冶金概论
冶金概论
绪论【冶金】是一门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，并用各种加工方法制成一定性能的金属材料的科学。
地壳中的元素含量：【氧硅铝铁钙钠钾镁】【冶金方法】1.火法冶金（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） 2.湿法冶金（是常温或低于100℃下，用溶剂处理属的过程。
矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
） 3.电冶金（是利用电能提取和精炼金属的方法。
）【钢铁冶金主要用火法】钢铁工业在国民经济中的地位：评价一个国家的工业发达程度【钢铁产品的特点】1) 价格低廉2) 有较高的强度和韧性3) 易于加工制造4) 所需原料资源丰富5) 冶炼工艺成熟、效率高。
【钢铁工业的发展】底吹空气转炉的发明、平炉时代、电弧炉的发明、氧气转炉时代、直接还原和熔融还原。
中国既是钢铁大国，也是钢铁穷国：（1）2008年中国钢铁产量5.02亿吨，最大的钢铁生产国，最大的钢铁消费国，最大的铁矿石进口国（2）人均消费钢铁的数量低（其反映了一个国家经济发达程度）【钢铁生产基本流程】请同学们考前自己填写好铁矿粉造块Agglomeration of Iron Ore Fines铁矿石(Iron Ore)：凡是在一定技术条件下，可经济地提取出金属铁的岩石。
【铁矿石性质】（1）地壳中的Fe元素居第四位，占4.2%，由于以富集状态存在，故有开采价值。
（2）不存在纯金属状态的铁，而是以氧化物、碳酸盐、硫化物的形式存在。
（3）冶炼1吨生铁，约需铁矿石1.6~1.8吨。
【品味】单位体积或重量中有用物质组分的百分含量。
铁矿石>30%【分类：按矿物组成】磁铁矿(Fe3O4 理论含铁72.4%) 、赤铁矿(Fe2O3 理论含铁70%，生产最常用) 、褐铁矿(xFe2O3·yH2O，理论含铁55%~66%) 、菱铁矿(FeCO3 理论含铁48.3%)【分类：按含铁量高低】(1)富矿：实际含铁品位大于理论品位的70% （块矿：粒度为10~45mm ，粉矿：粒度小于8~10mm）2）贫矿：实际含铁品位低于理论品位的70% （选矿后得到精矿）中国铁矿石资源特点：贫矿多富矿少，共生矿多单矿少烧结法(Sintering)和球团法(Pelletizing)是应用最广泛的粉矿造块方法铁矿粉混匀作业（取样方法：平铺直取法）【目的】均匀同一种铁矿粉或不同种类铁矿粉之间的化学成分(主要是TFe和SiO )和粒度组成，使各种铁矿粉按烧结配料要求在原料场混匀，得到混匀矿。
冶金概论第一章
第一章、概述1.1. 金属及其分类1.1.1.金属：通常把元素周期表中具有光亮的金属光泽，很高的导热、导电性及良好的延展加工性的化学元素称为金属有色轻金属黑色金属稀有轻金属1.1.2.分类有色重金属稀有高熔点金属有色金属稀有金属稀有分散性金属贵金属稀土金属稀有放射性金属1.2. 冶金和冶金方法1.2.1. 冶金1、定义：冶金是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制备成具有一定性能的金属材料科学2、广义的冶金：包括矿石的开采、选矿、冶炼、金属加工3、狭义的冶金：指矿石或精矿的冶炼，即提取冶金4、冶金：提取冶金、物理冶金5、提取冶金：从矿石或精矿提取金属（包括金属化合物）的生产过程称为提取冶金，也称为化学冶金；6、物理冶金：加工制备具有一定性能的金属或合金材料7、5、冶金学（过程冶金学）：它研究火法冶炼、湿法提取或电化学沉积等过程的原理、流程、工艺及设备1.2.2. 二、冶金方法1、火法冶金2、（1）定义：它是指在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔化作业，使其中金属与脉石和杂质分开，获得较纯金属的过程。
3、（2）过程：原料准备、熔炼、精炼4、湿法冶金5、定义：它是在常温（或低于100℃）常压或高温（100℃~300℃）高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
也称为水法冶金。
6、过程：浸出、分离、富集、提取等7、电冶金8、定义：它是利用电能提取和精炼金属的方法9、分类：10、①电热冶金：利用电能转化为热能，在高温下提炼金属，本质与火法冶金相同11、②电化学冶金：用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出12、（3）过程：水溶液电解、熔盐电解等1.3. 冶金工艺流程和冶金过程1.3.1. 工艺流程图1、设备连接图：表示冶炼厂主要设备之间的联系2、原则流程图：表示各个阶段作业间联系3、数质量流程图：表示各阶段作业获得产物的数量和质量情况1.3.2. 冶金过程1、焙烧：是指将矿石或精矿置于适当气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的过程。
冶金工程概论
第1章绪论1.1金属及其分类人类最早使用的金属——黄金。
铜是人类最早发现和使用的金属之一，距今8000年以前，人类已经使用铜。
铅也是人类史前金属，炼铅术和炼铜术大致始于同一历史时期。
锡也是古老金属，最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合物偶然获得锡铜合金（锡青铜）－构成了人类古代文明的青铜器时代。
锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。
我国是最早掌握炼锌技术的国家，大概在北宋末年（12世纪初）已使用了金属锌。
