冶金反应工程
冶金工程专业英语词汇
冶金工程专业英语词汇1. 冶金学冶金学是冶金工程专业的核心课程，主要讲授钢铁冶金和有色金属冶金过程的基本原理、工艺及装备，包括炼铁、炼钢、精炼、连铸、铝冶金、铜冶金、稀土冶金等内容。
中文英文冶金学metallurgy钢铁冶金iron and steel metallurgy有色金属冶金nonferrous metal metallurgy炼铁ironmaking炼钢steelmaking精炼refining连铸continuous casting铝冶金aluminum metallurgy铜冶金copper metallurgy稀土冶金rare earth metallurgy高炉blast furnace转炉converter电炉electric furnace真空精炼vacuum refining钢包ladle结晶器crystallizer铝电解槽aluminum electrolytic cell铜闪速熔炼copper flash smelting稀土萃取分离rare earth extraction and separation熔盐电解法molten salt electrolysis method冶炼产品smelting products生铁pig iron钢水molten steel铝锭aluminum ingot铜阳极泥copper anode slime稀土氧化物rare earth oxides冶炼渣smelting slag炉渣性质slag properties脱硫desulfurization脱磷dephosphorization脱氧deoxidation合金化alloying溅渣护炉splashing slag lining protection终点控制endpoint control中文英文出钢操作tapping operation凝固传热机制solidification heat transfer mechanism凝固结构与缺陷solidification structure and defects氧化还原反应oxidation-reduction reaction造渣反应与造渣制度slagging reaction and slagging system2. 冶金物理化学冶金物理化学是冶金工程专业的基础理论课程，主要讲授冶金过程中涉及的物理化学原理和方法，包括平衡与相图、溶液理论、电化学、表面与胶体化学、传递现象等内容。
冶金反应工程学
冶金反应工程学班级:冶金10-A4姓名：孙征学号：120103402010冶金反应工程学的概念： (3)冶金反应工程学的研究内容： (3)冶金反应宏观动力学与传统化学动力学的区别： (3)积分法与微分法求取化学反应动力学参数的比较： (4)（辽宁科技大学材料与冶金学院，鞍山114000）摘要：主要介绍冶金反应工程学的内容与优缺点，以及与传统冶金学的联系。
关键词：工程学积分法微分法参数比较冶金反应工程学的概念：冶金反应工程学，简略地说，就是研究冶金工业中反应规律及其应用于反应器选型设计的方法。
它应用于对原有反应器的改进，新型反应器的开发研制以及各种反应器的操作条件与效果之间关系的解析，从而确定最优条件和最优设计。
冶金反应工程学的研究内容：反应工程学方法中的一方面内容是比例放大和中间试验工场问题。
所谓“比例放大”是指在小型试验装置进行试验所得数据的基础上，能以怎样的规模扩大设计工业生产装置。
一般地说，如果对象过程是以物理变化为主的话，利用相似方法就基本可以了。
然而对存在极其复杂的化学反应的冶金装置，只利用物理相似就显得卜分不足和相当困难了。
尽管如此，仍不乏人从事或尝试着冶金反应装置的比例放大方面的研究。
反应工程学方法的另方面内容是过程体系和过程设计问题。
所谓过程体系是指由多个具有独立变化能力的单个过程联合组成的完整系统过程。
过程设计研究对这类过程体系进行综合分析和过程的合理组合等问题。
冶金反应宏观动力学与传统化学动力学的区别：宏观动力学是反应工程学中最基本的内容。
关于反应速度问题，在物理化学或化学动力学中均有详细的论述，但是它们关于反应速度的研究多是限定在纯化学反应上的，对此可以称之为“微观动力学”。
在实际反应装置内所发生的反应过程中，化学反应总是有热和物质的传递相伴随的。
