性得到改善。

菱铁矿为碳酸盐铁矿石，颜色呈灰色、浅黄色中褐色。理论含铁量不高，只有48.2%，但受热分解放出CO2后，不仅提高了含铁量，而且变成多孔状结构，还原性很好。因此，尽管含铁量较低，仍具有较高的冶炼价值。

15. 铁矿石入炉前需要进行哪些准备处理工作？

答：破碎、筛分、中和（混匀）、焙烧、选矿、和造块等加工处理过程。

16. 开采铁矿石有哪些方法？适用于开采什么储藏特点的矿石？

答：

17. 高炉冶炼对铁矿石有什么要求？

答：高炉冶炼使用的铁矿石必须含铁量高，脉石少，有害杂质少，成分稳定，还原性好，软化温度高，机械强度高，粒度均匀、合适。

18. 铁矿粉造块的意义和方法有哪些？

答：（见7）

19. 用示意图说明烧结过程料层断面的变化。 内蒙古科技大学 能环学院 热动09-1班 0962126136 郭冠中

6 答：烧结机混合料的整个过程是在负压抽风下，沿料层高度自上而下逐渐进行的。在烧结机上取某一断面，可见料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层和过湿层，然后又相继消失，最后剩下烧结矿层。

20. 高炉用燃料主要有哪些？

答：1、木炭。木炭由木材在足够温度下干馏而成，是最早使用的高炉燃料。它固定碳含量高，灰分低；几乎不含硫；气孔度高。但木炭机械强度差，价格高，因此作为高炉燃料已被淘汰

2、无烟煤(或称白煤)。它的化学成分能基本满足炼铁的要求；低温强度好，可远距离运输；但它的气孔度很低，热稳定性差，在高炉内受热后碎裂成粉末，而且含硫一般也较高。现已不再使用。

3、焦炭。由煤在高温下(900℃～1000℃)干馏而成。它的成分完全能满足高炉炼铁的要求；机械强度大大高于木炭；热稳定性比白煤好；气孔度虽不如木炭，但比白煤大得多。焦炭是现代高炉理想的燃料，也是目前高炉的主要燃料。

4、喷吹用燃料。为了降低焦比，目前世界各国普遍采用从高炉风口喷入部分燃料以代替部分焦炭。喷吹燃料有煤粉、重油和天然气。