镍是既古老又年轻的金属。
古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。
古代云南生产的白铜中含镍很高，在欧洲曾经称这种白铜为“中国银”。
而到了1751年，瑞典矿物学家克朗斯塔特（A.F.Cronstedt）才分离出金属镍，而且镍用于工业上是近一百多年的事。
西方分为：铁和非铁金属。
苏联、中国：黑色金属和有色金属。
黑色金属通常指铁，锰、铬及它们的合金（主要指钢铁）。
锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。
这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。
有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。
有色金属可分为四类：（1）重金属，如铜、锌、铅、镍等；（2）轻金属，如钠、钙、镁、铝等；（3）贵金属，如金、银、铂、铱等；（4）稀有金属，如锗、铍、镧、铀等。
轻金属密度在4.5 g·cm-3以下的金属叫轻金属。
例如钠、钾、镁、钙、铝等。
周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属。
重金属一般是指密度在4.5 g·cm-3以上的金属叫重金属。
例如铜、锌、钻、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、汞等，过渡元素大都属于重金属。
贵金属贵金属通常是指金、银和铂族元素。
这些金属在地壳中含量较少，不易开采，价格较贵，所以叫贵金属。
这些金属对氧和其他试剂较稳定，金、银常用来制造装饰品和硬币。
稀有金属稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。
冶金概论重点
1.火法冶金指高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反应及熔作业，使其中的金属与脉石和杂质分开，获得较纯金属的过程。
整个过程一般包括原料准备，熔炼和精炼三个工序。
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。
优点：反应速度快，设备单位产能大，无废水污染，废渣在环境中较稳定，成本低。
缺点：废气污染大，投资大，能耗高（氧化矿）2. 湿法冶金指常温常压或高温高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后在从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
由于大部分溶剂为水溶液，也称为水法冶金。
该方法主要有浸出，分离，富集，和提取等工序。
优点：废气污染较少，投资小，能耗低。
缺点：反应速度慢，设备单位产能小，废水污染，成本高。
3.浸出选择适当的溶剂把经处理过的矿石中的常以化合物形式存在的金属选择性地溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的过程。
分离将浸取溶液与不溶的残渣分离的过滤过程。
富集：把分离得到的浸取液净化和富集的过程。
提取：从富集后的净化液中获得纯金属的过程4.钢与铁的区别习惯上常说的钢铁是对钢和铁的总称。
钢和铁是有区别的，所谓钢铁，主要由两个元素构成，即铁和碳，一般碳和元素铁形成化合物，叫铁碳合金。
含碳量多少对钢铁的性质影响极大，含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。
由铁原子构成的物质叫纯铁，纯铁杂质很少。
工业上以含碳量的多少，将钢铁分为工业纯铁，钢，生铁。
工业纯铁含碳量低于0.02%含碳很少，比较柔软，塑性好，容易变形，韧性高，强度和硬度很差。
可用于低电阻通讯和电工纯铁。
生铁含碳量大于2.11％；钢含碳量小于2.11％。
生铁含碳量高，硬度高，韧性差，几乎没有塑性。
钢有较高的机械强度和韧性；可塑性好，抗冲击、易提炼，易加工成各种形状的钢材和制品：能进行铸造，轧制，锻造和焊接等加工；具有良好的导电，导热性能。
若在钢中添加一些合金元素可得到特殊性能的钢种，如不锈钢，耐热钢，耐酸钢等，因此被广泛利用。
冶金概论
主要内容1、2 钢铁工业1、3 钢铁冶炼１、４钢铁产品及副产品1、5 钢铁工业能耗及能源１、6 耐火材料１、７环境保护1、1 冶金基本概念1、１、1 冶金学1、１、2 火法冶金主要过程简介1、１冶金基本概念:冶金学就是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物,并用一定加工方法制成具有一定性能得金属材料得科学。
由于矿石性能不同,提取金属得原理、工艺过程与设备不同,从而形成专门得冶金学科—冶金学。
冶金学研究所涉及得内容:金属得制取,金属得加工,金属性能得改进→对金属成分、组织结构、性能与相关理论得研究。
冶金学得分类☐提取冶金(exｔｒactivｅｍetallurgy）:从矿石中提取金属及金属化合物得过程，因其中进行很多化学反应,又称化学冶金(cｈｅｍical ｍetalluｒgy)。
提取冶金得分类1、１、2 火法冶金主要过程简介１干燥:去水,温度为400~6０0℃。
2焙烧:以改变原料组成为目得得、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行得冶金过程。
3煅烧:在空气中以去ＣO2与水为目得得冶金过程。
４烧结与球团:以获得特定矿物组成、结构及性能得造块。