对反应装置内反应过程的进行速度，必须将化学反应速度与传热、传质速度一并予以考虑。
这种既考虑化学反应过程速度又考虑物理移动过程速度的反应动力学称为“宏观动力学”，此种过程的反应速度称为“综合反应速度”。
冶金反应工程
冶金反应工程结课论文化学反应工程学正是研究流动、混合、传热、传质等宏观动力学因素对化学反应的影响的学科。
从本质上说，冶金工程是化学工程的一种，习惯上人们称冶金为高温化工。
冶金反应工程学是应用传输过程理论和冶金过程动力学等来研究冶金生产及其设备的合理设计、最优操作、最优控制的工程理论和方法的学科，它是建立在现代工艺理论、现代测试技术和现代计算技术基础上的正在发展的新学科。
和反应器紧密结合。
传统开发途径：“实验室一一中间试验一一工业生产”冶金反应工程的特点是在宏观动力学的基础上更多地考虑操作条件和反应器，主要内容有：①反应器内的基本现象；②反应器的比拟放大设计；③过程的最优化；④反应器动态特性；⑤冶金过程的数学、物理模拟。
中间试验曾被誉为工业化的摇篮。
但在计算机广泛应用后，依据反应工程学的原理作数学模拟实验，可以减少中间试验层次实现高倍数放大，甚至直按利用实验室资料设计反应器，这就使得研制新工艺的速度大大加快，代价显著减少。
冶金反应工程学在冶金过程动力学和传输理论的基础上解析冶金过程的各种特性，寻求过程中各主要参变量之间的相互关系，找出其数学表达式(数学模型)；根据各种假设和实验条件，利用计算机解出各参变量之间的定量关系，借以确定最优的反应设备设计和工艺操作参数，以达到操作自动控制的目的。
由物质转化的综合反应速度式，结合物料平衡、热量平衡及动量平衡建立的冶金过程数学模型是冶金反应工程学的关键性问题。
早在60年代，冶金过程数学模型的研究已开始进行。
1969年召开了第一次冶金过程数学模型国际会议。
1973年召开了第一次钢铁冶金过程数学模型国际会议。
鞭岩和森山昭合写的第一本命名为《冶金反应工程学》的专著于1972 年问世，对钢铁冶金过程及其反应设备进行了较系统的分析。
1971年赛凯伊(J.Szekely)和西梅利斯(N.J. Themelis)所著的《冶金过程中的速率现象》和1979年孙(H.Y.Sohn)和沃兹沃斯(M.E. Wadsworth)合写的《提取冶金过程的速率》二书，对火法及湿法冶金过程动力学作了较全面的论述。
冶金工程技术：冶金反应工程
薄板坯 连铸 无取 向电工钢用保护渣的研 究 ＝Ｓｕ ｙ ｎｍｏｄｆ ｘｆｒ ｈ ａ ｏ — ｔｄ ｌ ｌ ｉ ｓ ｂ ｎ ｏ ｕ ｏ ｔｎ ｌ ｃ
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一
３５ ～ 一１７１ 一４ １ ～ 一１５ ， 验 证 ．４ ． 、 ．４ ．８
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理 过 程 几乎 不 发生 增铝 现 象 ，而采 用 Ｃ Ｏ． １ ３渣系随着处理 时间 的延长 以 ａ Ａ２ Ｏ 及钢 种成分的区别 ，钢 中铝有不 同程度 的增加 ，生产实践结果 与理 论计算趋势 基 本 一 致． 采 用 Ｃ Ｏ— Ｉ 渣 系精 炼 与 ａ Ａ２ Ｏ３ Ｃ Ｏ ＳＯ２ 系 相 比 ， 钢 中 Ａｌ 夹 杂 数 ａ —ｉ 渣 ２ ０３ 增 加 ４倍 ，氧 化 物 复 合 夹 杂 中 ｗ（ １ Ａ２ ） ０ 提 高 １３ ％，ｗ（ａ 提 高 ２ ．％． 在 帘 １ Ｃ Ｏ） ４５ 线钢 ７ Ａ 以及 ＨＲ ４ ０ Ｓ ０ ２ Ｂ ０ 、Ｓ ４ ０钢 的生 产 实 践 中 加 以应 用 ， 得 Ｌ 使 Ｆ处 理 后 ７ Ａ ２ 的 ｗ Ａ１ ， ００ ０５ Ｈ Ｂ ０ 、 Ｓ ０ （ ） 亍 ． ％， Ｒ ４ ０ Ｓ ４ ０ ４ ０ 的 小 ｆ ０ ％ ， 免 ，有 害 夹 杂 物 的形 ０ ３ 避 ０ 成 ，消 除 了谯 小方 坯 连 铸 过 程 中 的 水 口
冶金反应工程学
冶金反应工程学冶金反应工程学是研究冶金过程中各种反应的科学。
它涉及到金属矿石的还原、氧化、合成、分解等多种反应过程。
通过研究这些反应，可以优化冶金工艺，提高金属的提取率和产品质量。
冶金反应工程学的研究内容非常广泛。
