张廷安_冶金过程适配放大理论与实践——东北大学
冶金过程自动化 教学大纲
冶金过程自动化一、课程说明课程编号：090144Z10课程名称：冶金过程自动化/ Metallurgical Industry Automation课程类别：专业课学时/学分：32/ 2先修课程：传感器与检测技术、运动控制系统/过程控制系统适用专业：自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化、物联网工程、智能科学与技术等教材、教学参考书：1.马竹梧主编.冶金工业自动化.北京：机械工业出版社.2007年；2.刘玉长主编.自动检测和过程控制(第4版).北京：冶金工业出版社.2010年；3.孙一康等编著.冶金过程自动化基础.北京：冶金工业出版社.2006年；4.桂卫华等著.复杂有色冶金生产过程智能建模、控制与优化.北京：科学出版社.2010年。
二、课程设置的目的意义冶金过程自动化课程是为控制类本科（自动化、测控技术与仪器、电气工程及其自动化等）在学习《运动控制系统》或《过程控制系统》等专业课程后，设立的扩展知识体系的专业选修课，课程的设置目的是让学生通过学习这门课程，了解冶金工业自动化的基本知识、体系结构、检测仪表、控制系统及安装调试等，形成对金属采选与冶炼过程控制的专业化认识，为学生从事与冶金工业相关的生产设备和工艺流程设计或科研工作奠定基础，或为进一步学习相关领域的理论或从事相关领域的工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识：掌握冶金工业自动化的基本知识，了解常见冶金过程工艺流程和自动化系统的体系结构，了解常见冶金工业过程比如采选、炼铁、炼钢、轧钢、铝冶炼、铜冶炼过程的检测仪表、自动控制系统、过程自动化、管理自动化以及自动化系统的安装调试与整定，形成工艺流程-体系结构-自动化系统的知识结构。
能力：从面向应用的角度选择冶金工业过程检测仪表、安装调试与整定冶金工业自动化系统；将自动控制理论的基本知识用于解决冶金工业自动化中的各种实际问题，培养解决复杂工程问题的能力；在自动化与冶金工程的交叉知识的讨论中培养创新意识，提高分析、发现、研究和解决问题的能力。
材料与冶金学院教授名录
教授名录（钢铁冶金研究所）杜钢男，1954年生人，教授，钢铁冶金研究所副所长。
主要研究方向：高炉炼铁、冶金过程控制。
承担了国家九五攻关项目“高炉炉缸炉底侵蚀及数学模型”的研究工作，完成或正在进行多项基金项目和横向课题的研究工作。
辽宁省金属学会炼铁分会秘书；全国炼铁情报网东北分网网长。
教授课程《钢铁冶金学》（炼铁部分）、《冶金过程自动控制》、《CAD 基础》。
姜茂发男，1955年生人，教授，博士生导师，东北大学副校长、研究生院院长、钢铁冶金研究所所长。
主要研究方向：洁净钢生产工艺及理论、冶金固体废弃物资源化、稀土功能材料等。
作为项目负责人，主持完成了国家自然科学基金、国家科技攻关、国际合作等省部级以上科研课题30余项，横向科研课题20余项，获得国家及省部级以上教学奖科技奖7项，发表论文150余篇（其中SCI收录15篇，EI收录42篇），申请国家发明专利6项，出版学术专著5部。
中国稀土学会常务理事，全国电热委员会主任委员，全国稀土钢专业委员会副主任委员，教育部高等学校材料科学与工程教学指导委员会委员，教育部高等学校金属材料工程与冶金工程专业教学指导分委员会主任委员，Journal of Ecotechnology Research 杂志编委。
入选辽宁省“百千万人才工程”百人层次，辽宁省普通高等学校中青年学术带头人，沈阳市优秀专家。
获得辽宁省五四奖章，享受国务院政府特殊津贴。
教授课程《钢铁冶金特论》、《钢铁冶金可持续发展理论与对策》、《洁净钢生产工艺及理论》、《冶金工程概论》等。
姜周华男，1963年生人，教授，博士生导师，钢铁冶金研究所副所长，特殊钢先进冶金工艺与装备教育部工程研究中心主任。
主要研究方向：特殊钢冶金与材料学。
共主持完成70多项科研项目。
发表学术论文150余篇，被SCI和EI收录26篇，出版教材１部，学术著作2部。
获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步奖8项，其中一等奖3项，是中国首位获“IEC1906”国际大奖的专家。
