传统冶金工艺与微生物冶金概述
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春秋战国时期的冶金和冶炼技术春秋战国时期是中国古代的一个重要历史阶段,也是冶金和冶炼技术飞速发展的时期。
当时,各个国家都大力发展冶金和冶炼技术,以满足经济的需要和战争的需求。
在这个时期,冶铁、冶金行业成为社会经济和国家发展的重要支柱,也是中国冶金工程史上一个不可忽视的重要阶段。
一、冶铁技术在春秋战国时期,铁器已经开始大规模生产,并逐步普及。
铁的用途不仅仅是制作武器和工具,还用于其他领域,如建筑、加固城墙、农业等。
铁的生产一般包括三个主要步骤:选料、炼铁和锻造。
选料:在选材时,冶铁师通常会选择富含铁矿石的矿脉和矿堆。
挑选矿石的好坏直接决定了铁质的纯度和质量。
炼铁:最初的炼铁方式是木炭炼铁法。
这种方法需要用木炭作为燃料,矿石则被放置在炉中加热。
当熔融状体形成时,不纯的杂质会从上面浮出,从而铁液质量得以提高。
木炭炼铁法虽然存在瓶颈,但在那个时代是最为先进和高效的炼铁方法。
锻造:由于铁是硬脆材料,所以必须对其进行锻造加工,这样才能获得各种不同形状的工具和器皿。
锻造技术的改善主要是针对锤头和砧板的改进,以及锻件的套模换象等先进手艺,这些手艺在春秋战国时期是非常重要的。
二、青铜技术青铜是中国古代文明的重要成果之一,具有重要的经济和军事意义,也是中国生产技术与社会制度的象征。
在春秋战国时期,青铜工艺已经成为非常成熟的技术之一。
青铜器的铸造器具主要有:“豆腐渣”、模型、模型花木、象心、铙板、筛子、旋工和书籍等各色铸造器具。
在青铜的制作中,铸造技术是最为重要的部分。
春秋战国时期,人们发明了一种新的铸造技术——开铸法,这种技术是对传统铸造技术的革新和改进。
开铸法是先用两块木板组成模具,将熔融的铜水倒入,再从模具中取出熔融体进行后续加工。
这种铸造方法比传统的土铸法更加高效,青铜器的生产量也得以大幅提升。
三、其他冶金技术除了铁和青铜外,还有一些其他的冶金技术也在春秋战国时期得到了广泛的应用。
其中,金银冶炼技术是前所未有的发展。
冶金学科的演变与发展-概述说明以及解释1.引言1.1 概述冶金学科作为一门研究金属材料的学科,起源于人类发展初期对金属的认识和利用。
随着时间的推移,冶金学科得以不断发展和演变,形成了如今的冶金学体系。
冶金学的发展与进步在人类历史的长河中扮演着重要的角色,它不仅推动了社会经济的发展,还为其他学科的发展提供了坚实的基础。
冶金学科的概念囊括了金属材料的提取、制备与加工等方面的知识。
其核心研究内容主要包括金属材料的物理性质、化学性质、热力学性质以及在工程实践中的应用等。
通过对金属材料的深入研究和探索,冶金学科不断为人类社会的发展和进步做出了突出贡献。
在过去的几千年中,冶金学科经历了从简单的冶炼工艺到现代化冶金科技的演变过程。
其间,人们通过不断尝试和实践,逐渐掌握了金属材料的提取和炼制技术,并应用于农业、制造业、能源等各个领域。
冶金学科的发展不仅满足了社会对于金属材料的需求,也促进了人类社会的进步和发展。
冶金学科的发展对于现代社会的发展至关重要。
金属材料广泛应用于工业制造、建筑、航空航天、电子技术等领域,为这些领域的发展提供了坚实基础。
同时,冶金学科的不断发展也为人类社会面临的各种挑战提供了解决方案。
例如,新材料的开发和应用有助于能源资源的利用效率提升和环境保护。
展望未来,随着科技的不断进步和人类对材料需求的不断增加,冶金学科也面临着许多新的变革和挑战。
研究人员将继续探索和发展新的冶金材料和技术,以满足不断增长的社会需求。
同时,随着数字化和智能化技术的兴起,冶金学科将与其他学科进行深度融合,推动材料科学的进一步发展。
总之,冶金学科的演变与发展是人类社会发展的必然产物。
它提供了丰富的金属材料知识,推动了工业制造和科技进步,同时也为其他学科的发展提供了重要支撑。
随着不断的创新和探索,冶金学科必将为人类社会的可持续发展作出更加突出的贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在介绍本文的整体组织架构和内容安排,确保读者能清楚了解接下来的文章内容。