首先，它研究金属矿石的还原反应。
金属矿石中的金属元素往往以氧化物的形式存在，需要通过还原反应将其转化为金属。
这涉及到金属矿石的热还原、气体还原、浸出还原等多种反应方式。
冶金反应工程学通过研究不同条件下的还原反应，确定最佳的还原工艺和工艺参数。
冶金反应工程学还研究金属矿石的氧化反应。
金属在高温下与氧气反应会生成氧化物。
氧化反应在冶金过程中非常重要，它不仅影响金属的提取率，还会对金属的质量产生重要影响。
冶金反应工程学通过研究氧化反应的动力学特性和影响因素，优化氧化工艺，减少氧化反应对金属的损失。
冶金反应工程学还研究金属的合成反应和分解反应。
合成反应是指通过化学反应合成金属或金属化合物。
分解反应是指将金属或金属化合物分解为其他物质。
这些反应在冶金工艺中也经常出现，冶金反应工程学通过研究这些反应的条件和机理，指导合成和分解过程的控制。
冶金反应工程学的研究方法主要包括实验研究和数值模拟。
实验研究通过设计实验装置和进行实验操作，获得反应过程中的数据和参数。
数值模拟则通过建立数学模型和计算方法，模拟和预测反应过程中的各种物理和化学现象。
实验研究和数值模拟相互结合，可以更全面地了解冶金反应过程，为优化冶金工艺和设计反应装置提供依据。
冶金反应工程学在冶金工业中具有重要的应用价值。
通过研究冶金反应过程，可以改进金属提取工艺，降低生产成本。
同时，还可以提高产品质量，增加产品附加值。
冶金反应工程学的研究成果也可以应用于环境保护和资源回收领域，实现冶金过程的可持续发展。
冶金反应工程学是研究冶金过程中各种反应的科学。
它通过研究金属矿石的还原、氧化、合成、分解等反应，优化冶金工艺，提高金属的提取率和产品质量。
冶金反应工程学具有广泛的研究内容和重要的应用价值，是冶金工业发展的重要支撑。
冶金反应工程学.
3．冶金反应工程学的发展
(1)在冶金方面由于其高温特点，反应速率大多受传质所控制，动 力学研究和传输现象的关系更为密切。目前，冶金反应工程学和 冶金过程动力学的研究是交叉进行的。 (2)日本学者鞭岩在本领域系统进行了研究并首先发表了名为“冶 金反应工学”的专著，其他学者，如F.Oeters也开设了相近课程。 他们一般应用传输现象理论和数学物理模拟技术分析冶金过程。 (3)八十年代以来，我国有更多冶金工作者认识到传输现象和反应 工程在冶金研究中的重要性，已召开了多届冶金过程动力学和反 应工程学学术讨论会，在喷射冶金、复合吹炼、连铸工艺等方面， 也都做了一些基础研究工作。
二、冶金反应工程学的内容和任务
1．冶金反应工程研究内容和化学反应工程 学基本相同，包括：
(1)研究反应器内的基本现象。研究反应器内反
应动力学的控制环节，以及流动、传热、传质 等宏观因素的特征和它们对反应速率的影响。 (2)研究反应器比拟放大设计。依据宏观动力学 的规律，把实验装置科学地放大到工业规模， 确定反应器的形状、大小和反应物达到的转化 程度。
冶金反应工程学
第一章 前 言
本章包括内容为:
一、冶金反应工程学的产生和发展 二、冶金反应工程学的内容和任务 三、冶金反应工程学的研究方法
一、冶金反应工程学的产生和发展
1．化学工程学的产生和发展
(1)化学工业除冶金外，还包括陶瓷、酿造、造纸、制碱、制酸、 有机合成、石油化工等许多工业部门。相当长一段时间，它们被 看作互不相关的部门独立地缓慢地发展着，技术的传授只能靠师 傅的经验。 (2)后来，人们发现在各不相同的化工过程中，可以概括和抽象出 一些共同的原理。系统研究这些过程的本质和共同规律，就促进 了化学工程学的发展，形成一门独立的学科。 (3)五十年代中期以前，化学工程学还限于物理过程作为研究对象， 即研究单元操作。所谓单元操作是指具有共同的物理规律的操作 过程。化学工厂可看作若干单元操作组成的系统。然而，单元操 作不能解决有化学反应的过程。
冶金反应工程学习题
冶金反应工程学习题第一章绪论客观题部分1. 判断题冶金反应工程学的研究对象是:a) 冶金化学反应 b) 冶金反应器 c) 冶金反应器及器内的化学反应。
2. 判断题冶金反应工程学是为了:a)弄清冶金化学反应机理 b)弄清冶金化学反应步骤c)解决化学理论问题 d)解决工程实际问题。
3. 单选择题冶金反应工程学的研究目的是:a)研究化学反应能否进行 b)研究化学反应的速度如何c)研究反应器内的化学反应进程如何 d)研究反应器的总速度和总效率问题。