多热源内热式镁冶炼炉内温度分布规律模拟与实验研究
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学位论文作者签名�孑乜捅毳日期�
学位论文知识产权声明书
本人完全了解学校有关保护知识产权的规定�即�研究生在校攻读学位期间 论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索�可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。同时本人保证�毕业后结合学位论文研究课 题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。
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通过对真空硅热还原氧化镁的热力学分析以及新型内热式多热源真空冶炼炉温度场的传热分析确定真空硅热还原氧化镁的热力学参数和建立温度场导热的数学模型采用有限元法对冶炼炉温度场进行离散化处理建立温度场的几何模型确定相关的物性参数用ansys软件对温度场进行数值模拟通过数值模拟以及实验结果分析新型冶炼炉温度场的分布与叠加规律以及传热传质规律获得热场叠加区优化有益传热及传质的途径为新工艺提供理论指导
利用工程模拟软件������模拟对比了传统皮江法还原罐内温度分布和新型内热 式多热源冶炼炉内温度规分布规律。模拟研究了内热式单热源、双热源和三热源时炉内 温度分布规律。模拟证实�新工艺与传统工艺相比具有�还原时间短�炉内温度场均匀� 能耗低�还原效率高等优点�炉内热源数目增多�炉体尺寸增大�装料量增加�单炉产
厚德求实 拓新践行——记东北大学材料与冶金学院院长张廷安教授
厚德求实拓新践行——记东北大学材料与冶金学院院长张廷安教授李明明【摘要】勇做领头雁拓新践行力促我国冶金业发展近年来，张廷安作为学术带头人带领团队以我国复杂难处理有色金属共生矿的生态化利用为目标开展了一系列创新性研究，并在相关领域的核心装备方面取得了突破性进展。
【期刊名称】《科学中国人》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】2页(P74-75)【关键词】冶金业;东北大学;院长;学院;材料;生态化利用;学术带头人;有色金属【作者】李明明【作者单位】《科学中国人》编辑部【正文语种】中文【中图分类】F426.3专家简介：张廷安，教授，博士生导师，现任东北大学材料与冶金学院院长、有色金属冶金过程技术教育部工程研究中心主任、多金属共生矿生态利用教育部重点实验室副主任、中国有色金属学会常务理事等；《东北大学学报（自然科学版）》编委、《材料与冶金学报》副主编等。
主要研究方向为以有色金属资源开发利用为背景的物质转化过程中的多相反应动力学及其反应机理，自蔓延冶金，高压湿法冶金，冶金反应器的分析、优化与控制，含铝资源利用工程。
多年来，先后主持完成973项目、国家863重大项目、十二五支撑计划、国家自然科学基金等15项；先后获得冶金部科技进步二等奖、广西科技进步二等奖等20余项。
近年来在国内外学术期刊发表学术论文150余篇，其中SCI、EI收录100多篇次；2005年以来申请国家发明专利27项，已授权16项；专著4部。
近年来，张廷安作为学术带头人带领团队以我国复杂难处理有色金属共生矿的生态化利用为目标开展了一系列创新性研究，并在相关领域的核心装备方面取得了突破性进展。
一、高压湿法清洁冶金针对我国中低品位铝土矿、赤泥、钒渣等资源特点，以实现其资源生态化综合利用为目的，张廷安为核心的特殊冶金创新团队开发的“以钛白废酸为原料的钒渣无焙烧直接提钒清洁生产新工艺”已被列入科技部社发司十二五规划项目，并与四川卓越钒钛有限公司达成了中试试验合作意向。
东北大学钢铁冶金学炼钢学PPT课件
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炼 钢 方 法（9）
• 我 国 首 先 在 1972-1973 年 在 沈阳第一炼钢厂成功开发了全 氧侧吹转炉炼钢工艺。并在唐 钢等企业推广应用。
