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➢ 工艺过程：
浸取
固液 分离
溶液 净化
金属或化 合物提取
第一节 冶金工艺概述
电冶金
➢ 定义：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精
炼金属的冶金过程。
➢ 工艺分类：
电热冶金 ：直接用电加热生产金属的一种冶金方法。包
括电弧熔炼、电阻熔炼、等离子熔炼和感应熔炼等。
电化学冶金：利用电化学反应，使金属从含金属盐类的水 溶液或熔体中析出的冶金方法。包括水溶液电解和熔盐电 解
金属材料的制备与加工工艺
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
金属材料的制备－冶金 铸造 金属的压力加工 金属的焊接 金属材料热处理
第一章 金属材料的制备－冶金
第一节 冶金工艺概述 第二节 钢铁冶炼 第三节 有色金属冶炼
第一节 冶金工艺概述
冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加 工过程的工程技术。
一、生铁冶炼
一、生铁冶炼
2、高炉设备及工艺过程
图 5-4 高炉内型示意图
炼铁高炉的结构
炼铁工业设备图
炼铁工业设备图
铁熔焦 矿 石剂炭
一、生铁冶炼
2、高炉设备及工艺过程
上料机
喷吹 燃料 燃料罐
高炉
热风
冷风
wenku.baidu.com
空气
热风炉
鼓风机
炉渣
生铁
煤气
水
渣
铸炼特
渣
棉
造钢殊
除尘
净煤气
生生生
铁铁铁
建
绝
筑
热
炉 尘
材
材
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
（2）熔剂
作用：
降低脉石熔点，生成熔渣； 去硫
种类：
通常用碱性熔剂石灰石
要求：
碱性氧化物高（CaO+MgO）＞50%，酸性氧化物低(SiO2+Al2O3） ≤3.5%
P、S低，强度高，粒度均匀，粒度最好与矿石粒度一致
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
（3）燃料
作用：
提供热量； 还原剂； 料柱骨架； 渗碳剂
第二节 钢铁冶炼
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料：铁矿石、熔剂和及燃料。
（1）铁矿石
含铁矿物和脉石组成。
赤铁矿(Fe2O3) ：
70%Fe
磁铁矿(Fe3O4)：
72.4% Fe
褐铁矿(2Fe2O3 ·3H2O)： 59.8% Fe
菱铁矿（FeCO3）： 48.3% Fe
脉石：SiO2、Al2O3、CaO、MgO等
火法冶金
第一节 冶金工艺概述
➢ 定义：火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化
合物的方法。（干法冶金）
➢ 工艺过程：
矿石准备 冶炼
选矿、干 燥、焙烧 、球化或
烧结
氧化还原提 取金属
精炼
除去杂质 提纯金属
湿法冶金
第一节 冶金工艺概述
➢ 定义：湿法冶金是指利用一些化学溶剂的化学作用，在
水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和 络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属 进行提取和分离的冶金过程。
有一定强度
冶炼前铁矿石的处理：
主要通过选矿来提高矿石的品位: A:贫铁矿→ 破碎 →筛分→ 细磨→ 选矿→ 精矿粉→ 混匀→ 造块（烧结矿成球团状）→筛分→储藏→ 过筛→ 称量→ 入 炉。
B:天然富矿→ 破碎→ 筛分→ 混匀→储藏→ 过筛→ 称量→入 炉
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
冶炼前铁矿石的处理：
约400℃高岭土（Al2O3.2SiO2.2H2O）开始分解，在500～ 600℃才迅速进行。
②燃料挥发分的挥发
焦碳中含挥发分0.7～1.3%，在风口被加热到1400～1600℃
，这些挥发分进入煤气。由于量小，对煤气成分和冶炼过程影响
很小。
③碳酸盐的分解
主要指CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3的分解反应，前 两者为主，其反应式为：
红色 黑色 黄褐色 淡黄色
赤铁矿
菱 铁 矿
磁铁矿
褐 铁 矿
一、生铁冶炼
对铁矿石的要求：
1、炼铁的原料
含铁量愈高愈好；30~70%，贫矿：Fe%＜45%
富矿：Fe%＞45%
还原性好；
粒度适中；通常为10~25mm
脉石成分中碱性氧化物含量高；
杂质含量少；S% ＜0.15%，P% ＜0.4%，As% ＜0.1%
要求：
含碳量高； 有害杂质硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量低； 在常温及高温下要有足够的机械强度； 气孔率要大，粒度要均匀
常用的燃料：
焦炭 喷吹用燃料：10~30%，有的达40~50%，包括气体燃料（天然气、焦炉 煤气等）、液体燃料（重油、柴油、焦油）、固体燃料（无烟煤粉）
2、高炉设备及工艺过程
铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物 (SiO2、MnO2 等)，这些统称为脉石。
炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出 的铁与脉石分离。
生产基本过程：
第二节 钢铁冶炼
（高炉的还原过程）（氧化过程）
铁矿石 → 炼铁 → 炼钢 → 铸锭（连铸）→ 轧制 → 钢材
铸造生铁 铸造
一、生铁冶炼
料
料
其它用途
3、炼铁的物理化学过程
一、生铁冶炼
（1）燃料的燃烧 C+O2CO2 C+O22CO CO2+C 2CO
（2）炉料的蒸发、挥发、及分解
3、炼铁的物理化学过程
①水分的蒸发和结晶水的分解
105℃以上，吸附水（游离水）可蒸发，对高炉无害。
200℃开始，褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）分解，400～500℃分 解速度最大。
绝大多数金属元素（除Au、Ag、Pt外）都以氧化物、 碳化物等化合物的形式存在地壳之中。
因此，要获得各种金属及其合金材料．必须首先通过 各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属 产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成 形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。
金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶 金等。
水溶液电解：应用水溶液电解精炼金属的一种冶金方法。
第一节 冶金工艺概述
熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质 在熔池中进行电解。
第二节 钢铁冶炼
Fe在地壳中的含量为5％左右，在金属中仅次于铝， 除 陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合， 特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存在。
CaCO3=CaO+ CO2 -42520Kcal MgCO3=MgO+CO2 -26470Kcal
破碎和筛分； 选矿：去掉大部分脉石和无用成分，Fe的品位达到 60%或更高（水选、磁选） 烧结：精矿、煤粉、石灰石及水混合，在烧结机或烧 结炉中烧结。煤粉燃烧，产生1000~1100℃的高温，部 分脉石熔融，与石灰石结合成硅酸盐，将精矿粘接在一 起。形成坚固、疏松多孔的烧结矿。 造块：将水润湿的精矿或精矿和溶剂的混合物，在圆 盘或圆筒内滚成直径为10~30mm的球体，再经过干燥焙 烧，形成球团矿。
浸取
固液 分离
溶液 净化
金属或化 合物提取
第一节 冶金工艺概述
电冶金
➢ 定义：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精
炼金属的冶金过程。
➢ 工艺分类：
电热冶金 ：直接用电加热生产金属的一种冶金方法。包
括电弧熔炼、电阻熔炼、等离子熔炼和感应熔炼等。
电化学冶金：利用电化学反应，使金属从含金属盐类的水 溶液或熔体中析出的冶金方法。包括水溶液电解和熔盐电 解
金属材料的制备与加工工艺
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
金属材料的制备－冶金 铸造 金属的压力加工 金属的焊接 金属材料热处理
第一章 金属材料的制备－冶金
第一节 冶金工艺概述 第二节 钢铁冶炼 第三节 有色金属冶炼
第一节 冶金工艺概述
冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加 工过程的工程技术。
一、生铁冶炼
一、生铁冶炼
2、高炉设备及工艺过程
图 5-4 高炉内型示意图
炼铁高炉的结构
炼铁工业设备图
炼铁工业设备图
铁熔焦 矿 石剂炭
一、生铁冶炼
2、高炉设备及工艺过程
上料机
喷吹 燃料 燃料罐
高炉
热风
冷风
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空气
热风炉
鼓风机
炉渣
生铁
煤气
水
渣
铸炼特
渣
棉
造钢殊
除尘
净煤气
生生生
铁铁铁
建
绝
筑
热
炉 尘
材
材
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
（2）熔剂
作用：
降低脉石熔点，生成熔渣； 去硫
种类：
通常用碱性熔剂石灰石
要求：
碱性氧化物高（CaO+MgO）＞50%，酸性氧化物低(SiO2+Al2O3） ≤3.5%
P、S低，强度高，粒度均匀，粒度最好与矿石粒度一致
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
（3）燃料
作用：
提供热量； 还原剂； 料柱骨架； 渗碳剂
第二节 钢铁冶炼
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料：铁矿石、熔剂和及燃料。
（1）铁矿石
含铁矿物和脉石组成。
赤铁矿(Fe2O3) ：
70%Fe
磁铁矿(Fe3O4)：
72.4% Fe
褐铁矿(2Fe2O3 ·3H2O)： 59.8% Fe
菱铁矿（FeCO3）： 48.3% Fe
脉石：SiO2、Al2O3、CaO、MgO等
