第三章,铬系铁合金
铬铁产品知识
铬铁产品知识1）铬铁矿石用途：铬铁矿石主要用来冶炼铬系合金，铬系合金包括(碳素铬铁、中低碳铬铁、微碳铬铁、真空铬铁、硅铬合金、氮化铬、金属铬等。
)（2）中国铬铁矿的分布状况&主要生产矿山西藏是我国铬铁矿的主要产区，主要矿山包括：(１)罗布莎铬矿 (２)东巧铬矿 (３)山南７号新疆是我国第二大铬铁矿产区，主要矿山包括：(１)萨尔托海铬矿 (２)鲸鱼铬矿甘肃是目前我国第三大铬矿生产省（区），主要生产矿山是大道尔吉铬矿其他生产矿山还有青海的玉石沟、百经寺、三岔；内蒙古的贺根山和索伦山等矿山。
（3）中国生产铬铁矿合金的重点企业共有１０家，它们分别是：北京的首钢铁合金厂；辽宁的锦州铁合金（集团）股份有限公司、辽阳铁合金集团公司；吉林的吉林铁合金厂；上海的上海申佳铁合金有限公司；江苏南京铁合金厂；浙江横山铁合金厂；湖南的湖南铁合金厂；四川的峨眉铁合金（集团）股份有限公司，重庆市的重庆铁合金厂。
（4）中国及其世界各国的铬铁矿资源状况：铬铁矿一直是我国的短缺矿种，中国一直是处在进口国的角色。
但是世界上的铬矿资源极为丰富，现有的储量可以满足全球几百年的需求。
存在的问题是分布极为不平衡。
南非拥有世界储量的83.8%,产量的42.2%；哈萨克斯坦拥有世界储量的8.65%，产量的23.2%。
不过，中国铬铁的生产能力较大，不仅可以满足国内需要，还可出口。
通过铬铁出口和来料加工等形式，创汇换回短缺的铬铁矿。
在自然界中目前已发现的含铬矿物约有５０余种，分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。
此外还有少数氢氧化物、碘酸盐、氮化物和硫化物。
其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。
==================注释：我国铬矿石资源特点１.矿床规模小，分布零散我国目前尚未发现有储量大于５００万t的大型铬铁矿床，就是储量超过１００万t的中型矿床也只有４个，它们是西藏的罗布莎、甘肃的大道尔吉、新疆的萨尔托海、内蒙古的贺根山（３７５６矿）。
钢铁是怎样炼成的每章主要内容
钢铁是怎样炼成的每章主要内容钢铁是怎样炼成的。
第一章，原料的选矿和炼铁。
钢铁是一种重要的金属材料，它广泛应用于建筑、机械制造、交通运输等领域。
那么，钢铁是怎样炼成的呢？首先，我们需要了解原料的选矿和炼铁过程。
选矿是指从矿石中提取有用金属的过程。
钢铁的主要原料是铁矿石，常见的有赤铁矿、磁铁矿等。
在选矿过程中，首先需要将矿石破碎成适当的颗粒大小，然后通过重选、浮选等方法，将有用的矿石和杂质分离出来，得到高品位的铁矿石。
接下来，高品位的铁矿石经过炼铁炉冶炼，得到生铁。
炼铁是将铁矿石还原成铁的过程。
在炼铁炉中，将铁矿石和焦炭放入炼铁炉中，通过高温燃烧，使铁矿石中的氧化铁还原成铁。
在还原过程中，还会生成大量的炉渣，需要及时排出。
最终，通过炼铁过程，得到的生铁含有较高的碳和其他杂质，需要进一步加工才能得到优质的钢铁。
第二章，炼钢和钢铁加工。
炼钢是将生铁中的碳和其他杂质去除，得到纯净的钢的过程。
在炼钢过程中，首先需要将生铁熔化，然后通过吹氧、搅拌等方法，控制合金元素的含量，调整钢的成分和性能。
在炼钢的过程中，还可以添加合金元素，如铬、镍、锰等，以提高钢的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
最终，通过炼钢过程，得到了优质的钢材。
钢铁加工是将炼钢得到的钢材进行成型、热处理、表面处理等工艺，得到符合要求的成品。
在钢铁加工过程中，需要根据不同的用途和要求，选择合适的工艺和设备，进行轧制、锻造、铸造等操作，使钢材的形状、尺寸和性能达到标准。
同时，还需要进行热处理，如退火、淬火、正火等，以调整钢材的组织和性能。
最后，通过表面处理，如镀锌、喷涂等，保护钢材不受腐蚀，延长使用寿命。
第三章，钢铁的应用领域。
钢铁作为一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械制造、交通运输等领域。
在建筑领域，钢材被用于制作桥梁、楼房、管道等结构，因其高强度和耐腐蚀性能，能够保障建筑物的安全和稳定。
在机械制造领域，钢材被用于制作汽车、船舶、机械设备等，因其硬度和耐磨性能，能够满足各种复杂工况下的使用要求。
高中化学 第三章 第二节 第一课时 铁合金 铝和铝合金教案 新人教版必修第一册
第一课时铁合金铝和铝合金[明确学习目标] 1.认识合金的特征性质。
2.了解常见合金的分类、组成和用途。
3.掌握Al与O2反应及Al与NaOH溶液反应的产物和本质。
4.正确认识氧化铝的两性。
学生自主学习铁合金1.生铁和钢生铁和钢是□01含碳量不同的两种铁碳合金，其中含碳量为□022%～4.3%为生铁；含碳量为030.03%～2%为钢。