4. 判断题冶金反应工程学的主要研究方法是:a)对反应器进行过程解析 b)对反应器进行结构解析c) 对反应器进行改造 d)对反应器进行组合。
5. 判断题冶金反应的特点有:a) 规模大、产量高 b)能耗高、污染严重c)温度高、气固液多相并存 d)反应物、生成物复杂。
6. 单选择题冶金反应工程学的动力学是:a)化学动力学b)微观动力学c)宏观动力学d) 气体动力学。
7. 判断题 1)宏观动力学是传统物理化学中的化学动力学，它是在分子碰撞理论和由量子力学、统计力学导出的绝对反应速度理论基础上，研究纯化学反应的微观机理、步骤和速度的学科。
2)宏观动力学是考虑了热量、动量和质量传递过程，并把决定上述各传递过程速度的操作条件与反应进行速度之间的关系，用数学公式联系起来，它不追究化学反应本身的微观机理。
仅给出一个综合反应速度来描述过程的进行。
8. 判断题所谓传递(或称传输)是指:1)电力的输送 2)热量的传递 3)电磁波信号的传递 4)动量、热量和质量的传递。
9. 判断题“传递现象”是指1)流体力学、传热学和传质学三门各自独立的学科体系，相互之间没有联系。
2)动量、热量和质量的传递，是一门研究三类物理量传输的速率过程及其相互联系的科学。
10. 选择题冶金反应装置中的流体流动和混合情况、温度和浓度分布情况如何1)都直接影响反应过程，2)与反应过程无关。
最终离开反应装置的物料组成则3)完全由构成该物料的诸微元在装置内的停留时间和所经历的温度和浓度的变化决定 4)仅与化学反应微观机理有关。
冶金反应工程1
2，反应器内主要传递过程方程
包括质量、热量和动量的传递。 对于可以看作等温过程的数学模型只需要建立传质和流动过程的数学表达式；对于非等温过程，还要有传热过程方程。传递过程规律及有关参数一般需要通过实验求取，其中冷模型实验是常利用的手段，也可以借用现有类似生产装置或文献数据。
*
冶金反应工程学中的数学模型一般包括四部分：1，反应器内各主要反应的宏观动力学方程
宏观反应动力学方程经常使用综合反应速度式。均相体系可用一般的化学动力学方法描述；对于冶金中常见的各类多相反应，要根据所选用的反应模型写出相应的综合反应速度式。 在建立反应工程模型时，应该排除对实际反应过程速度本质上几乎没有影响的子过程，以便获得尽可能简化的数学表达式；对于综合反应速度式本身的容量因素，应根据反应体系特征，可以是单位床层体积、单个颗粒、某相的单位体积或单位面积。 综合反应速度式中的动力学参数，如反应速度常数、边界层传质系数和多孔体内的扩散系数等，在没有准确的可利用资料时，应通过小型使用获得最基础的资料。
*
3，衡算方程
在建立数学模型时，常需要对整个体系或其中一部分进行质量、能量、动量的平衡计算。在一定简化假设条件下，就反应器内某一代表性单元体积（或整个反应器体积）内的各相，对所研究的物理量（如质量、热量和动量等）分别列出所有的输入速度和输出速度。 衡算的原则是守恒定律，衡算方程通式为： 各输入速度总和—各输出速度总和—总消耗速度 =积累速度 质量（物料）和热量衡算方程通式分别为： 流入速度-流出速度-反应消耗速度=积累速度 热输入速度-热输出速度+反应放热速度-热损失速度 =蓄热速度
转炉，固定床竖炉 移动床竖炉,回转窑 喷粉精练钢包
精练,吹炼,还原 还原，烧成 精炼
物料流动状态
陕西省考研冶金工程复习资料冶金反应过程与矿石冶金解析
陕西省考研冶金工程复习资料冶金反应过程与矿石冶金解析随着社会的快速发展，冶金工程在现代工业中扮演着非常重要的角色。
作为陕西省考研冶金工程专业的学生，我们需要对冶金反应过程和矿石冶金进行深入的了解和研究。
本文将从冶金反应过程的基本概念入手，通过相关例子解析矿石冶金的主要流程，并探讨其在冶金工程中的应用。
一、冶金反应过程的基本概念冶金反应过程是指通过物理、化学等手段对金属矿石进行提纯、分离和冶炼的过程。
它涉及到物质的相互转化、化学反应的进行以及能量的转移等方面。
冶金反应过程通常包括矿石的选矿、破碎、磨矿、浮选、烧结、熔炼等环节。
在选矿过程中，我们需要根据不同矿石的物理特性以及所需金属元素的含量，采用不同的选矿方法，如浮选、重选、电选等，来提取出金属矿石。