５熔炼:还原氧化物,提取粗金属。
6精炼:氧化杂质,获得纯金属。
７铸造:液态金属凝固成固态。
１、２钢铁工业1、２、１钢铁材料1、2、2 钢与生铁得区别１、２、3 钢铁冶炼技术发展简史1、2、４我国钢铁工业得发展1、２、1 钢铁材料☐钢铁就是使用最多得金属材料原因:储量大；冶炼加工容易;综合性能好;易改质处理☐预计未来几年钢铁产品在各行业中占得比例Array 1、2、3 钢铁冶炼技术发展简史☐远古至１３世纪末:半熔融状态得铁块—海绵铁;☐13世纪末至19世纪中叶:☐熔融状态得生铁→粗钢,形成两步法炼钢;☐19世纪中期至今:➢１856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法;➢１８64年法国人发明了平炉炼钢法；➢1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法；➢２0世纪初发明了电弧炉炼钢;➢20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法)。
冶金概论考试重点总结
冶⾦概论考试重点总结冶⾦概论考试重点总结第⼀章：绪论1、冶⾦学的分类？按研究的领域分：提取冶⾦学（从矿⽯中提取⾦属及⾦属化合物的过程，因其中进⾏很多化学反应，⼜称化学冶⾦）和物理冶⾦学（材料的加⼯成型，通过控制其组成、结构使已提取的⾦属具有某种性能）。
按所冶炼⾦属类型分：有⾊冶⾦和钢铁冶⾦（⿊⾊冶⾦）。
按冶⾦⼯艺过程不同分：⽕法冶⾦、湿法冶⾦、电冶⾦。
2、钢与⽣铁的区别？3、钢铁⽣产的典型⼯艺（长流程）？4、什么是耐⽕材料？钢铁⽣产对耐⽕材料的要求是什么？凡是耐⽕度⾼于1580℃，能在⼀定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受⾼温荷重作⽤的⽆机⾮⾦属材料，称为耐⽕材料。
其要求是：耐⽕度⾼；能抵抗温度骤变；抗熔渣、⾦属液等侵蚀能⼒强；⾼温性能和化学稳定性好。
5、什么是炉渣？炉渣的分类以及碱度？炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到⽣铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。
其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。
根据冶炼⽅法的不同，钢铁⽣产产⽣的炉渣分为⾼炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不同的化学成分⼜可分为碱性渣和酸性渣。
第⼆章：⾼炉炼铁1、⾼炉冶炼⽤原料？⾼炉冶炼⽤的原料主要有铁矿⽯（天然富矿和⼈造富矿）、燃料（焦炭和喷吹燃料）、熔剂（⽯灰⽯与⽩云⽯等）。
⾼炉冶炼是连续⽣产过程，必须尽可能为其提供数量充⾜、品味⾼、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。
2、⾼炉结构及附属设备？⾼炉本体主要由钢结构（炉体⽀承框架、炉壳）、炉衬（耐⽕材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、⽀管、直吹管、风⼝）和检测仪器设备等组成。
附属设备：原料供应系统、送风系统、煤⽓净化系统、渣铁处理系统。
3、⾼炉⽣产主要技术经济指标？有效容积利⽤系数（?V）：⾼炉每⽴⽅⽶有效容积每天⽣产的合格铁⽔量（t/m3·d）⼊炉焦⽐（K）：冶炼⼀吨⽣铁消耗的焦炭量（kg/t）煤⽐（或油⽐）：冶炼⼀吨⽣铁消耗的煤粉量或重油（kg/t）燃料⽐＝焦⽐＋煤⽐（或油⽐）冶炼强度：⾼炉每⽴⽅⽶有效容积每天消耗的（⼲）焦炭量（焦⽐⼀定的情况下）⽣铁合格率：⽣铁化学成分符合国家标准的总量占⽣铁总量的指标。
冶金概论(1)
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1.6 钢铁资源与能耗
1）我国主要自然资源现状
• 我国的四类基本资源中，耕地、淡水人均 占有量只分别相当于世界平均水平的1/3 和1/4，森林和草地只分别相当于世界平 均水平的1/7和1/3；
• 能源资源中，煤炭、石油和天然气的人均 探明储量分别只有世界平均水平的1/2、 1/10和1/20。
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7）钢铁工业在降低能耗方面的成绩
近20年来钢铁工业在降低资源消耗 和环境负荷方面已作出很大努力并取 得显著的成绩，大幅降低了吨钢综合 能耗和大中型企业吨钢可比能耗。
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例如吨钢综合能耗从1980年的2040公斤标煤降 低到1999年的1083公斤标煤，大中型企业吨钢可 比能耗从1980年的1285公斤标煤降低到1999年的 833.0公斤标煤。
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3)中国钢铁工业实施循环经济的战略构想
金属材料的发现开创了人类物质文明的新 纪元，几千年来大规模的应用又加速了人类 社会发展的历史进程，金属材料和其它材料 一起构成了人类社会的四大支柱之一。但是 随着地球表壳资源的日益贫化，金属矿产资 源已迅速枯竭。据专家估计，地球上金属矿 产的开采只能维持100至300年，其中，铁 只能开采100——160年，而钛、铜、银的 开采将不足50年。
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3）我国能源使用情况