□2.人类对铁合金的应用历程3.钢——用量最大、用途最广的合金铝与铝合金1.铝的性质(1)铝的原子结构与物理性质(2)铝与盐酸、NaOH溶液的反应的实验探究2.氧化铝的性质(1)物理性质(2)化学性质写出下列反应的化学方程式，并改为离子方程式。
Al 2O 3和HCl ：□16Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O ， □17Al 2O 3＋6H ＋===2Al 3＋＋3H 2O ；Al 2O 3和NaOH ：□18Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O ，□19Al 2O 3＋2OH －===2AlO －2＋H 2O 。
(3)用途a.冶炼金属铝的原料。
b.良好的耐火材料。
新型合金用于贮氢的新型合金□01TiFe 合金和□02LaNi 合金；钛合金、耐热合金和形状记忆合金等广泛应用于□03航空航天、□04生物工程和□05电子工业等领域。
1.合金中只有金属吗？合金属于纯净物还是混合物？提示：合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而成的物质，故合金属于混合物，合金中可能含有非金属，如钢中含有碳。
2.如何除去铁粉中混有的少量铝粉？提示：反应方程式为2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。
3.Al 2O 3既能与盐酸反应，又能与NaOH 反应，所以Al 2O 3是两性氧化物。
Al 既能与盐酸反应，又能与NaOH 反应，那么Al 可以称之为两性金属吗？提示：不可以，Al是活泼的金属元素，不是两性金属。
钢铁行业-铁合金单位产品能源消耗限额标准教学教案
待出 待出 待出 待出 40.96 56784
注：40.96千克/吨极度超高，这表明2009年铁合金表观消费量的合金中,有大量库存待用。
14
2、研究思路和工作步骤
1） 调研、分析国内外铁合金生产现状和潜力
自2006年8月开展本项目以来，先进行了文献调查，并围绕原有铁 合金行业能源消耗指标体系，做了大量的调研分析和现场考察，针对 国内主要铁合金企业的实际情况，就单位产品能耗指标的计算、界定 范围和现有能耗水平等与企业做了深入讨论和研究。同时对国外铁合 金生产厂家进行了调研分析，表明在相同条件下（原料水平与国际水 平相同），国内大型的铁合金企业的铁合金产品的冶炼电耗，较国外 水平略为先进。如国内不少12.5 MVA硅铁电炉FeSi75的冶炼电耗 在 8500kWh/t左右，国外大型电炉的硅铁冶炼电耗（如瑞典Vakan公 司 的48MVA）通常为8800kWh/t。
Mn40% Cr2O3 37%
Mn37%
100
80 铬铁比≥2.2
焦炭30kg/t
3.3 能耗限额指标取值与依据
■ 铁合金单位产品能耗先进值 （推荐性）
合金品种
硅铁 电炉锰铁 锰硅合金 高碳铬铁
高炉锰铁
产品规格
FeSi75-AFeMn68C7.0FeMn64Si18 FeCr67C6.0 FeMn68C7.0
➢能源折算系数取值原则
各种能源的热值以企业在报告期的实测热值为准。没有实测条 件的，采用标准中附录A中各种折标准煤参考系数。
3.2 能耗统计范围及计算方法
➢ 铁合金单位产品能耗计算公式
E THJ
= eyd + eth + edl - eyr PTHJ
3.3 能耗限额指标取值与依据
高中化学必修一 第三章第二节 第1课时 铁合金 32
＝1252.6.48 ②，联立①、②，解得 x＝0.4，y＝0.2。则合金
中
Al
的质量分数为0.2
mol×27 15 g
g·mol－1×100%＝36%。
答案：B
谢谢 观 看
THANK YOU FOR WATCHING
价
，
n(H2)
＝
2
0.2 g g·mol－1
＝
0.1 mol，＋2 价金属和酸反应生成氢气时，金属和氢气的物质的量
相等，则合金 M ＝0.14mg ol＝40 g·mol－1，Al 换算为＋2 价时其摩尔质
量为 18 g·mol－1，和稀盐酸不反应的金属其摩尔质量无穷大，两种金
属一种摩尔质量大于 40 g·mol－1,一种小于 40 g·mol－1 即可。Fe 的摩
4．下列关于铁和铁合金的有关说法错误的是
()
A．工业上用一氧化碳将铁矿石中的铁还原出来
B．不锈钢抗腐蚀性能好，长期使用绝对不会生锈
C．制造铁轨、船舶、桥梁的碳素钢是铁和碳的合金
D．使用铁锅烧饭菜能为人体提供微量的铁元素 解析：一氧化碳具有还原性，可以将铁矿石中的铁还原
出来；在相同条件和环境中，不锈钢较碳素钢而言不易
都大于 40 g·mol－1，不符合条件，故 C 错误；Mg 的摩尔质量是
24 g·mol－1、Al(＋2)的摩尔质量是 18 g·mol－1，都小于 40 g·mol－1， 不符合条件，故 D 错误。答案：A
2．某化学兴趣小组为探究某镁铝合金的组成，取 分反应后产生标准状
列试剂或方法中最适合的是
()