这一过程的目的是将原矿中的有用矿物和废石分离开来，为后续的矿石冶炼创造条件。
随后，矿石需要经过破碎和磨矿的步骤。
这一过程旨在将粗矿石经过破碎设备的粉碎作用，使之变成可以进一步进行浮选或其他方式选矿的细粉状物料。
二、矿石冶金流程解析1. 矿石的预处理在矿石冶炼之前，常需要对矿石进行预处理。
预处理包括矿石的干燥、除尘、除杂等工序，旨在提高矿石的冶炼效率和产品质量。
2. 矿石的烧结矿石烧结是矿石冶炼的重要环节。
通过烧结，可以将矿石中的杂质物和水分挥发掉，并使矿石颗粒聚结成块，方便后续的冶炼。
烧结的过程中还可以利用烧结机产生的热能，对矿石进行预热，以提高冶炼效率。
3. 矿石的熔炼和精炼矿石的熔炼是将金属矿石加热到一定温度，使之部分或全部熔化，通过化学反应将金属元素从矿石中转移到熔渣或金属相中。
矿石熔炼的过程中，常采用高温反应炉，如电炉、转炉等，以提供足够的热能。
随后，通过精炼等环节，对矿石中的有害杂质进行深度去除，以获得高纯度的金属产品。
精炼的方法包括湿法精炼、火法精炼、电解精炼等，具体方法的选择取决于矿石的性质和金属元素的要求。
4. 矿石冶炼的尾矿处理矿石冶炼后产生的尾矿通常会包含有害物质和未充分提取的金属元素。
《冶金反应工程》课件
介绍提高传递过程效率的方法和技术。
化学平衡原理
化学平衡常数
研究化学反应达到平衡状态时的反应物和产物 的浓度关系。
平衡移动原理
解释温度、压力和浓度变化对化学平衡的影响 。
反应方向与限度
探讨反应自发进行的方向和限度，以及如何利用化学平衡原理进行工艺控制。
热力学原理
热力学基本概念
介绍热量、功、熵等热力学基本术语和概念。
要点二
详细描述
通过开发绿色、无污染的冶金反应技术，减少废弃物产生 和降低环境污染，实现冶金工业的可持续发展。
新材料制备的冶金反应技术
总结词
新材料在科技、经济和社会发展中具有重要 作用，通过冶金反应工程制备新材料成为研 究热点。
详细描述
研究新型的冶金反应过程和工艺，以制备高 性能、多功能的新材料，满足各种领域的需
热力学第一定律
研究系统能量守恒的规律，包括焓变、热量和熵变的 概念。
热力学第二定律
探讨系统自发变化的方向和不可逆性，以及热力学第 二定律在冶金反应工程中的应用。
03
冶金反应工程的主要技术
流态化技术
流态化技术是一种利用流体的流动特性来实现固体颗粒的悬 浮和运输的技术。在冶金反应工程中，流态化技术主要用于 实现固体颗粒与气体或液体之间的高效混合和传递，提高反 应速率和能源利用率。
未来展望
未来冶金反应工程将更加注重跨学科交叉融合、智能化和绿色化发展 ，为冶金工业的转型升级和创新发展提供更多机遇和挑战。
02
冶金反应工程的基本原理
化学反应动力学
化学反应速率
研究化学反应的快慢，包括反应速率常数、 反应级数等概念。
反应机理
探讨化学反应过程中的基元反应和反应路径 ，理解反应速率的影响因素。
冶金反应工程
F(t)
面积＝1
1
宽度＝0
t
t
活塞流反应器的E(t)图
E(t)
0
为函数
t t t t
t
活塞流反应器的F(t)图
F(t)
0
t t
t t
无因次特征值
活塞流的停留时间分布密度为： Eθ δθ 1
分布函数为：
F
θ
0 1
1 1
均值和方差分别为：
θ
θ
1dθ
1 0
1
0
σθ 2
θ
2δθ
1dθ
0.3
0.14
0
t2E(t)
0 0.26
2
4.5
6.4
5
3.6
1.96
0
XA(t)
0 0.26 0.45
0.59
0.70
0.78
0.84
0.88 0.91
XA(t) ·E(t) 0 0.017 0.056 0.074 0.070 0.039 0.021 0.009
0
其中 X A (t) 1 ekt 由动力学方程式得出。
间歇系统：不存在RTD； 流动系统：存在RTD问题
停留时间分布的实验测定
刺激—响应实验技术
刺激—响应技术应用原则
示踪物停留时间分布可认为是研究流体的停留时间分布
对示踪物的要求：
➢与原流体有相似的物理性质，加入后不改变流态； ➢不与研究的流体发生化学反应； ➢易溶于流体中； ➢易于检测（微量时）； ➢对于多相系统，示踪剂不发生从一个相到另一 个相 的转移（即不挥发到另一相或不被另一相吸等）； ➢响应信号与浓度的关系易于处理。
闭式反应器中不同流动特征