据资料统计,我国的能源开采回收率 只有32%, 能源加工、转换和储存的 效率为70.3%, 终端能源利用率平均为 42%, 这表示所生产能源中得到利用 的只占29%。
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4）我国单位产值能耗
据资料统计，我国每百万美元的单位 产 值 能 耗 为 1172 吨 油 当 量 ， 远 高 于 日 本（162）、德国（229）、英国（292） 和美国（384）等发达国家的数值，也 远高于世界平均水平（397）。
有色冶金概论
有色冶金概论一．目录1.绪论2 .铜冶金3 .铅冶金4 .锌冶金1.绪论1.1金属及其分类金属是可塑性、导电性及导热性良好，具有金属光泽的化学元素。
金属：黑色金属和有色金属黑色金属：铁、铬、锰有色金属：除黑色金属以外的所有金属。
分为：重金属、轻金属:贵金属、稀有金属、半金属。
重金属：铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋轻金属：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡贵金属：金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、铑）稀有金属：锂、钛、锆、钒、钨、钼、镓、铟等。
半金属：硼、硅、砷、砹。
1.2冶金的概念及冶金方法分类冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提起金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的科学。
1.3冶金方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金。
1.4主要冶金过程：干燥、焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、吹炼、蒸馏、浸出、净化、水溶液电解、熔盐电解。
干燥：除去原料中的水分。
焙烧：将矿石原料或精矿置于适当的气氛下，加热至低于他们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。
煅烧：将碳酸盐或氢氧化合物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分的过程。
烧结和球团：将不同粉矿均匀或造球后加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料。
熔炼:将处理好的矿石或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣过程。
精炼：进一步处理熔炼所得含有少量的粗金属，以提高其纯度。
吹炼：实质是氧化熔炼。
蒸馏：将冶炼的物料在加热的条件下，利用物料的挥发度不同，使物料中某些组分分离。
浸出：将固体物料加到液体溶剂中，使固体物料中的一种或几种有价金属溶解于溶液中。
净化：净化是用于处理浸出溶液或其他含有杂质超标的溶液，以除去溶液中杂质至达标的过程。
水溶液电解：在水溶液电解质中，插入两极，通入直流电，使水溶液电解质发生氧化-还原反应。
电解精炼和电解沉积。
熔盐电解：用熔融盐做为电解质的电解过程。
2.铜冶金铜的冶炼方法：火法炼铜和湿法炼铜火法炼铜是生产铜的主要方法。
冶金概论
1. 绪论1.1钢铁冶金基本概念冶金是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成一定性能的金属材料的科学。
冶金方法：1)火法冶金：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。
2)湿法冶金：是常温或低于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，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。
3)电冶金：是利用电能提取和精炼金属的方法。
1.2钢铁工业在国民经济中的地位评价一个国家的工业发达程度↓工业化水平国民生活水准↓↓工业生产所占比重↓工业机械化自动化程度交通工具市政设施工业化水平的标志民用住宅生活用品↓↓劳动生产率提高需要大量的基础材料↓↓需要大量的机械设备↓钢铁产品↓1) 价格低廉2) 有较高的强度和韧性3) 易于加工制造4) 所需原料资源丰富5) 冶炼工艺成熟、效率高1.3钢铁工业的发展1856年英国人H.Bessemer发明底吹酸性空气转炉炼钢法。
1864年法国人Martin发明酸性平炉法炼钢。
1878年英国人S.G.Thomas发明碱性底吹空气转炉炼钢法1899年法国人Heroult发明三相交流电弧炉。
1948年德国人Robert成功进行氧气顶吹转炉炼钢试验。
2007年11月24日世界最大的Corex熔融还原炉在我国宝钢投产。
国内最大转炉⑴底吹空气转炉的发明⑵平炉时代⑶电弧炉的发明⑷氧气转炉时代⑸直接还原和熔融还原二次世界大战后的四十多年中，钢铁工业获得重大发展新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国钢铁工业有了重大发展中国既是钢铁大国，也是钢铁穷国1、从1996年中国大陆钢产量首次超过一亿吨大关，并跃居世界第一位以后，中国钢产量连年快速增长，并一直保持钢产量世界排名第一的位臵，中国钢产量已经连续13年居世界第一位。