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总之，炼钢技术经过200 多年的发展，技术水平、自动 化程度得到了很大的提高，21 世纪炼钢技术会面临更大的挑 战，相信会有不断的新技术涌 现。
• 如果钢中的氧含量较高，FeS与FeO形成的共 晶体熔点更低（940℃），更加剧了钢的“热 脆”现象的发生。
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• 锰可在钢凝固范围内生成MnS和少量的FeS，纯MnS的熔点为1610℃，共晶 体FeS-MnS（占93.5%）的熔点为1164℃，它们能有效的防止钢热加工过 程的“热脆”。
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• 钢中加入适量的铝，可生成稳定的AlN，能 够压抑Fe4N生成和析出，不仅改善钢的时效 性，还可以阻止奥氏体晶粒的长大。氮可以 作为合金元素起到细化晶粒的作用.在冶炼铬 钢，镍铬系钢或铬锰系等高合金钢时，加入 适量的氮，能够改善塑性和高温加工性能。
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钢中的夹杂
总之，钢材仍将是21世纪用途最广 的结构材料和最主要功能材料。
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炼 钢 方 法（1）
• 最早出现的炼钢方法是1740年出现的坩埚法，它是将生铁和废铁装入由石 墨和粘土制成的坩埚内，用火焰加热熔化炉料，之后将熔化的炉料浇成钢锭。 此法几乎无杂质元素的氧化反应。
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炼 钢 方 法（2）
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• 钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影 响体现出双重性。氮含量高的钢种长时间放置，将 会变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。原因 是钢中氮化物的析出速度很慢，逐渐改变着钢的性 能。低碳钢产生的脆性比磷还严重。
硫化锌氧压浸出过程的φ-pH图
硫化锌氧压浸出过程的φ-pH图牟望重;张廷安;吕国志;古岩;豆志河【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2010(020)008【摘要】通过热力学计算,得到ZnS-H2O系各物质高温条件下的GΘ值、φΘ值或pHΘ值以及各反应对应的电位表达式,分别绘制出不同离子活度、不同氧分压条件下的φ-pH图.由φ-pH图可以看出,随着离子活度的增大,S与Zn2+稳定区逐渐增大,但构成稳定区各反应的pH值上下限范围逐渐减小;随着氧分压的增大,水的稳定区逐渐增大.对ZnS进行了氧压浸出实验研究,采用全谱直读等离子光谱仪(ICP)、XRD和XRF等方法对浸出液和浸出渣进行分析、表征.结果表明:当初始酸浓度为15%、氧分压为1.1 MPa、浸出温度为160 ℃、液固比为8:1、浸出时间为90 min、搅拌速度480 r/min时,锌的浸出率为98.86%,硫的转化率为81.33%.实际结果与根据φ-pH图理论计算结果吻合.【总页数】9页(P1636-1644)【作者】牟望重;张廷安;吕国志;古岩;豆志河【作者单位】东北大学,材料与冶金学院,沈阳,110819;东北大学,多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室,沈阳,110819;东北大学,材料与冶金学院,沈阳,110819;东北大学,多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室,沈阳,110819;东北大学,材料与冶金学院,沈阳,110819;东北大学,多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室,沈阳,110819;东北大学,材料与冶金学院,沈阳,110819;东北大学,多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室,沈阳,110819;东北大学,材料与冶金学院,沈阳,110819;东北大学,多金属共生矿生态化利用教育部重点实验室,沈阳,110819【正文语种】中文【中图分类】TF803.21【相关文献】1.