A．磁铁
B．稀硫酸
C．硫酸铜溶液
D．放在氧气中灼烧
解析：铜铁合金是铁和铜熔合而成的具有金属特性的物
铁合金 中低微碳铬铁合金比较
铁合金——中、低、微碳铬铁比较中、低、微碳铬铁比较摘要：比较了中、低、微碳铬铁的不同牌号，冶炼方法及原理，简单阐述了铬铁冶炼的工艺流程及中、低、微碳铬铁在不同领域的用途，讨论了不同冶炼方法的优缺点。
归纳了目前世界上较为先进的冶炼铬铁合金技术。
关键字：中低微碳铬铁冶炼方法牌号新工艺铬是最重要的合金元素之一。
我国铬矿资源较贫乏，所用铬矿主要依靠进口。
向钢中加铬合金元素，一般都使用不同牌号的铬铁合金。
按其含碳量可分为高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁和微碳铬铁。
一、铬系合金牌号比较：中碳铬铁：FeCr69C1.0~2.0~4.0、FeCr55C100~200~400低碳铬铁：FeCr69C0.25~0.50、FeCr55C25~50微碳铬铁：FeCr69C0.03~0.06~0.10~0.15、FeCr55C3~6~10~15二、冶炼方法中低碳铬铁的冶炼方法主要有两种：高碳铬铁精炼法和电硅热法。
中低碳铬铁多用于中低碳合金结构钢，铬钢，合金结构钢，制造齿轮、高压鼓风机叶片等。
高碳铬铁精炼法又分为用铬矿精炼高碳铬铁和用氧气精炼高碳铬铁。
用铬矿精炼高碳铬铁时，精练炉渣具有较大的粘度和较高的熔点，冶炼过程温度必须是较高的，因此，电耗高，炉衬寿命短，含碳量也不易降下来，用氧气吹炼高碳铬铁具有较大的优越性。
如生产率高，成本低，回收率高等。
吹氧精炼是节能工艺，与电硅热法相比，每吨中铬可节电1600～2200kWh/t，生产率高。
但到目前为止，它还不能取代电硅热法生产微碳铬铁一级品。
微碳铬铁的冶炼方法有电硅热法、热兑法、真空法等。
微碳铬铁主要作用为提高钢抗氧化性和耐腐蚀性，如不锈钢，用于石油、化工、汽车制造、建筑工业等。
日前传统的生产方法还是电硅热法。
电硅热法就是在电炉内造碱性炉渣的条件下，用硅铬合金中的硅还原铬矿中铬和铁的氧化物，从而制得中低碳铬铁。
电硅热法冶炼中低碳铬铁，对设备和原料的要求及熔炼操作工艺基本上与电硅热法冶炼微碳铬铁相同，只是中低碳铬铁含碳量较微碳铬铁高，因而可以使用固定式电炉和自焙电极，作为还原剂使用的硅铬合金的含碳量也可以相应地高一些。
铁合金简介
5 铁合金生产设备
矿热炉按容量大小，可分为大、中、小三类。 按我国目前的习惯划分：炉用变压器小于 12500kVA为小容量电炉，小于25000kVA为中 容量电炉，大于30000kVA的为大容量电炉。 按电极分成单相一根电极电炉、单相三根电极 电炉、三相长方形电炉、三相圆形电炉、三相 六根电极电炉等。按炉体结构又可以分成开口 炉和封闭式两类。开口炉中又有开口固定炉， 开口旋转炉，矮烟罩固定炉，矮烟罩旋转炉。 封闭炉又有封闭固定，封闭旋转等型式。
2 铁合金的分类
铁合金的品种很多，一般按照其所含元素分类， 例如： （1）硅系铁合金：硅铁、工业硅，含硅 ≥95%为工业硅，含硅75%、45%等硅铁、 贫硅铁（含硅12%）、硅铝合金 、硅钙合 金。 （2）锰系铁合金：高碳锰铁（含碳为 7%）、中碳锰铁（含碳1.0~1.5%）、低碳 锰铁（含碳0.5%）、金属锰、硅锰合金 。
（二）铁合金熔炼炉大气污染物排放应符合现行国家 《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996） （新的国家标准颁布后按新标准执行）。凡是向已有 地方排放标准的区域排放大气污染物的，应当执行地 方排放标准。 （三）水污染物排放应符合国家《钢铁工业水污染排 放标准》（GB13456-92）（铁合金）（新的国家标准 颁布后按新标准执行）。凡是向已有地方污染物排放 标准的水体排放污染物的，应当执行地方污染物排放 标准。 对产生的工业固体废物要依法贮存、处置或综合利用。
4 铁合金生产方法
铁合金的种类繁多，生产方法各异，但归纳起 来主要有以下五种： （1）高炉法：高炉冶炼铁合金与高炉冶炼生 铁相似，是利用高炉的高温及还原性气氛使合 金矿石还原成铁合金的。在高炉中生产的铁合 金主要是高碳锰铁。此外，用高炉还可冶炼低 硅硅铁（Si约10%）与镜铁，前者供铸造使用。 用高炉冶炼铁合金，劳动生产率高，成本低。 但因高炉内氧化带的存在，高熔点或难还原的 氧化物不能还原，所以其它一些铁合金不能用 高炉冶炼，只能用电炉生产。
铁合金ppt课件
03
课堂总结
铁合金
合金
概念 性能 结构 种类：生铁、钢
低碳钢：ω(c)<0.3%
铁合金 新型合金
碳素钢
中碳钢：0.3%<ω(c)<0.6%
高碳钢：ω(c)>0.6%
合金钢(特种钢) 储氢合金 钛合金 记忆合金 耐热合金
04
课堂检测
1．合金的应用极大地促进了人类社会的发展。下列不属于合金的
是( B )
微观结构
原子 大小和排
列
决定 宏观性质
硬度 熔点 ........