2008年中国钢铁产量5.02亿吨，相当于日美俄印韩德乌巴等8国的总和。
冶金概论
第一章绪论1.提取冶金过程可以按如下方式进行分类1）按所冶炼金属类型分：钢铁冶金，有色冶金2）按冶金工艺过程不同分：电冶金（采用电能提取和精炼金属），湿法冶金（包括浸出、净化和提取三步骤），火法冶金（包括原料准备、冶炼和精炼三步骤）2.钢铁生产的典型工艺（长流程）3.钢铁厂产生的各种污染物有：大气污染物质，污水，固体废弃物。
4.凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用韵无饥非金属材料，称为耐火材料。
耐火材料由耐火砂岩进入到现代科技产品，已成为独立的生产行业，其产品的60～80％消耗于冶金工业。
5.钢铁工业能耗我国钢铁工业的能源消耗中，钢铁冶炼是耗能最高的工序，占钢铁工业能耗的60～70％。
其主要耗于炼铁系统，焦化、烧结、球团、炼铁等工序，占钢铁生产能耗的一半以上。
第二章：铁矿粉造块1. 烧结过程的定义将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。
在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。
冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。
这一过程叫是烧结过程，所得到的块矿叫烧结矿。
2.球团生产过程和球团矿将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团过程。
其产品即为球团矿。
3. 高炉炉料结构炉料结构即高炉生产中酸性炉料、碱性炉料及块矿所占的比例。
4.我国大中型高炉炉料结构（1）高碱度烧结矿+酸性球团矿（2）高碱度烧结矿+块矿（3）高碱度烧结矿+酸性球团矿+块矿第三章高炉炼铁1.高炉炼铁：在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程。
2.燃料焦炭的作用：发热剂、还原剂及料柱骨架。
粒度：大型高炉40~60mm；中型高炉25~40mm；小型高炉15~25mm；喷吹燃料：发热剂、还原剂。
冶金概论
感应炉冶炼一、冶金历史简介：冶金概念：就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。
冶金作为一门古老的技术，在国内外都已有几千年的历史。
人类由使用石器、陶器进入到使用金属，这是人类文明的一次飞跃。
根据冶金史的研究，大约在公元前30世纪，人类开始大量使用青铜，此时代被称为“青铜器时代”；到公元前13世纪，铁器的应用在埃及已占一定比例，通常认为这是人类进入“铁器时代”的开端。
人类同金属材料及其制品的关系日益密切，在人们的日常生活、生产和其他活动中所使用的工具及设施都离不开金属材料及其制品，也就是说没有金属材料就没有人类的物质文明。
中国古代冶金技术的发展要比欧洲国家早，尤其是在掌握铸铁及热处理技术方面。
就金属种类而言，中国在春秋战国之际（公元前7世纪），已经能够提取铜、铁、锡、铅、汞、金和银等7种常用金属。
但由于冶金技术长期停留在凭经验操作或师徒传授的传统方式，在中世纪近一千多年内，全世界的冶金技术发展均十分缓慢。
现代冶金可以认为是开始于19世纪前后，冶金学受到其他学科的影响而获得迅速发展。
特别是化学、物理学、热能及工程学等方面的成就，促使冶金的生产技术不断改进。
例如，冶金方法已不仅局限于传统的碳还原法和氧化法，而开始使用电能和制造出能够产生高温和能控制气氛的电炉，并出现了熔盐电解铝和水溶液电解有色金属的新方法、在冶金过程中应用氧气、使用大型自动化炼铁高炉、氧气顶吹转炉炼钢、真空冶金和闪速熔炼等新技术，从此冶金技术进入到新的发展阶段。
冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门，包括黑色冶金工业和有色冶金工业两大类，前者包括生铁、钢和铁合金（如铬铁、锰铁等）的生产；后者包括其余所有各种金属的生产。
是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。
冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取金属或化合物，并制成具有良好的使用性能和经济价值的材料的工程技术领域。
冶金概论
第一章绪论1.冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。
由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而形成专门的冶金学科—冶金学。
2.冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改进→对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。
3.火法冶金主要过程：干燥：去水，温度为400~600℃。
焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。
煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。
烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。
熔炼：还原氧化物，提取粗金属。
精炼：氧化杂质，获得纯金属。
铸造：液态金属凝固成固态。
4.钢铁冶炼的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。