冶金反应工程学
冶金反应工程学1. 冶金反应工程学概述冶金反应工程学是研究冶金过程中物质转化及反应动力学的学科，包括了从矿石提取金属、精炼合金到生产高级金属产品的过程。
在这些过程中，矿石、燃料、还原剂、冷却剂、溶剂等各种物质在高温、高压、特殊气氛下发生化学反应，完成一系列的物质转化。
2. 冶金反应工程学中的基本概念在冶金反应工程学中，有一些基本概念需要了解：反应动力学：研究反应速率与物质浓度、温度、气氛等因素之间的关系。
转化率：在一定时间内，原料中某种成分转化为目标成分的占比。
转化率的高低影响着反应过程的效率和产品质量。
平衡转化率：反应达到平衡状态时的最高转化率。
反应机理：反应过程中物质转化的途径，通常可以分为表面反应、气相反应、溶液反应、多相反应等。
反应速率常量：描述单位时间内反应物质的消耗量、单位时间内产物生成量、反应物质浓度与速率之间的关系的常数。
3. 冶金反应工程学中的反应过程冶金反应工程学中，反应过程可以分为两个阶段：化学反应阶段：该阶段为反应的主要区域，反应物输送、接触和发生反应。
冶金反应一般是异相反应，在化学反应阶段，不同种类的气体、液体、固体存在其中。
传递过程阶段：主要包括物质输送、传热和质量传递等过程。
这个阶段的主要目的是促进化学反应的进行，使得反应物质的浓度等因素尽量贴近反应条件的最优状态。
4. 冶金反应工程学在工业生产中的应用在工业生产中，冶金反应工程学发挥着关键性的作用。
例如，在冶金炉中矿石矿渣的熔炼、在炉内的还原反应、在高温下的溶解炉反应、钢水中气体的排放等等，这些过程都需要借助反应工程学理论来推演和控制反应过程。
通过深入研究反应动力学、反应机理以及相应的化学反应条件，可以优化工业生产的各个环节，使得产品质量更稳定、反应效率更高，同时节省能源和资源的消耗。
5. 冶金反应工程学的未来发展目前，新材料、新能源等领域的快速发展需要更高效、更环保、更可持续的冶金技术。
随着计算机技术的发展和计算方法的更新，反应动力学、反应机理等方面的研究也进入了全新的阶段。
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冶金反应工程结课论文化学反应工程学正是研究流动、混合、传热、传质等宏观动力学因素对化学反应的影响的学科。
从本质上说，冶金工程是化学工程的一种，习惯上人们称冶金为高温化工。
冶金反应工程学是应用传输过程理论和冶金过程动力学等来研究冶金生产及其设备的合理设计、最优操作、最优控制的工程理论和方法的学科，它是建立在现代工艺理论、现代测试技术和现代计算技术基础上的正在发展的新学科。
和反应器紧密结合。
传统开发途径：“实验室——中间试验——工业生产”冶金反应工程的特点是在宏观动力学的基础上更多地考虑操作条件和反应器，主要内容有：①反应器内的基本现象；②反应器的比拟放大设计；③过程的最优化；④反应器动态特性；⑤冶金过程的数学、物理模拟。
中间试验曾被誉为工业化的摇篮。
但在计算机广泛应用后，依据反应工程学的原理作数学模拟实验，可以减少中间试验层次实现高倍数放大，甚至直按利用实验室资料设计反应器，这就使得研制新工艺的速度大大加快，代价显著减少。
冶金反应工程学在冶金过程动力学和传输理论的基础上解析冶金过程的各种特性，寻求过程中各主要参变量之间的相互关系，找出其数学表达式（数学模型）；根据各种假设和实验条件，利用计算机解出各参变量之间的定量关系，借以确定最优的反应设备设计和工艺操作参数，以达到操作自动控制的目的。
由物质转化的综合反应速度式，结合物料平衡、热量平衡及动量平衡建立的冶金过程数学模型是冶金反应工程学的关键性问题。
早在60年代，冶金过程数学模型的研究已开始进行。
1969年召开了第一次冶金过程数学模型国际会议。
1973年召开了第一次钢铁冶金过程数学模型国际会议。
鞭岩和森山昭合写的第一本命名为《冶金反应工程学》的专著于1972年问世，对钢铁冶金过程及其反应设备进行了较系统的分析。
1971年赛凯伊（J.Szekely）和西梅利斯(N.J. Themelis)所著的《冶金过程中的速率现象》和1979年孙（H.Y.Sohn）和沃兹沃斯(M.E. Wadsworth)合写的《提取冶金过程的速率》二书，对火法及湿法冶金过程动力学作了较全面的论述。
这些专门著作对冶金反应工程学的建立发展起了促进的作用。