硫化锌加压浸出过程的电位-pH图 [J], 古岩;张廷安;吕国志;牟望重;豆志河2.硫化锌精矿氧压浸出过程中的沉铁机理 [J], 陈龙义3.硫化锌精矿氧压浸出过程硫的酸化研究 [J], 刘野平; 胡东风; 周东风4.复杂高铅低铁硫化锌精矿氧压浸出 [J], 孙朴;邓志敢;魏昶;杨源;朱应旭;李兴彬;李旻廷5.复杂高铅低铁硫化锌精矿氧压浸出 [J], 孙朴;邓志敢;魏昶;杨源;朱应旭;李兴彬;李旻廷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《冶金工程概论》课程大纲
东北大学本科课程教学大纲课程名称：冶金工程概论开课单位：材料与冶金学院制订时间：2004年3月修订时间：2013年3月《冶金工程概论》课程教学大纲一.课程基本信息二.内容结构基于《冶金工程概论》课程性质，依照东北大学冶金人才培养目标，设计《冶金工程概论》课程内容，共6章、24学时（其中2学时“职业发展规划”内容，此处未列入），具体分配如下：第一章走进冶金行业（4学时），介绍冶金行业的特点及培养冶金人才知识结构，介绍钢铁生产的现状、最新前沿研究及热点问题，介绍冶金史、历史重要人物及事件。
本章的主要内容结构为：1.1 冶金专业的选择与设置1.1.1我们为什么选择冶金专业1.1.2 为何设置冶金专业1.1.3 合格的冶金工程师是什么样1.2 怎样走进冶金领域1.2.1 我们怎样走进冶金领域1.2.2 在冶金领域我们应该做什么1.3 学习冶金的任务及目的1.4 冶金史1.4.1 冶金工艺的发展历史：过去、现在、将来1.4.2 我国古代和当代钢铁冶金的地位第二章钢铁冶金概述（5学时），介绍钢铁冶炼的基本原理、工艺流程、主要设备及新一代钢铁冶金流程。
本章的主要内容结构为：2.1 钢铁冶金流程概述2.1.1 高炉炼铁-转炉炼钢流程2.1.2 废钢电炉炼钢流程2.1.3 非高炉-电炉炼钢流程2.2 高炉炼铁2.2.1 高炉炼铁基本任务2.2.2 高炉炼铁系统2.2.3 高炉内的主要物理化学过程2.3 铁水预处理2.3.1 铁水预处理基本任务2.3.2 铁水预处理设备及处理剂2.4 转炉炼钢2.4.1 转炉炼钢基本任务2.4.2 转炉内的主要物理化学过程2.5 电炉炼钢2.5.1 电炉炼钢基本任务2.5.2 电炉内的主要物理化学过程2.6 炉外精炼2.6.1 炉外精炼基本任务2.6.2 炉外精炼方式及设备2.7 连铸2.7.1 连铸基本任务2.7.2 连铸设备2.8 新一代钢铁冶金流程2.8.1 什么是冶金流程工程学2.8.2 新一代钢铁厂设计理念及方法2.9 非高炉炼铁工艺2.9.1 开发非高炉炼铁工艺的必要性（驱动力）2.9.2 直接还原工艺的分类2.9.3 我国非高炉炼铁的发展前景第三章有色冶金概述（4学时），介绍有色冶金工业发展历程及成就，介绍铝、铜、锌、稀土等冶炼原理、主要设备、工艺特点等。
“双一流”背景下高校特色学科资源数据库建设实践与思考--以东北
慝刊
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数据 处理
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推广
图1重点学科特色资源数据库建设工作流程
图书馆学刊 2019年第3期
TUSHUGUANXUEKAN NO.3,2019
笔者以CNKI（中国知网）中国学术期刊全文数 据库为检索源，以冶金数据库、冶金库为主题，时间 确认为默认范围,检索到相关学术论文43篇。通过 文献查阅发现，我国在上世纪80年代开始建设冶金 类数据库，主要研究成果有:北京科技大学根据冶 金热力学数据建立冶金热力学数据库臼;特殊钢情 报网以提高特钢冶金情报检索手段为目标建立特 殊钢冶金文献数据库叫欧洲粉末冶金协会、日本粉