5.钢铁生产长流程（高炉炼铁）：烧结/球团—高炉—转炉—连铸机—轧机短流程（非高炉炼铁）：直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机6.钢铁生产的典型工艺（长流程）：7.钢铁工业是能源消耗的大户，约占全国总能源消耗量的10～11％。
钢铁生产所用能源主要有煤炭、燃料油(重油)、天然气、电力等。
煤占钢铁生产中燃料消耗的70%，钢铁工业用煤量已超过煤炭总产量的15％。
煤在钢铁企业主要用来炼焦和自备电厂发电、蒸汽机车烧煤、烧工业锅炉及部分窑炉，少部分制成粉煤用于高炉喷吹及烧结生产。
我国钢铁工业的能源消耗中，钢铁冶炼是耗能最高的工序，占钢铁工业能耗的60～70％。
其主要耗于炼铁系统，焦化、烧结、球团、炼铁等工序，占钢铁生产能耗的一半以上。
8.耐火材料：凡是耐火度高于1580℃，能在一定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受高温荷重作用的无机非金属材料，称为耐火材料9.钢铁生产对耐火材料的要求是：耐火度高；能抵抗温度骤变；抗熔渣、金属液等侵蚀能力强；高温性能和化学稳定性好。
10.节能途径：改进生产工艺及操作，更新和改造耗能高的设备。
降低能源损失（“废料”、煤气、热能、压力能），减少生产工序。
冶金概论
８．熔盐电解：以熔盐作电解质的电解过程。
水溶液电解一般都在低于100℃的温度下进行， 而进行熔盐电解时，必须使电解质成为熔融体，因此， 过程是在高温下进行的。如电解生产铅的过程，就是 在约1000 ℃ 的温度下，电解冰晶石和氧化铝熔融体 的过程。 熔盐电解其主要用于制取轻金属如铅、镁、钙、 钠等。原因很简单，因它们化学活性很大，其对氧、 卤素和碳的化合物都很稳定。水溶液电解得不到金属。 有些稀有金属如铍、锂、钍、锆、钽也用熔盐电解制 取。
５．火法精炼：
就是用各种方法除去熔融粗金属中的杂质的精炼过程。根 据金属和杂质的不同特性，常用下列一些方法：加剂法、熔析 法、精馏法等。 加剂精炼就是向熔融的粗金属中加入一种或几种附加物质， 使杂质与附加物质生成不溶于金属的稳定化合物，并上浮成渣 而除去杂质的过程。如氧化熔炼、氯化熔炼、硫化熔炼等。 熔析精炼是将粗金属加热熔化后，在冷却的过程中，控制 温度，由于杂质与金属相互溶解及比重的不同，发生分层而达 到分离杂质的目的。例如粗铅熔析除铜。
７．水溶液电解：
水溶液电解就是在水溶液的电解质中，插入两个电极， 让电流通过电解质使其发生化学反应的过程。重有色金属 的电解过程大多采用水溶液电解法。 根据使用的阳极不同分为： 可溶阳极电解称为电解精炼； 不溶性阳极电解称为电积。 如铜的电解精炼，粗铜为阳极，纯铜为阴极。在硫酸 铜溶液中进行电解。在通电电解时，阳极粗铜逐渐溶解， 纯铜则阴极上沉积出来，达到了精练的目的，称电解精练。 又如锌的电积就是用铅板作成不溶阳极，对浸出过程中所 得到的硫酸锌溶液来进行电积，以便使溶液中的锌在阴极 上沉淀出来。
炼铜的步骤： （１）炉料制备 （炉料） （２）熔炼 （３）吹炼 （粗铜） （４）火法精炼 （阳极） （５）电解精炼
冶金概论
2、炼 铁
铁氧化物的离解
T>570℃ T<570℃ Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe Fe2O3→Fe3O4→Fe
铁氧化物的还原
T>570℃ Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe T<570℃ Fe2O3→Fe3O4→Fe 间接还原：用CO还原 直接还原：用C还原
2、炼 铁
高炉内非铁氧化物的行为
第一章 绪论
第一章 绪论
Ⅰ A Ⅱ A Ⅲ B Ⅳ B Ⅴ B Ⅵ B Ⅶ B Ⅷ B Ⅰ B Ⅱ B Ⅲ A Ⅳ A Ⅴ A Ⅵ A Ⅶ A Ⅷ A
2
1 2 3 4 5 6 7
1
H
3 4 5 6 7 8 9
He
10
Li
11 19
Be
12 20 38 56 88 21 39 22 23 24 42 74 25 43 75 26 44 76 27 45 77 28 46 78 29 47 79 30 48 80
B
13
C
14
N
15
O
6
F
17
Ne
18
Na Mg K
37 55 87
Al
31 49 81
Si
32 50 82
P
33 51 83
S
34 52 84
Cl
35
Ar
36
Ca Sc Y
57 89
Ti
40 72
V
41 73
Cr Mn Fe
Co Ni
Cu Zn Ga Ge As Se Sn Sb Te Pb Bi
Br
第二章 炼铁
高炉炼铁技术的发展
(1)高炉大型化 (2)精料
2011-3冶金概论
合格生铁产量 有效容积利用系数＝ （吨 / 米3. 日） 有效容积 规定工作日来自 η ｖ=P/
Vu
P 是高炉日产生铁量；
利用系数越高，则高炉日产铁越多，高炉生产率 越高。我国重点企业利用系数约1.8~2.0，高的 达到2.5以上。
（2）焦比（K））
定义：指每吨生铁消耗的干焦（或综合焦炭）的千克 数 ①入炉焦比（净焦比）：指吨铁实际消耗的焦炭数量， 不包括喷吹的各种辅助燃料。 ②综合焦比：生产每吨生铁所消耗的干焦数量以及各 种辅助燃料折算为干焦量的总和。
有喷吹燃料时 ηｖ= I综/K综
（5）休风率
指休风时间占规定作业时间（日历实数、扣除计划检 修时间）的百分数。反映高炉操作及设备维护水平。 降低休风率是高炉增产节焦的重要途径。 作业率＋休风率＝100％
(6)焦炭负荷