决定
用途
合金的概念和特性
由两种或两种以上的__金__属____(或_金__属__与__非__金__属_____)熔合而成 概念 的具有__金__属____特性的物质
硬度
硬度一般__大__于____它的纯金属成分
性能
熔点
熔点一般__低__于____它的成分金属
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料 课时1 铁合金
学习目标
01 了解合金的概念，并能联系纯金属 与合金的微观结构解释二者性能的 差异
02 以铁合金为例，能从元素组成上 对合金进行分类，并认识不同类 型金属材料组成、性能与应用的 联系，强化性能决定用途的观念
金属材料的使用并不仅仅局限于我们熟悉的金、银、铜、铁、铝这几种，有很多 其他的金属现已被广泛应用，让我们走进教材，学习铁合金、铝和铝合金、新型 合金。
3.下列成语不涉及化学变化的是 A．百炼成钢 B．形影不离 C．钻木取火 D．水滴石穿
【答案】B 解析：A．炼钢的过程生铁中的碳被氧气氧化，有新物质生成，发生了化学变化，A 不符合题意；B．形影不离说的是光沿直线传播原理，属于物理现象，不涉及化学 变化，B符合题意；C．“钻木取火”涉及燃烧，有新物质生成，发生了化学变化，C 项不符合题意；D．“水滴石穿”说的是碳酸钙与水和空气中二氧化碳发生了化学变 化，D项不符合题意； 故选B。
铁合金基本知识
在产业链中的角色：二、用途铁合金的用途主要是作为炼钢时的脱氧剂与合金剂，用以消除钢水中过量的氧及硫，改善钢的质量和性能。
一是用作脱氧剂。
炼钢时用吹氧等方法使铁水脱碳及去除磷、硫等有害杂质，这一过程会增加钢液中的氧含量，氧含量过高会降低钢材的力学性能。
添加一些与氧结合力比铁更强，并且其氧化物易于从钢液中以炉渣形式排出的元素，把钢液中的氧去掉，这个过程叫脱氧。
硅、锰、铬系合金均有此用途。
二是用作合金剂。
不同合金元素具有不同的特性和用途：铁合金分类硅能够显著的提高钢的弹性和导磁性，因而在冶炼结构钢、工具钢、弹簧钢和变压器用硅钢时，都要使用硅系合金；一般钢中含硅0.15%-0.35%，结构钢中含硅 0.40%-1.75%，工耐具钢中含硅 0.30%-1.80%，弹簧钢中含硅 0.40%-2.80%，不锈耐酸钢中含硅3.40%-4.00%，热钢中含硅 1.00%-3.00%，硅钢中含硅 2%-3% 或更高。
改善钢的热加工性能，提高钢的强度、硬度和抗磨损度。
“无锰不成锰能够降低钢的脆性，，钢铁行业消耗的锰占其产量的比例超过90%。
锰是生产优质钢铁不可缺少的功能性基钢”础原材料，在炼钢过程中能够脱去硫和氧等杂质，通过提高强度、硬度和抗磨损度等性能来改善钢材的物理性质。
目前，锰在钢材生产过程中的作用尚无其他元素可以替代。
三、铁合金期货合约郑州商品交易所铁合金期货合约数据来源：铁合金工业协会2013 年我国锰硅分省市产量图数据来源：铁合金工业协会四、铁合金产业集中度铁合金企业数量多，单个企业产能较小，产业集中度较低。
单个企业产能一般在 20 万吨以下，大多数在 10 万吨以下。
至今，国家发改委及工信部已批准的符合我国《铁合金行业准入条件》的企业有 485 家(第一批 48 家、第二批 74 家、第三批 157 家、第四批 176 家、第五批 30 家)，只占国内铁合金企业家数的 32%。
据中国冶金统计学会铁合金分会统计，2012 年全国主要铁合金会员企业有 22 家(详见表)，合计铁合金产量 348.9 万吨，占全国总量的10.60%，产业集中度很低。
铬铁冶炼工艺
铬铁冶炼工艺铬铁是一种重要的合金材料，广泛应用于不锈钢、合金钢等领域。
铬铁冶炼工艺是将铬矿石和铁矿石经过一系列的冶炼过程，将铬和铁合金化合成铬铁合金的过程。
这一工艺的发展历史悠久，经过不断的技术创新和改进，现代铬铁冶炼工艺已经相当成熟。
铬铁冶炼工艺的第一步是选矿，即从矿石中提取出含铬和含铁的矿石。
常见的铬矿石有菱铬矿、绿铬矿等，而铁矿石则有赤铁矿、磁铁矿等。
选矿的目的是通过物理或化学方法，将有用的矿石和杂质分离开来，以便后续的冶炼过程。
选矿完成后，接下来是炼铬炼铁。
炼铬通常采用炼铬炉，将铬矿石和还原剂（如焦炭）放入炼铬炉中，通过高温熔炼，使铬和铁相互还原生成铬铁合金。
而炼铁则是将铁矿石和燃料（如焦炭）放入高炉中，通过高温熔炼，将铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。
炼铬炼铁完成后，将铬铁合金和铁合金按照一定的比例混合，得到所需的铬铁合金。
这一过程涉及到严格的配料和混炼工艺，以确保最终产品的质量符合要求。
铬铁冶炼工艺中的关键技术包括炼炉设计、还原剂选择、炉温控制等方面。
炼炉设计直接影响到冶炼效率和炼铬炼铁的质量，而还原剂的选择则关系到反应的还原性能和产物的纯度。
炉温控制是冶炼过程中非常重要的环节，过高或过低的温度都会影响到反应的进行。
随着科技的发展，铬铁冶炼工艺也在不断进步。