中国冶金学家叶渚沛在60年代初期就明确提出把传输现象的概念及计算机技术应用到冶金过程研究的建议。
70年代后期，中国冶金工作者开展了喷射冶金、高炉炼铁、真空脱气、连铸等方面的数学模型工作，取得了一些成果。
在1957年第一次欧洲化学反应工程会议确认了化学反应工程这个名称后，1971年，日本边巌和森山昭共教授首次提出了冶金反应工程学这一名词，同时出版了“冶金反应工程学”专著。
之后，该专著在国内翻译和出版，之后，国内的一些学者也出版了一些与冶金反应工程学相关的专著。
这些促进了反应工程学在国内的发展，经过近十几年的快速发展，目前已经成为冶金学科内活跃的研究领域.冶金学学科中的冶金物理化学经过近百年的不断地发展和完善，形成了自身的一套完整的体系和结构，其中的反应过程动力学的研究方法成为了冶金学学科体系中一个重要的理论基础。
在日本边巌教授和森山昭教授的冶金反应工程学一书中，其反应过程动力学的研究方法和内容主要是来自已经成熟冶金物理化学中的内容，在国内的学者出版的冶金反应工程学的相关专著中也在沿用该思路。
国内著名学者对冶金反应工程学的内涵提出了一些看法，认为在相关的冶金反应工程学的专著中，对冶金反应工程学和冶金物理化学两领域在学科内容及研究方法上存有分歧，或有不同程度的混淆。
其中最为突出的是在冶金反应动力学的研究方面。
冶金反应工程学学科作为一门独立的学科，应该有自身独立的体系和结构，对冶金反应过程动力学也须按其需要来建立相应独立的研究方法.本文提出了用分段尝试法研究冶金反应过程动力学的新思路，比较了与冶金物理化学中冶金反应动力学方法和结果的差异。
分段尝试法可以作为冶金反应工程学中研究反应过程动力学的方法，对该研究方法进一步的发展进行了讨论。
与冶金物理化学中研究反应动力学方法完全不同的分段尝试法，既可提供求解传输和化学反应过程必要的动力学参数，又能为建立独立的冶金反应工程学学科体系提供必要的保障。
冶金过程涉及到极其复杂的多相反应，高温下的测试手段尚不甚完备，取得的信息难以精确稳定，以及中间产物和金属产品常伴有偏析、有害杂质、非金属夹杂以及表面及晶体缺陷等问题，使得现有的冶金反应工程学理论对这些特殊性，难以进行正确而系统的分析和研究。
现阶段仍处于利用经验的传统数据对冶金反应设备进行设计，而对现有冶金过程体系及设备的最优化操作及全面的自动控制，有许多问题尚待研究解决。
一、冶金反应工程学的产生和发展1．化学工程学的产生和发展化学工业除冶金外，还包括陶瓷、酿造、造纸、制碱、制酸、有机合成、石油化工等许多工业部门。
相当长一段时间，它们被看作互不相关的部门独立地缓慢地发展着，技术的传授只能靠师傅的经验。
后来，人们发现在各不相同的化工过程中，可以概括和抽象出一些共同的原理。
系统研究这些过程的本质和共同规律，就促进了化学工程学的发展，形成一门独立的学科。
五十年代中期以前，化学工程学还限于物理过程作为研究对象，即研究单元操作。
所谓单元操作是指具有共同的物理规律的操作过程。
化学工厂可看作若干单元操作组成的系统。
然而，单元操作不能解决有化学反应的过程。
1957年第一届欧洲化学工程学讨论会提出以研究化学反应过程为中心的化学反应工程学。
所谓化学反应工程学，即将化学动力学和传递工程学相结合，以化学反应为中心的工程科学，研究对象是工业规模的反应器。
近三十年来，随着石油化学工业各种催化反应被广泛应用和生产规模的大型化，对反应技术和反应器设计的要求日益提高，化学反应工程学有了迅速的发展。
2．冶金反应工程学的产生冶金工程的科学化是从三十年代把化学热力学引入冶金领域开始的，长期以来，冶金过程热力学的研究有了显著的进展并对冶金工艺进步起了重要作用。
热力学只解决过程的方向和限度，不描述反应的过程。
化学动力学研究反应物质随时间变化的过程，但它从分子角度研究反应的速率和机理，所以是微观动力学。
在其研究对象中，反应速率仅受温度、浓度和时间的影响，和装置的规模无关。
在工业规模反应器中，由于流动、传热、传质的影响，温度、浓度、反应时间的分布并不均匀，这必然影响化学反应的进行。
在存在流动、传热、传质现象时研究化学反应速率和机理，称为宏观动力学。
化学反应工程学正是研究流动、混合、传热、传质等宏观动力学因素对化学反应的影响。