图KAN NO.3,2019
•信息组织•
W淤背訂翩艳詡资源齡库蹿跣与思考
——以东北大学图书馆“冶金科学与技术文献数据库建设”为例
姜宇飞 刘一伟 刘 畅 张廷安
（东北大学图书馆，辽亍沈阳110819）
［摘要］建设特色学科资源数据库是高校图书馆有效开展学科服务、提升高校在特色学科研究 领域影响力的重要途径。当前，在推进世界一流大学和一流学科建设的背景下，建设特色学科资源 数据库对于开展知识服务、助力学科建设尤为重要。以东北大学图书馆“冶金科学与技术文献数据 库”为例，系统梳理了特色学科资源数据库在建设过程中文献收集 、数据库平台建设等阶段的实践情 况，总结了文献收集、宣传推广等方面的经验，并对下一阶段工作进行思考和展望。
*本文系2016年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目、高校图书馆特色资源库建设专项项目“冶金科学与技术文 献数据库建设”研究成果。
冶金技术专业技能大师工作室建设方案
冶金技术专业技能大师工作室建设方案一、建设背景与建设基础（一）所依托单位情况冶金技术专业技能大师工作室所依托的单位为云南锡业职业技术学院（以下简称云锡职院）及云南锡业股份有限公司铜业分公司。
云锡职院于2007年3月经云南省人民政府批准成立，学院地处世界著名锡都—云南省红河州个旧市。
学院隶属于云南锡业集团（控股）有限责任公司，是一所企业举办，紧紧围绕有色金属行业、企业和地方经济社会发展对人才的需求，以资源开发与测绘类专业为龙头，以材料与能源、制造和土建类专业为重点，以培养高素质技能型人才为目标的全日制高等职业技术学院。
学院占地634.21亩，教学、行政用房6.75万平方米，学生宿舍3.73万平方米，运动场地2.7万平方米，实验实训场地5.1万平方米，固定资产总值2.07亿元，教学仪器设备总值1750.92万元，图书馆藏书18.64万册。
学院设有国土资源工程系、材料冶金化工系、机电工程系、基础科学部、思想政治理论课教研部等教学单位。
学院现有教职工167人，专任教师96人，专任教师中具有硕士研究生学历的12人，占12.5%，具有副高级以上职称的36人，占37.5%，有高级技师1人，技师5人。
同时，聘请了客座教授20人，建立了由云锡控股公司工程技术人员、能工巧匠组成的200余人的兼职教师队伍。
学院下辖云锡集团人才培训中心、云锡党校、云锡高级技工学校，集高、中等职业教育、成人教育、企业员工培训为一体。
学院内设有云南省第72职业技能鉴定所、有色金属行业特有工种职业技能鉴定20号站、云锡集团安全生产技术教育培训中心。
学院现为中国有色金属职业培训协会副理事长单位、中国国企办高职教育协会理事单位、全国有色金属职业教育教学指导委员会矿山类专业教学指导委员会主任委员单位、云南冶金矿业职教集团副理事长单位，并建设有国家级郑莲英浮游选矿工技能大师工作室，是云南省十大高技能人才培养基地之一，是现代技师的摇篮。
学院自成立以来，充分发挥企业办学的优势和特色，紧紧依托云锡控股公司先进的技术和装备、丰富的人力资源，以提高质量为核心，以校企融合、工学结合为切入点，根据有色金属生产企业人才需求及主要生产过程特点，积极推进以人才培养模式改革为核心的专业建设、课程建设和实习实训基地建设，不断加强师资队伍建设，建立健全教学质量监控体系，增强社会服务能力，取得了显著的办学成果。
冶金学考试重点东北大学
冶金学考试重点东北大学铁第1章现代高炉炼铁工艺习题一、名词解释1、有效容积利用系数？答：每昼夜每立方米高炉生产的生铁量，P/t.d。
焦比？答：生产1吨生铁所消耗的干焦炭重量。
燃料比？答：每吨生铁耗用各种入炉燃料之总和。
K燃＝(焦炭+煤粉+重油+…)。
综合焦比？答：喷吹燃料按对置换比折算为相应的干焦(K`)与实际耗用的焦炭量(焦比K)之和称为综合焦比(K综)。
矿石焙烧？答：焙烧是在适当的气氛中，使铁矿石加热到低于其熔点的温度，在固态下发生的物理化学过程。
主要的焙烧方法？答：焙烧的方法有：氧化焙烧、还原焙烧和氯化焙烧。
选矿？答：选矿是依据矿石的性质，采用适当的方法，把有用矿物和脉石机械地分开，从而使有用矿物富集的过程。
精选铁矿石的主要选矿方法？答：（1）重选；（2）磁选；（3）浮选。