新型的炼炉设备、先进的自动化控制系统、高效的能源利用技术等都为铬铁冶炼带来了新的发展机遇。
同时，环保要求也促使铬铁冶炼企业不断优化工艺，减少废气、废水和固体废物的排放。
总的来说，铬铁冶炼工艺是一个复杂而精密的工程，需要多个环节的配合和协调。
只有不断进行技术改进和创新，才能使铬铁冶炼工艺达到更高的效率和质量，为不锈钢、合金钢等行业提供更好的原材料。
镍、钼、铬、钛以及铁合金等原料的基本知识
镍、钼、铬、钛以及铁合金等原料的基本知识∙铜基本知识介绍∙镍基本知识介绍∙钛基本知识介绍∙锰基本知识介绍∙钼基本知识介绍∙铬基本知识介绍∙铁合金基本知识—硅铬合金∙铁合金基本知识—金属铬∙铁合金基本知识—硅铁∙铁合金基本知识—钛铁∙铁合金基本知识－微碳铬铁及氧化铬∙铁合金基本知识—定义及分类铬基本知识介绍铬在地壳中的丰度为0．018％。
含铬的矿物以铬铁矿 (FeCr2O4或FeO·Cr2O3)最为重要。
铬铁矿呈铁黑色或棕黑色，与磁铁矿相似，但磁性很弱，一般呈块状，点状，豆状，条带状等。
这种矿在阳光下观察，显得特别亮，有时表面有黄色斑点，小刀可以刻动，常产在绿色火成岩(橄榄石、蛇纹石)中。
铬的化合物色彩缤纷，五光十色。
金属铬是银白雪亮的，硫酸铬是绿色的，铬酸镁是黄色的，重铬酸钾是桔红色的，铬酸是猩红色的，氧化铬是绿色的，铬矾是蓝紫色的，铬酸铅是黄色的……铬铁矿的熔点高达1900℃-2050 ℃，在高温下能保持体积不变，而且跟任何矿渣不起反应。
因此它可作为耐火材料，炼钢炉及有色金属冶炼炉的炉衬。
在所有的金属中，铬是最硬的一个。
人们常常把铬掺进钢里，制成又硬又耐腐蚀的合金。
世界上大部分的铬，都是被用来制造各种合金。
铬钢是制造机械、枪炮筒、坦克和装甲车的好材料。
在大自然中，铬常和铁一起存在铬铁矿里，直接用铬铁矿来冶炼，炼出来的钢便是铬钢。
在炼钢的时候加入12％以上的铬，或18％的铬和8%的镍，炼出来的钢就是不锈钢。
不锈钢在遇到具有腐蚀性的物质时，就会在它的表面形成一种细致而坚实的氧化铬薄膜，保护内部的金属不继续受腐蚀，有些不锈钢甚至在800℃的高温中，还能保持其优良的性能。
1974年，在陕西临潼发现了秦始皇的从葬陶俑坑，出土了三把宝剑，剑身乌亮，寒光逼人。
这几把剑在五六米深的潮湿土壤中埋了两千多年，出土时不但毫无锈迹，还锋利得能一下子划破十几张报纸。
经过有关方面专家检测分析，原来三把宝剑的表面处理用的是铬盐氧化法。
钢铁是怎样炼成的前三章内容
钢铁是怎样炼成的前三章内容第一章：钢铁的基本概念和历史起源钢铁是一种重要的金属材料，具有高强度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，在现代工业生产中广泛应用。
它的历史可以追溯到几千年前的铁器时代，当时人们开始发掘和利用天然铁矿石，通过加热和锻打等方式，制造出简单的铁器，这标志着人类从石器时代进入了金属时代。
随着冶炼技术的不断发展和改进，人们逐渐了解了铁矿石中含有铁元素，并通过提炼和冶炼的手段，逐渐将铁矿石中的杂质去除，获得纯净的铁元素。
而随着铁的应用范围的扩大和使用要求的提高，人们开始对铁进行合金化处理，即将其他金属元素，如碳、铬、镍等添加到铁中，制成各种合金钢，以达到更好的性能。
第二章：钢铁的冶炼过程钢铁的冶炼过程主要分为两个步骤：高炉冶炼和转炉冶炼。
高炉冶炼是一种将铁矿石还原为铁的冶炼工艺。
首先，将铁矿石、焦炭和石灰石按一定比例加入高炉。
然后，在高炉中引入空气进行氧化反应，使得焦炭燃烧产生高温和一氧化碳。
一氧化碳与铁矿石中的氧化铁反应生成金属铁，并伴随着大量的炉渣产生。
炉渣中的杂质被吸附在炉渣中，最后被分离出来，得到纯净的铁液。
转炉冶炼是一种将生铁转化为钢的冶炼工艺。
首先，将高炉生产的铁液预处理，去除硫、磷等杂质。
然后，将铁液倒入转炉中，同时引入氧气进行氧化反应。
这样可以将生铁中的碳和其他杂质氧化掉，得到所需的合金钢。
在这个过程中，根据需要可以添加适量的合金元素，如锰、铬、镍等，以改变钢的性能。
第三章：常见钢铁材料和用途钢铁材料种类繁多，根据不同的化学组成和热处理方式，可以分为低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢等几大类。
低碳钢是指碳含量在0.05%以下的钢，具有良好的可焊性和塑性，常用于制造车辆、建筑结构、家具等。
中碳钢具有适中的硬度和强度，常用于制造机械零部件、轴承等。
高碳钢碳含量在0.6%-1.4%之间，具有较高的硬度和耐磨性，常用于制作刀具、弹簧等。
合金钢是通过在钢中添加其他金属元素制成的钢，通过合金化处理可以获得特殊的性能。
高中化学必修一人教版(2019)第三章 第二节 第一课时 铁合金(共23张PPT)
1.钢铁的生锈与什么有关？铁锈的主要成分是什么？ 钢铁的生锈是钢铁中的铁与空气中的氧气、水蒸气作用的结果，
生成的铁锈有吸附作用，且铁、碳构成原电池，加快了钢铁的生锈。 铁锈的主要成分是Fe2O3-nH2O。 2.不锈钢不与酸、碱、盐反应的原因是什么？