因此，借鉴化学反应工程学的概念和研究方法，提出了冶金反应工程学这门学科。
3．冶金反应工程学的发展在冶金方面由于其高温特点，反应速率大多受传质所控制，动力学研究和传输现象的关系更为密切。
目前，冶金反应工程学和冶金过程动力学的研究是交叉进行的。
日本学者鞭岩在本领域系统进行了研究并首先发表了名为“冶金反应工学”的专著，其他学者，如F.Oeters 也开设了相近大案课程。
他们一般应用传输现象理论和数学物理模拟技术分析冶金过程。
八十年代以来，我国有更多冶金工作者认识到传输现象和反应工程在冶金研究中的重要性，已召开了多届冶金过程动力学和反应工程学学术讨论会，在喷射冶金、复合吹炼、连铸工艺等方面，也都做了一些基础研究工作。
二、冶金反应工程学的内容和任务1．冶金反应工程研究内容和化学反应工程学基本相同，包括：（1）研究反应器内的基本现象。
研究反应器内反应动力学的控制环节，以及流动、传热、传质等宏观因素的特征和它们对反应速率的影响。
（2）研究反应器比拟放大设计。
依据宏观动力学的规律，把实验装置科学地放大到工业规模，确定反应器的形状、大小和反应物达到的转化程度。
（3）过程优化。
在给定的反应器工艺和设备条件及原料和产品条件（统称为约束条件）下，选择最合适大操作方法达到最好的生产目标。
生产目标除产量、消耗、成本等因素外还包括环境、安全等。
为运用最优化数学方法，把要达到的目标用函数形式表达，称为目标函数。
（4）反应器的动态特性。
研究反应器的稳定性和响应性，即当过程受到扰动后，过程所发生的变化以及时间滞后情况，以找到有效的控制方法。
2．与一般的化工过程相比，冶金过程有自己的特点：（1）高温过程，过程监控困难；（2）高温过程，过程的限制环节是传质，最少涉及催化反应；（3）冶金过程涉及大原料多，因此副反应多；（4）冶金过程涉及的原料、熔渣的性质未完全测定；（5）冶金产品不仅有成分要求，还有结构、夹杂等的要求；（6）冶金炉的设计基本上靠经验。
3．根据冶金过程的特点，冶金反应工程学的任务主要有：（1）解析冶金过程；（2）优化操作工艺；（3）过程控制。
三、冶金反应工程学的研究方法对研究对象用数学语言作出定量描述，也就是建立数学模型。
1)流体的流动、2)传热、3)传质、4)化学反应这四种现象，对于这些现象部有其基本的数学解析式可以描述。
求得方程的数值解。
进行数学模拟的最大困难往往在于确定边界条件和方程中的系数。
合理的简化是经常使用的方法，这种简化不同于数学上的近似计算，而是建立在对过程的物理本质的深刻理解和高度概括的基础上的。
模型虽经简化但仍能抓住过程的主要矛盾。
模型中所用的系数可以测定，也可从文献资料中查找。
往往要用关联式加以计算或在模型中作为待定参数，通过模型和实验数据相匹配的方法，进行参数估计。
高温下的冶金反应器难以直接观察，常需要用相似模型进行研究。
物理模型也是反应工程学中常用的一种方法。
1．建立数学模型进行研究（1）反应器内发生现象的数学描述：Ⅰ）流动过程：Navier—Stokes方程；Ⅱ）传热过程：Fourier定律；Ⅲ）传质过程：Fick定律;Ⅳ）化学反应：质量作用定律（2）建立数学模型时，要对整个体系或其中一部分进行质量、能量、动量的平衡计算，列出衡算方程。
针对控制体，即衡算对象的空间范围，进行衡算。
输入速率—输出速率—消耗速率=积累速率整个体积—宏观衡算。
可以得到参量之间的关系式，实用性大。
控制体可以取：微元体—微分衡算。
可以得到体内的温度、浓度和流速分布。
要计算出上述衡算方程，还要给出方程系数、边界条件、初始条件2．建立物理模型进行研究进行物理模型研究的原因：（1）由于高温测试手段颇不完备，对高温下的冶金反应器难以直接观测，常需要用相似模型进行研究。
即，用冷模型进行研究；（2）过程无法用数学模型描述时可以用物理模型研究，由因次分析方法给出对象的描述方程；（3）可以用物理模型检验数学模型。
四、冶金反应动力学冶金物理化学中的冶金反应动力学是冶金过程物理化学学科的一个重要组成部分。
冶金过程动力学研究分析冶金过程进行的速度及机理，求出其中限制速度的环节，提高反应强度及缩短反应时间的途径。
伴随化学反应的冶金过程，其反应速度除受温度、压力和化学组成及结构等因素的影响外，其反应过程还受冶金反应设备内的不同传输过程（物体流动、热量传递及物质扩散）的影响。