浅谈冶金方法及分类引言:早在公元3000年以前,金属自然形成,公元前467年到公元224年的晚期青铜时代,战国时期与汉代初期,冶金业发展迅速,冶金在我国有丰富而悠久的发展历史,至今,已经发展为一门多元化的学科,冶金的方法在漫长的发展中,经过对过程的简化与改进,针对不同金属的物理化学特性而具体实施的方法,现代冶金的方法也逐步定格。
关键字:火法冶金,湿法冶金,电冶金,粉末冶金火法冶金火法冶金:用燃料,电能或其他能源产生高温,在高温下从矿石中提取与精炼金属或者化合物的方法,火法冶金因为其生产过程简单,原料易得到,故起源较早,课程中我们所学到有关火法冶金的例子很多,如锌的火法冶炼ZnS→氧化焙烧→ZnO →CO还原→Zn蒸汽→冷凝→精馏精炼→纯锌其过程简化来说,火法冶金的流程:矿石准备—冶炼—精炼。
矿石准备:选矿得到的细粒精矿不易直接加入鼓风炉(或炼铁高炉),须先加入冶金熔剂(能与矿石中所含的脉石氧化物、有害杂质氧化物作用的物质),加热至低于炉料的熔点烧结成块;或添加粘合剂压制成型;或滚成小球再烧结成球团;或加水混捏;然后装入鼓风炉内冶炼。
硫化物精矿在空气中焙烧的主要目的是:除去硫和易挥发的杂质,所得到的金属除硫这一步是必须的,而且在除硫过程中应当注意环境保护,对废气的处理应当注重。
使之转变成金属氧化物,以便进行还原冶炼;使硫化物成为硫酸盐,随后用湿法浸取;局部除硫,使其在造锍熔炼中成为由几种硫化物组成的熔锍。
冶炼:此过程形成由脉石、熔剂及燃料灰分融合而成的炉渣和熔锍(有色重金属硫化物与铁的硫化物的共熔体)或含有少量杂质的金属液。
有还原冶炼、氧化吹炼和造锍熔炼3种冶炼方式。
还原冶炼:是在还原气氛下的鼓风炉内进行。
加入的炉料,除富矿、烧结块或球团外,还加入熔剂(石灰石、石英石等),以便造渣,加入焦炭作为发热剂产生高温和作为还原剂。
例如,可还原铁矿为生铁,还原氧化铜矿为粗铜,还原硫化铅精矿的烧结块为粗铅。
氧化吹炼:在氧化气氛下进行,如对生铁采用转炉,吹入氧气,以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷,炼成合格的钢水,铸成钢锭。
冶金工程概论论文——中国冶金历史概述***************中国冶金历史概述作为四大文明古国之一,中国是在公元前1500年左右开始进入青铜时代,公元前500年左右开始进入铁器时代的。
上了几节冶金工程概论,对于冶金还是不甚了解。
为了更好的对冶金这个行业有个清楚的认识,我浏览了一下中国冶金历史,希望对于我们今后冶金的学习有些许帮助!前述、中国冶金工艺简述在早期的文明国度和地区中,中国使用铜、铁等金属的年代相对说来是较晚的。
但是,由于中国在冶铸技术方面的发明和创新,使中国的冶金业很快就后来居上,跃升于世界的前列,并为中国古代文明的高度发达奠定了坚实的物质基础。
从这里我们可以看到一个技术进步带动生产发展,并进而促进社会文明进步的典型范例。
中国冶金史上的一个最突出的特点,是铸造技术占有重要的地位,以至于铸造既作为成形工艺而存在,又成为冶炼工序中的一个组成部分,达到了“冶”与“铸”密不可分的地步。
因此在古代文献中往往是冶铸并称,并对中国文化产生了深刻的影响。
如常用词汇“模范”、“范围”、“陶冶”、“就范”等,都是由冶铸技术衍生而来的。
这种冶与铸密不可分的冶金传统,是古代世界上其它国家和地区所无法比拟的。
一、夏王朝时期中国冶金是从新石器时代晚期的采石和烧陶发展起来的。
采石时不断发现各种金属矿石,烧陶窑为金属的冶铸准备了高温炉和在炉内还原条件下冶炼矿石的技术。
在甘肃东乡县林家马家窑文化遗址中发现的距今约5000年的青铜刀,以及在其他一些新石器晚期遗址中相继发现的早期铜器和铜渣等,标志着中国冶金业的诞生。
《左传》等古文献中关于夏代铸九鼎的记载和这时期遗址中出土的青铜器物,说明随着夏王朝的建立,青铜冶铸业有了初步发展。
二、商周青铜冶铸的兴盛历年出土的商周青铜工具有锄、铲、 、锛、斧、凿、钻、刀、削、锯等,青铜武器有戈、矛、钺、戟、剑、镞等,礼乐器有鼎、簋、盘、盂、钟等。
青铜工具以超过木石工具的优良性能提高了整个社会生产力,青铜武器则成为维护奴隶制国家的物质力量。
第1篇随着我国经济的快速发展,冶金工业作为国民经济的重要支柱产业,其技术水平和生产效率对整个国家的发展具有深远影响。
在大学期间,我有幸学习了冶金工艺这门课程,通过这门课程的学习,我对冶金工艺有了更加深入的了解,也收获了许多宝贵的经验和感悟。
一、冶金工艺的基本概念和分类冶金工艺是指将金属原料通过物理、化学、热力学等方法转化为金属产品的过程。