不锈钢中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不锈 钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接 触；Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有 很好的化学稳定性和耐腐蚀性。 3.某些情况下（如海水中），不锈钢仍会生锈，为什么？
合金：
由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成 的具有金属特性的物质。
合金的优良性能：
硬度大于其纯金属成分 熔点低于其纯金属成分
一、 金属材料
金 合金 合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属
属
熔合而成的具有金属特性的物质。
材
几千种
料
纯金属 80多种
生活中用到的金属材料是纯金属较多还是合金较多？
的常用方法。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是( D )
金属 熔点/℃ 沸点/℃
Na K
Al
97.5 63.6 660
883 774 2 467
Cu 1 083 2 567
Fe 1 535 2 750
A. Fe-Cu合金 B. Cu-Al合金 C. Al-Na合金 D. Cu-Na合金
【解析】根据定义，两种金属要“熔合”为合金，则熔合时温度须 保证两种金属在一定温度范围内均为液体状态，即一种金属的熔点 不能高于另外一种金属的沸点。
钢轨、轴承、挖掘 机铲斗、坦克装甲
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、 炊具
合金元素的特性(1)
合金元素的特性(1)1、职业好奇永远在探索怎么才可以把本职工作做到完美无缺；团队合作精神，把个人技术融入公司的发展蓝图；任何时候在享受工作带来的乐趣；具有客户至上的工作信念。
2、锰在1080℃时的蒸汽压力为133.322pa，在1555℃时，为13332.2pa，在1820℃时为66661pa。
因此，冶炼金属锰，锰合金时，经常发现锰挥发跑掉，若冶炼过程的温度和金属中的锰含量越高，则锰的挥发损失就越大。
锰与氧组成一系列的氧化物：mno2，mn2o3，mn2o4和mno，mno2在空气中加热至480℃以上转变成mn2o3，mn2o3加热至930℃以上得到mn3o4。
锰与铁在液态和固态是完全互溶，不组成化合物。
锰与碳组成的碳化物有：mn7c3，mn3c和mn23c6等。
硅化锰是较碳化锰更稳定的化合物，因此当锰的碳系合金中硅的含量增高时，会将其中的碳排挤出来，并生成硅化物。
硅含量越高，碳量就越低。
氮与γ-锰中的溶解可达到6%，氮与锰生成物mn4n，mn5n2，和mn3n2。
固溶体含氮量为2.31~9.22。
锰的原子序数为25，原子量为54.93，原子半径为0.13，比重为7.43，熔点为1232℃，沸点为2065℃。
氮的重新加入将提升钢板的冷脆性。
氮化物有：mn4n（5.99%n），mn5n2（9.2~11.92%n），mn3n2（13.5~15%n），存有四方晶格。
锰的用途：一，做为脱氧剂和脱硫剂；二，做为合金剂，并使钢合金化，从而改善钢的机械性能，增加钢的强度，硬度，延展性，韧性和耐磨性等。
三，锰能改善铸铁的性能：硅锰合金可以作为复合脱氧剂的合金剂，金属锰主要作为锰的合金剂生产不锈钢。
锰铁总消耗为钢产量的0.8~0.9%。
氮能提升钢的强度和塑形，氮就是属不断扩大奥氏体区的元素，因此，锰和氮可以替代不锈钢中许多钢号里的镍元素。
生产1吨商品氮化锰，消耗1030kg金属锰，150m3氮气，电耗1180kw.h，锰的回收率为97%。
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中低碳铬铁
55
4.0
3.0
0.06
0.05
微碳铬铁
65
0.1
2.0
0.035
0.04
铁合金课程讲义
2012年，中国的铬铁 产量约占全球总产量 的32%~33%，南非约 占34%。到2013年，中 国产量将占全球总产 量的35%，南非将占 33%。
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3.2 铬矿及预处理
铬矿种类及产地
铬矿质量评定标准 铬矿预处理技术
铁合金课程讲义
铬矿的种类
锰铬铁矿 (Mn, Fe)O· 2O3 Cr
铬矿 硬铬尖晶石 (Mn, Fe)O· (Cr,Al)2O3 铬铁矿 (FeO)· (Cr,Al)2O3 铬矿石的用途 铬矿按其工业上的用途可分为化工用铬矿、耐材用铬 矿和冶金用铬矿三大类。 化工用铬矿—重铬酸钾
51.85 15.37 4.19 11.21 13.12 0.19