每批炉料中矿石总量与每批炉料中焦炭总量之 比，用以估计配料情况和燃料利用水平，也是用配 料调节高炉热状态时的主要参数。 一批炉料是指大钟打开放入高炉的料，其中矿 石重量称为矿石批重，焦炭重量称为焦炭批重。
（1）品位：即铁矿石含铁量，以TFe％表示，高则有 利于增产节焦 （2）脉石成分与数量：矿石中伴生的无用杂质。含量 越低，矿石越富。其主要成分为SiO2、CaO、MgO、 Al2O3、CaF等。 （3）有害杂质：如S、 P、 Pb、 Zn、Cu、As等
（2）炉渣
炉渣矿石的脉石和熔剂、燃料灰分等熔化后组成炉渣，
其主要成分为： CaO 、SiO2 、 Al2O3 、 MgO 、 及 少量的MnO、FeO及CaS等。
渣比：每吨生铁的产渣量。随着入炉原料品位的高低及 焦比及焦炭灰分的多少而差异很大，我国大型高炉的渣 量在300～600Kg之间。
冶金概论第二章
第二章矿石与选矿2.1 矿石2.1.1金属元素在地壳中的分布地壳中的元素：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、钛、锰、磷、氟等。
2.1.2矿床1、矿床：是具有一定规模，由一个或若干个矿体组成的矿石天然集合体2、矿床分为:工业矿床、非工业矿床2.1.3 矿石1、矿石：把能以工业规模进行加工、提取金属或生产其他产品的矿物集合体称为矿石（矿石是由有用矿物和脉石组成的）2、有用矿物：能够为人类利用的矿物3、脉石（废石）：不含有用矿物或含量过少，不宜以工业规模进行加工的矿石4、矿石品位：矿石中有用成分的含量，常用百分数表示。
矿石品位是衡量矿石价值的主要依据。
2.1.4 矿物1、矿物：具有一定的化学成分及物理属性（如颜色、条痕、光泽、硬度、密度、磁性等）的天然元素和化合物的总称2、矿石分类：自然矿（以金属单质存在，如金矿）氧化矿（包括氧化物、碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐等含氧酸盐广义的氧化物所构成的矿）硫化矿（含有硫化物、砷化物、锑化物、碲化物等构成的矿石）2.2选矿2.2.1 选矿的基本任务1、选矿是以廉价的处理费用，既不改变原矿的组成，又能使之高品位化。
2、原矿经过选矿后得到精矿和尾矿。
精矿是指经过选矿使有用矿物进一步富集后的产品；尾矿是指经过选矿获得的主要是脉石或者有害杂质的产品。
2.2.2 选矿工艺1、选矿一般分为选别前准备、选别、选别后脱水三个阶段2、（1）选别前准备：这一工序包括破碎、筛分、磨矿、分级；（2）选别作业：根据各种矿物的性质，将采用不同的选矿方法，如浮选、重选、磁选等；（3）选别后脱水：精矿脱水通常由浓缩、过滤、干燥三个过程组成。
2.2.3 选矿的工艺指标1、精矿品位：它是指产品中该金属的量与产品的量比，用百分数表示；2、精矿产率：它是指精矿矿量与人选原矿量之比，百分数表示；3、金属回收率：它是指精矿中金属的量与原矿中该金属的量之比；4、选矿比：原矿量与精矿量之比；5、富矿比：它是指精矿品位与原矿品位之比。
冶金概论
3)、具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。 成“渣皮”，保护炉衬，维持生产。 （ 2 ） 炉 渣 脱 硫 反 应 为 ： (CaO)+C=(CaS)+[Fe]+CO+141055kJ （3）提高炉渣脱硫能力的措施： 1） 提高炉渣碱度，即增加渣中 CaO 量有利于脱硫，当碱 度超过一定水平时，脱硫能力下降。 2）提高温度：脱硫反应是吸热反应，高温有利于脱硫；高 提高脱硫速度 3） 低 FeO：可使铁中[FeS]易转入渣中，高炉是强还原气 氛，且铁水中 C、 Si 高，有利于脱硫。
模拟试题一
一 选择题 1．高炉生产的产品有： A）生铁 A）文氏管 洗涤塔 3．高炉内对煤气阻力最大的区域为： A）块状带 口回旋区 4．炼钢过程的主要反应是： A） 碳的氧化 磷的氧化 5．常用的氧枪喷头类型为： A）直孔型 扇型 6．炼钢终点控制主要控制： B）拉瓦尔型 C）螺旋型 B） 硅的氧化 C） 锰的氧化 B）滴落带 C）软熔带 B）炉渣 C）高炉煤气 C）电除尘 2．高炉干式除尘的方法有： B）布袋除尘
C）煤气处理系统
D）
洗涤塔 3．高炉内发生间接还原反应的区域主要在： A）块状带 口回旋区 4．炼钢过程前期的主要反应是： A） 碳的氧化 磷的氧化 5．顶底复吹炼钢法中，可以用作底吹气体的有： A）O2 B）H2 C）Ar D）N2 C） 冶炼时间 6．在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制： A） 钢水成分 终渣量 A）喷嘴型 B）砖型 环型供气元件 8．Q-BOP 法氧枪的冷却保护介质为： A）水 植物油 A）顶吹和底吹的流量比 B）顶枪枪位 B）气态碳氢化合物 C）燃料油 B） 钢水温度 B） 硅的氧化 C） 锰的氧化 B）滴落带 C）软熔带
4：
8：B
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周六上午3501正常上课，由于班级和人数众多，争取当场考试。
闭卷考试，作业题考前要交，是平时成绩的一部分。
几张白纸即可。
题型为：填空（2分/空×20
空）、基本概念（2分/题×5题）、简答（5分/题×8题）、
论述（1题）。
1.铁与钢的含碳量范围各为多少？纯铁的熔点是多少？
生铁(2.11%~4.3%) 钢(0.0218%~2.11%) 1535度
2.铁的直接还原度与燃料比有何关系？
降低铁的直接还原度可以降低高炉高炉炼铁的燃料比
3.焦炭在高炉炼铁中的作用是什么？
4.炼焦的三班操作是什么？
5.焦炉煤气的成分是什么？
焦炉煤气又称煤焦气主要成分为氢气和甲烷另外还有少量的一氧化碳C2以上不饱和烃，二氧化碳，氧气和氮气6.焦化厂的主要任务是什么？