根据金属原料和金属产品的不同,冶金工艺可以分为黑色冶金和有色冶金两大类。
黑色冶金主要包括铁、钢、铁合金的生产,有色冶金则包括铜、铝、铅、锌等金属的生产。
在学习冶金工艺的过程中,我了解到冶金工艺的基本流程包括:原料准备、熔炼、精炼、铸锭、轧制、加工等环节。
每个环节都有其特定的工艺要求和操作规范,只有严格按照工艺要求进行操作,才能保证金属产品的质量。
二、冶金工艺的主要设备和方法冶金工艺涉及到的设备种类繁多,主要包括:熔炼设备、精炼设备、铸锭设备、轧制设备等。
在学习过程中,我对这些设备的工作原理和操作方法有了详细的了解。
1. 熔炼设备:熔炼设备是冶金工艺中的关键设备,主要分为炉式熔炼设备和电弧熔炼设备。
炉式熔炼设备包括高炉、平炉、转炉等,电弧熔炼设备包括电弧炉、电渣重熔炉等。
这些设备在熔炼过程中具有不同的特点,如高炉适用于处理铁矿石,电弧炉适用于处理有色金属。
2. 精炼设备:精炼设备用于去除金属中的杂质,提高金属的纯度。
常见的精炼设备有:反射炉、电炉、离子交换器等。
这些设备在精炼过程中具有不同的操作方法和适用范围。
3. 铸锭设备:铸锭设备用于将熔炼后的金属液浇铸成一定形状和尺寸的锭块。
常见的铸锭设备有:连续铸锭机、模铸机、真空浇铸机等。
这些设备在铸锭过程中具有不同的特点,如连续铸锭机适用于大批量生产,模铸机适用于小批量生产。
4. 轧制设备:轧制设备用于将金属锭块加工成板材、型材、管材等。
常见的轧制设备有:板带轧机、型材轧机、管材轧机等。
这些设备在轧制过程中具有不同的特点,如板带轧机适用于生产板材和带材,型材轧机适用于生产各种型材。
传统冶金工艺与微生物冶金概述摘要:钢铁在国民生活,工业中占据着不可替代的作用。
而钢铁冶金作为一门古老的学科,一直在不断地改进和发展着。
传统的冶炼如炼钢长流程等技术也得到了完善,而在新世纪新能源问题日益严峻,面对钢铁企业的可持续发展,国内外钢铁企业不断开发应用新技术新工艺。
微生物冶金作为一种新型的工艺,其具有不可限量的前途。
本文主要介绍了微生物冶金的一些基本应用。
关键词:钢铁冶金;长流程;微生物冶金Abstract: steel plays the role that nothing can edge out it in people’slife and Industry. While as a traditional trade metallurgy has beenimproving and progressing. Traditional steel craftwork has also becomemore and more advanced. In the new century resource problem become austereincreasingly. In the face of steel enterprise’s continuity developmentproblem, domestic and overseas enterprises constantly exploit newtechnology and arts and crafts. Microorganism metallurgy as a completelynew craftwork manifest its unparalleled outlook .In this paper ,you willsee some m elementary application of microorganism metallurgy .Keywords: Steel metallurgy ; Long process ; Microorganism metallurgy1绪论通常将“高炉——铁水预处理——转炉——精炼——连铸”称为长流程。
长流程工艺:从炼铁原燃料(如烧结矿,球团矿,焦炭)准备开始,原料入高炉经还原冶炼得到液态铁水,经铁水预处理(如脱磷,脱硫,脱硅)兑入顶底复吹氧气转炉,经吹炼去除杂质,将钢水倒入钢包中,经二次精炼(如RH,LF,VD等)使钢水纯净化,然后钢水经凝固成型(连铸)成为钢坯,再经轧制工序最后成为钢材。
由于这种工艺生产单位众多,生产周期长,规模庞大,因此称这钢铁生产长流程工艺。