Байду номын сангаас
0.0063
3.37 3.47
52.75 15.18 3.7 12.13 12.36 0.56 0.012 0.006
铁合金课程讲义
铬矿预处理技术
铬矿资源中块矿只占总量的20%， 其余80%是粉矿，且相当一部分铬矿属 于易碎矿石，不能直接入炉。炉型愈大， 对炉料粒度要求愈高。入炉铬矿粉不得 超过10%，否则生产指标差。 冷压球—自然干燥 Ferrochrome Fines.mp4
图：铬铁成分与矿石中 Cr2O3/∑FeO比值的关系
MgO, Al2O3 基本都进入炉渣，要求矿石中的MgO,Al2O3含量不能过高。
硫、磷是铬矿中的主要有害成分。要求铬矿中硫含量低于0.05%，磷低于0.07%。
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铬铁牌号及其在钢铁生产中的应用
化学成分（%）
铬铁名称 牌号 FeCr67C6.0 FeCr55C600 FeCr67C9.5 FeCr55C1000 FeCr69C1.0 FeCr55C100 FeCr69C0.25 FeCr55C25 ZKFeCr67C0.010 ZKFeCr65C0.010 Cr ≥ 高碳铬铁 52 C ≤ 10 Si ≤ 5 P ≤ 0.06 S ≤ 0.06
烧结后的球团
烧结后的球团
铁合金课程讲义
1.5%膨润土，2%内配碳+不同外配碳的生球性能测试结果
粒度(mm) ＜8 落下强度/次 10-12 ＜8 4.4 1.50 1.66 ＞500 ＞500 3.6 1.66 ＞500 ＞500 4 1.66 ＞500 ＞500 内 2%+外2% 内 2%+外4% 内 2%+外5% 4.2 -
土耳其精矿 45.90 13.15 5.0 14.98 11.91 2.3 (粉 )
0.004 0.005
3.49 2.97
1.62 3.79
1.26 1.24
1.53 0.85 0.98
土耳其块矿 41.04 13.81 8.0 18.72 15.12 0.6
南非 菲律宾 印度块矿 印度精矿 (粉) 41.08 25.39 4.84 9.93 46.32 12.23 15.45 10.08 0.65 0.007
铬矿石 耐材用铬矿—铬砖或铬镁砖等 铬铁合金 冶金用铬矿 金属铬
铁合金课程讲义
铬铁矿
铬铁矿(Mg, Fe)O·Cr2O3.通常呈不规则粒状致密状集合体，颜色为褐-黑色，具有金属 光泽，面上有绿色或黄色斑点或条纹，密度 ρ=4.3-4.8g/cm3。
世界铬矿储量
2.36% 1.63% 前苏联 土耳其
用后
4495 4345 4695 4428 4322 4422 4325 4322 4289 4564 4119
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3.2.2 铬矿球团、烧结技术
铬尖晶石熔点很高，且难以形成低熔点的液相，其烧结性主要取决 于脉石的性能和所添加的熔剂。
工业规模生产烧结铬矿的工艺有： 芬兰奥图昆普的烧结球团工艺 视频:厂区1.MOV,厂区2.MOV,烧结1.MOV,烧结2.MOV，Outokumpu Tornio Works - From Chrome Ore to Stainless Steel.mp4， Outotec® Flash Smelting.mp4 日本的回转窑预还原工艺 某些工业废渣，除尘器回收的粉尘可以用作铬矿烧结熔剂。 采用烧结法可以回收浸出渣中铁和铬等有用元素。渣中含有可溶性六 价铬，对环境造成污染。在烧结过程中，六价铬还原成三价铬使烧结 矿中Cr6+<0.01％，从而消除了六价铬的危害。
造球 实验
马弗炉 小试 (500g)
烧结杯 中试 （40kg） 实验方案 生球 测试
工业实验 （200t）
烧结生产 年60万吨
球磨
配料
造球
烧结
熟球 测试
实验流程
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配料 滚筒二混
初混 圆盘造球
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膨润土添加量对生球落下强度和抗压强度的影响
粒度/mm
1.0%
1.25%
1.5%
1.75% 1.5%（钠基)
铬矿中Cr2O3含量是铬铁矿的主要质量指标。含 Cr2O3 高，还原出的铬多， 产量高，消耗低，一般要求矿石中 Cr2O3 ≥40%。
铬铁矿中的铬铁比: Cr2O3/∑FeO ∑FeO=144/160 Fe2O3(FeO from Fe2O3)+FeO
因为 Fe2O3=2FeO+1/2 O2 160:144=Fe2O3:2FeO
4.04% 其他
17.46% 津巴布韦
南非 伯兹瓦纳
55.88%, 南非
津巴布韦 前苏联 土耳其
18.63%， 伯兹瓦纳
其他
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我国铬矿资源状况