碳送到焦化厂加工成冶金焦炭
7.烧结厂的主要任务是什么？
铁矿石送到烧结厂加工成烧结块
8.高炉的主要任务是什么？
9.一座日产1万吨生铁的高炉，其每天的物料衡算情况如何？
10.现代高炉都是五段式炉型，分别是什么？
炉缸，炉腹，炉腰，炉身，炉喉
11.高炉有效容积利用系数是什么？答：高炉有效容积利用系数是每立方米高炉有效容积每天的铁水生产量。
12.铁水预处理的主要任务是什么？
答：在铁水进入转炉前，为除去某些有害元素的处理过程。
主要是使其中硫、硅、磷含量降低到所要求
的范围，以简化炼钢过程，提高钢的质量。
13.铁水预脱磷的适宜条件是什么？答：一，降低反应温度，1300度低温有利于脱磷反应进行；二，提高钢水、炉渣的氧化性，有利于脱磷反应；三，提高钢中磷的活度和增加渣量，有利于脱磷反应；四，适当的碱度；五，对熔池进行强力搅拌。
14.炼钢厂的主要任务是什么？
答：炼钢厂的主要任务是将铁水脱硫、脱磷、脱碳和脱氧合金化，然后将钢水
浇铸成钢胚。
15.现在国内外转炉炉衬采用什么材料？维护炉衬的主要手段是什么？答：现在国内外转炉炉衬采用镁碳砖；维护炉衬的主要手段是溅渣护炉。
16.炉外精炼的主要任务是什么？
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）去除钢水中气体（氢氮）；5）去除夹杂物及夹杂物形态控制。
17.LF、RH的英文全称是什么？主要作用是什么？RH、LF和VD的精炼特点是什么？
LF：LADLE FURNACE RH：Ruhrstahl Heraecus
LF主要作用：①脱硫②温度调节③精确的成分微调④改善钢水纯净度⑤造渣
RH主要作用：钢水脱氢，防止钢中白点
LF精炼特点：精炼功能强，适宜生产超低硫，超低氧钢，具有电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制
精度高；具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性；采用渣钢精炼工艺；精炼成本低；设备简单，投资较少
RH精炼特点：
VD的精炼特点
18.目前废钢预热的主要方法是什么？
19.连铸的主要任务是什么？
20.小方坯与大方坯的规格范围是什么？
21.轧钢厂的主要任务是什么？答：轧钢厂是进行轧钢生产的地方。
轧钢生产是将钢锭或钢坯轧制成钢材的生产环节。
轧钢生产的利润在整个钢铁企业的利润中占有重要地位。
轧钢车间生产钢材断面形状主要分成三大类：钢板、钢管和型钢。
轧钢厂采用的机械设备有：轧钢机及一系列辅助设备组成的若干机组。
通常把使轧件产生塑性变形的机器称为轧钢机。
22.现代化钢铁联合企业的特点是什么？
答：生产的集中化使企业的设备逐步大型化、连续化能源利用。
联合企业的优越性，突出地表现在能源利用方面，利用率高，工业废气少;物料周转联合企业各工序所用的原料、材料和燃料，能够集中供应，减少中间周转，简化运输过程:经营管理联合企业中装备、技术水平较高，合理利用各项物料，产品质量好、成本低的效果;，联合企业规模愈大,量技术力量集中；
23.选矿的基本概念是什么？
答：选矿是利用矿物的物理或物理化学
性质差异，借助各种选矿设备将矿石中有用的矿物成分和脉石矿分离开来，并使有用矿物相对富集的过程。
24.转炉炼钢副枪技术是什么答:副枪技术：在转炉吹冻末期，通过副枪测定钢水的成分温度，校正静态模型误差，根据监测值预报终点，通常采用副枪终点控制技术，碳的控制精度为0.015%温度为12，碳温同时命中率为>85%.
25.钢铁生产的短流程工艺是什么?
答：将回收再利用的废钢经破碎分选加工后，经预热加入到电弧炉中，电弧炉利用电能作为能源将废钢融化，去除杂质后出钢，再经二次精炼获得钢水，后续工序同长流程工序。
这种工艺流程简捷，高效节能，生产环节少，生产周期短，因此称为钢铁生产的短流程工艺。
26.钢铁生产的长流程工艺是什么？答：从炼钢原料准备开始，
原料进高炉经还原冶炼得到液态铁水，经铁水预处理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，经二次冶炼使钢水纯净化，然后钢水经凝固成为钢坯，再经轧制后成为钢材。
由于这种工序生产单元多，生产周期长，规模庞大，因此称为钢铁生产的长流程工艺。
27.耐火材料的基本概念是什么？答：耐火材料一般是指耐火度在1538度以上的无机非金属材料，它包括天然矿石和按照一定的目的要求
经一定的工艺制成的各种产品，具有一定的高温力学性能,良好的体积稳定性，是各种高温设备必须的材料。
28.氧气顶底复吹转炉炼钢工艺包括五大操作制度是什么？
答：1. 装入制度：就是确定转炉合理的装入量，合理的钢水废钢比例。
2供氧制度：是氧气流股最合理的供给熔池，创造良好的物理化学反应条件。
3.造渣制度;确定合理的造渣方法，渣料种类等工艺的制度；
4.温度制度：为了保证合格的出钢温度；
5.终点控制及出钢合金化：终点控制主要指终点温度和成分的控制；出钢合金化：为了使钢的性能达到要求而向钢水中加入一种或是几种合金元素；
29.对现代高炉炼铁来说，热风炉的主要作用是什么？
答：（1）高温鼓风：增加鼓入高炉中空气的温度，可以减少焦炭的消耗，增加生铁产量（2）调湿鼓风:在鼓入高炉中的热风中添加较多量的水蒸汽用于分解吸热；（3）氧气富化鼓风:用于
增加产量；（4）辅助燃料的喷入：30.钢铁生产基本流程是什么？答:矿石---烧结或球团---高炉炼铁或非高炉炼铁---铁水炉外预处理---炼钢---精炼（RH，VOD，AOD等）---连铸---轧钢
作业题考试前上交！！！！考试后不算成绩。
手写，不得打印。