钢铁生产基本流程图2 钢铁冶炼2.1 炼铁工艺2.1.1高炉冶炼原料:铁矿石:如烧结矿,球团矿,块矿;焦炭,煤粉,鼓风和少量熔剂。
2.1.2高炉冶炼产品:包括铁水,高炉煤气和高炉渣。
2.1.2高炉冶炼目的:将矿石中的铁元素提取出来,生产出来的主要产品为铁水。
副产品有:水渣、矿渣棉和高炉煤气等。
2.1.3高炉冶炼原理:生产时,从炉顶(一般炉顶是由料种与料斗组成,现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶)不断地装入铁矿石、焦炭、熔剂,从高炉下部的风口吹进热风(1000~1300摄氏度),喷入油、煤或天然气等燃料。
装入高炉中的铁矿石,主要是铁和氧的化合物。
在高温下,焦炭中和喷吹物中的碳及碳燃烧生成的一氧化碳将铁矿石中的氧夺取出来,得到铁,这个过程叫做还原。
铁矿石通过还原反应炼出生铁,铁水从出铁口放出。
铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣,从出铁口和出渣口分别排出。
煤气从炉顶导出,经除尘后,作为工业用煤气。
现代化高炉还可以利用炉顶的高压,用导出的部分煤气发电。
高炉内基本反应:2C+O2=2COC+O2=CO2Fex Oy+yCO=xFe+yCO2直接还原:FeO+CO=Fe+CO2氢还原: FeO+H2=Fe+H2O间接还原:2FeO+C=CO2+2Fe2.1.4生铁形成:刚从铁矿石还原出来的铁呈多也状固体,几乎不含碳,叫做海绵铁,在随炉料下降过程中不断渗碳,在风口处含碳量达到3.0~4.5%,在渗碳过程中Si,Mn,P等杂质元素也加入了铁中,进一步降低了生铁的熔点,过入炉缸后得第二次再还原,最终形成生铁。
2.2铁水预处理铁水预处理是指铁水在进入转炉之前,为除去某些有害元素的处理过程主要是使其中硫,硅,磷含量降低到所需要的范围,以简化炼钢的过程,提高钢的质量。
铁水预处理按需要可以分别在炼铁工序,炼钢工序进行,如铁水沟,盛铁水容器(铁水包,鱼雷罐)或转炉中进行。
钢中硫含量高易引起热脆,且降低钢的硬度等。
铁水脱硫条件比钢水脱硫条件优越。
国外工业上的铁水炉外脱硫剂主要有:电石(CaC2),石灰(CaO)金属镁以及以它们为基础的复合脱硫剂。
脱硫之后进行脱磷,但必须先脱硅,因为硅与氧的亲和力更大。
2.3 转炉炼钢2.3.1所谓炼钢就是将铁水,废钢等炼成具有所要求化学成分的钢,并具有一定的物理化学性能和力学性能。
为此必须完成去除杂质(硫,磷,氮,氧,氢,和夹杂物),调整钢液温度和成分三大任务。
目前转炉炼钢是世界上主要的炼钢生产方法。
在我国目前主要采用了LD(小转炉)与复吹(大中型转炉)。
2.3.2转炉冶炼原理简介:转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。
开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反应遍及整个炉内。
几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起成为炉渣。
当磷与硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。
这时应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。
整个过程只需15分钟左右。
如果氧气是从炉底吹入,那就是底吹转炉;氧气从顶部吹入,就是顶吹转炉。
2.3.3转炉炼钢工艺流程这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。
把空气鼓入熔融的生铁里,使杂质硅、锰等氧化。
在氧化的过程中放出大量的热量(含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度),可使炉内达到足够高的温度。
因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。
开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、 , MnO,) 生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使锰氧化 (FeO,SiO2反应遍及整个炉内。