中国铬矿资源比较贫乏，总保有铬矿石储量 1121.8万吨，贫矿储量占46.3%、富矿占53.6％。
产地有56处，分布于西藏、新疆、内蒙古、甘
肃等13个省(区)，其中西藏的保有储量约占全国的
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铬铁球团烧结介绍
芬兰 Outotec 铬铁冶炼工艺流程
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典型球团烧结流程
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烧结厂全貌
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原料预热入炉冶炼
优点： 气体密封性好
加入料每提高100 0C，可最多节约
能耗70 kWh/t 铁，可提高矿热炉的 容量20% 稳定的操作 用CO气体作为燃料 原料预热入炉
＞500
＞500 ＞500
＞500 ＞500 ＞500
＞500 ＞500 ＞500 ＞500 ＞500 ＞500
＞500
＞500 ＞500
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马弗炉烧结实验
对不同配比的生球在 1300℃、1325℃、1350℃ 温度下分别焙烧10min、 15min。 实验结束后，检测熟球 的抗压强度。 烧结制度是：升温速度 是10℃/min，在300℃干 燥10min，900℃预热 10min，最终控制在目标 温度下进行烧结。
88.4 86.36 86.34 84.13 86.15 88.12 84.79 86.56 88.32
-
-
用后
电耗 用前 (kwh/t)
86.72 91.25 89.99 88.93 91. 88 89.59 87.51 89.07 91.36 86.31 90.94 4675 4670 4656 4410 4469 4535 4635 4547 4581 -
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原料入炉形式与能耗的关系
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铬矿的固态还原工艺
铬矿球团预还原工艺(SRC法)
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铬矿的固态还原工艺
铬矿直接还原工艺(CODIR法)
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科研项目：南非Tharisa 铬精粉矿烧结性能测试
探索最佳工艺条件，包括合适的配碳量、水分添加量、 粘结剂配比、最佳的烧结温度等。
③化工
④制革行业
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铬系铁合金生产
1）主要品种 高碳、中低碳、微碳Fe-Cr、Cr-Si合金、金属Cr 2）碳素（高碳）铬铁冶炼的主要原材料
中低碳铬铁
铬 矿 （ Fe,Mg)O(Cr,Al,Fe)2O3 、 还 原 剂 （ 焦 炭 ） 、 硅 石 (SiO2)(用于调整炉渣碱度) 3）主要反应： Cr2O3+C→Cr+CO Cr2O3+C→Cr3C2+CO Cr2O3+C→Cr7C3+CO Cr2O3+C→Cr23C6+CO 铁合金课程讲义
①陶瓷结合型—膨润土
②水硬型—水泥(nCaO·mSiO2) ③化学结合型—水玻璃、消石灰 有机粘结剂 ①亲水型或水溶型—纸浆废液、 制糖废液、腐殖酸、树脂类; ②疏水型—焦油、沥青
、 0
9 s 15 4t 7 r : 分子间距
粘结相—低温型、高温型
铁合金课程讲义
1）水分影响
初始铬粉矿的水分含量对冷压球团质量的影响主 要表现在成球的完整性，从而进一步影响冷强度； 铬粉矿的含水量一般在4%-5.5%比较适宜于压球， 成球后水分控制在5%-7%，这样可以确保合适的 粘结剂加入量，无须通过一些微细粉大量加入降 低粉矿的含水量，保证成球后铬矿的Cr2O3含量 不至于降低太多。
冶炼高碳铬铁： ①含铬50%，要求Cr2O3/∑FeO>2.0 ②含铬≥60%，要求Cr2O3/∑FeO>2.6 难熔铬矿用于冶炼高碳铬铁，易熔铬矿用于生产 中低碳铬铁。 铁合金课程讲义
世界主要铬矿产地及化学成分(%)
产地 西藏矿 新疆矿 Cr2O3 ∑FeO SiO2 MgO Al2O3 CaO 43.94 13.29 7.0 15.34 15.12 1.8 35.79 14.06 6.25 17.93 17.93 1.5 S P 0.009 0.006 Cr2O3/∑FeO MgO/Al2O3 3.31 2.55 1.01 1.00