火法冶金
第一节 冶金工艺概述
➢ 定义：火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化
合物的方法。（干法冶金）
➢ 工艺过程：
矿石准备 冶炼
选矿、干 燥、焙烧 、球化或
烧结
氧化还原提 取金属
精炼
除去杂质 提纯金属
湿法冶金
第一节 冶金工艺概述
➢ 定义：湿法冶金是指利用一些化学溶剂的化学作用，在
水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和 络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属 进行提取和分离的冶金过程。
有一定强度
冶炼前铁矿石的处理：
主要通过选矿来提高矿石的品位: A:贫铁矿→ 破碎 →筛分→ 细磨→ 选矿→ 精矿粉→ 混匀→ 造块（烧结矿成球团状）→筛分→储藏→ 过筛→ 称量→ 入 炉。
B:天然富矿→ 破碎→ 筛分→ 混匀→储藏→ 过筛→ 称量→入 炉
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
冶炼前铁矿石的处理：
约400℃高岭土（Al2O3.2SiO2.2H2O）开始分解，在500～ 600℃才迅速进行。
②燃料挥发分的挥发
焦碳中含挥发分0.7～1.3%，在风口被加热到1400～1600℃
，这些挥发分进入煤气。由于量小，对煤气成分和冶炼过程影响
很小。
③碳酸盐的分解
主要指CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3的分解反应，前 两者为主，其反应式为：
红色 黑色 黄褐色 淡黄色
赤铁矿
菱 铁 矿
磁铁矿
褐 铁 矿
一、生铁冶炼
对铁矿石的要求：
1、炼铁的原料
含铁量愈高愈好；30~70%，贫矿：Fe%＜45%
富矿：Fe%＞45%
还原性好；
粒度适中；通常为10~25mm
脉石成分中碱性氧化物含量高；
杂质含量少；S% ＜0.15%，P% ＜0.4%，As% ＜0.1%
要求：
含碳量高； 有害杂质硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量低； 在常温及高温下要有足够的机械强度； 气孔率要大，粒度要均匀
常用的燃料：
焦炭 喷吹用燃料：10~30%，有的达40~50%，包括气体燃料（天然气、焦炉 煤气等）、液体燃料（重油、柴油、焦油）、固体燃料（无烟煤粉）
2、高炉设备及工艺过程
铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物 (SiO2、MnO2 等)，这些统称为脉石。
炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出 的铁与脉石分离。
生产基本过程：
第二节 钢铁冶炼
（高炉的还原过程）（氧化过程）
铁矿石 → 炼铁 → 炼钢 → 铸锭（连铸）→ 轧制 → 钢材
铸造生铁 铸造
一、生铁冶炼
料
料
其它用途
3、炼铁的物理化学过程
一、生铁冶炼
（1）燃料的燃烧 C+O2CO2 C+O22CO CO2+C 2CO
（2）炉料的蒸发、挥发、及分解
3、炼铁的物理化学过程
①水分的蒸发和结晶水的分解
105℃以上，吸附水（游离水）可蒸发，对高炉无害。
200℃开始，褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）分解，400～500℃分 解速度最大。
绝大多数金属元素（除Au、Ag、Pt外）都以氧化物、 碳化物等化合物的形式存在地壳之中。
因此，要获得各种金属及其合金材料．必须首先通过 各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属 产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成 形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。
金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶 金等。
水溶液电解：应用水溶液电解精炼金属的一种冶金方法。
第一节 冶金工艺概述
熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质 在熔池中进行电解。
第二节 钢铁冶炼
Fe在地壳中的含量为5％左右，在金属中仅次于铝， 除 陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合， 特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存在。
CaCO3=CaO+ CO2 -42520Kcal MgCO3=MgO+CO2 -26470Kcal
破碎和筛分； 选矿：去掉大部分脉石和无用成分，Fe的品位达到 60%或更高（水选、磁选） 烧结：精矿、煤粉、石灰石及水混合，在烧结机或烧 结炉中烧结。煤粉燃烧，产生1000~1100℃的高温，部 分脉石熔融，与石灰石结合成硅酸盐，将精矿粘接在一 起。形成坚固、疏松多孔的烧结矿。 造块：将水润湿的精矿或精矿和溶剂的混合物，在圆 盘或圆筒内滚成直径为10~30mm的球体，再经过干燥焙 烧，形成球团矿。