几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起成为炉渣。
当磷与硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。
这时应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。
整个过程只需15分钟左右。
如果空气是从炉低吹入,那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展,现在已普遍使用氧气顶吹转炉(也有侧吹转炉)。
这种转炉吹如的是高压工业纯氧,反应更为剧烈,能进一步提高生产效率和钢的质量。
2.4 炉外精炼凡是在熔炼炉(转炉,电炉)以外进行的旨在进一步扩大品种提高钢的质量,降低钢的成本所采用的冶金地过程统称为炉外精炼。
炉外精炼法可以大幅度地提高冶金质量,并将钢中有害杂质降低到以下水平:【H】0.5~3ppm,【O】5~30ppm,【N】15~50ppm,【C】0.002~0.03%,【S】0.002~0.01%,提高现有炼钢炉生产能力30~50%,使钢液浇铸温度波动幅度保持±3~4℃范围内,生产成本降低13~54%。
炉外精炼的手段渣洗:最简单的精炼手段;真空:目前应用的高质量钢的精炼手段;搅拌:最基本的精炼手段;喷吹:将反应剂直接加入熔体的手段;调温:加热是调节温度的一项常用手段。
2.5 连铸钢的具体流程为:钢水不断地通过水冷结晶器,凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出,经喷水冷却,全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。
如果连铸生产薄板坯,那么还可以进入连铸连轧进一步的加工。
连铸除了铸钢之外,还可以铸造铝、铜制产品。
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台,回转台转动到浇注位置后,将钢水注入中间包,中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。
结晶器是连铸机的核心设备之一,它使铸件成形并迅速凝固结晶。
拉矫机与结晶振动装置共同作用,将结晶器内的铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后,切割成一定长度的板坯。
3 微生物湿法冶金[3]世界矿产资源日渐贫杂,资源、能源、环境问题越发引起人们重视,我国矿产资源国家战略地位与日俱增。
随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境污染的加剧,传统的冶金技术面临巨大挑战,寻求更为高效、低能、清洁的绿色资源利用途径成为研究焦点。
根据美国国家研究委员会(NRC) 2001年的研究报告,在未来20年,美国矿业最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有色行业传统的熔炼工艺[4] 。
3.1微生物湿法冶金概述微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。
微生物浸出技术始于20世纪50年代,并已在铜、铀贫矿的堆浸及含砷难处理金矿的预处理方面实现了工业化生产应用;微生物浮选技术在20世纪80年代出现,目前尚在实验室研究阶段。
由于微生物湿法冶金具有环境危害小和资源利用率高的优点,在资源环境问题日益受重视的今天倍受关注,在矿物加工领域展示了广阔的应用前景。
3.2 微生物浸矿微生物浸矿是指用微生物生长代谢产生的酸性水溶液,将有价金属元素(如铜、铀)等从其矿石中溶解出来,加以回收利用的方法微生物浸矿的优点:①低能耗、低药剂消耗量,低劳动力需求,低成本; ②反应温和,工艺流程短,设备简单,易于建筑,流动资金占有量小; ③资源利用广,能使更多不同种类极低品位矿物得到有效利用; ④无废气,一定程度上可认为无废物、废水排放,环境友好,增加生产安全性; ⑤简化了整个工艺过程。
因此在矿石的日益贫杂及环境问题日益突出的今天,微生物浸矿技术将是有效的金属元素提取、环境保护工程及废物利用的有效方法,生物浸出技术在湿法冶金工艺中将越来越重要。