焦炭负荷？答：每批炉料中铁、锰矿石的总重量与焦炭重量之比，高炉一代寿命（炉龄）？答：（1）指从高炉点火开炉到停炉大修，或高炉相邻两次大修之间的冶炼时间；（2）每m3炉容在一代炉龄期内的累计产铁量。
三、简答题1、高炉炼铁生产流程及附属系统？答：高炉炼铁生产除了高炉本体以外，还包括有原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统、煤气处理系统。
2、高炉内型及有效容积？答：高炉内型从下往上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五个部分，五部分容积总和为高炉的有效容积。
根据物料存在形态的不同，高炉分为几个区域？答：可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区、渣铁聚集区。
生铁的种类？答：生铁可分为炼钢生铁、铸造生铁、铁合金三种。
天然铁矿石的分类？答：天然铁矿石按其主要矿物分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。
褐铁矿的化学成分及含铁量？答：褐铁矿的化学成分是nFe2O3·mH2O，含铁量55～66%。
铁矿石的焙烧主要有几种方法？答：铁矿石的焙烧主要有氧化焙烧和还原焙烧。
焦炭在高炉冶炼过程中具有的作用？答：焦炭在高炉冶炼过程中具有(1)燃料，燃烧后发热，产生冶炼所需热量。
E03.相分离冶金与材料
单元 E03-4：7 月 14 日下午 主持人：李光强，刘源 地点：会议中心 2E01（VIP）
13:30-13:55 E03-30(Invited) Ti-Al-Mg(Ca)脱氧钢中的夹杂物与析出物及钢的微观组织
特性 李光强 1,2，刘昱 1，郑万 1，万响亮 1 1.武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室 2.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点 实验室
11:45-12:00 E03-28 Al-5Ti-1B 中间合金制备过程中第二相粒子沉淀析出行为及 熔体保温过程中组织演化行为研究 张丽丽，江鸿翔，赵九洲，何杰 中国科学院金属研究所
12:00-12:15 E03-29 冷却速度对激光熔覆 Cu-Fe 偏晶合金液相分离特征与耐蚀 性能的影响 谢敏，周圣丰 天津工业大学
09:45-10:00 E03-23 宽厚板连铸坯凝固末端重压下组织演变与动态再结晶动力 学研究 祭程，杨琦，朱苗勇 东北大学
10:00-10:15 E03-24 增氮析氮去除夹杂物水模型实验研究 俞赛健，刘建华，张杰，邓振强，申耀祖 北京科技大学
10:15-10:30 茶歇
主持人：王03-31(Invited) The Plastic Deformation mechanism of Phase-Separated Metallic Glas 王丽，L. J. Jia，Y. Y. Wang，K. K. Song 山东大学（威海）
冶金实验报告模板范文(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解冶金实验的基本原理和方法。
2. 掌握金属熔炼、提纯和合金制备的基本技能。
3. 分析实验结果，提高实验数据分析能力。
二、实验原理（在此处简要介绍实验涉及的冶金原理，如金属熔炼、提纯、合金制备等。
）三、实验材料与设备1. 实验材料：金属原料、助熔剂、合金元素等。
2. 实验设备：熔炼炉、提纯装置、合金熔炼装置、分析仪器等。
四、实验步骤1. 金属熔炼- 将金属原料放入熔炼炉中。
- 加热至熔点，加入助熔剂。
- 控制温度和时间，使金属熔化。
2. 提纯- 将熔融金属倒入提纯装置中。
- 通过化学反应或物理方法去除杂质。
- 获得纯净金属。
3. 合金制备- 将纯净金属与其他合金元素混合。
- 在合金熔炼装置中加热熔化。
- 控制温度和时间，形成合金。
五、实验数据记录1. 金属原料的成分及含量。
2. 熔炼炉的温度和时间。
3. 提纯装置的化学反应或物理参数。
4. 合金熔炼装置的温度和时间。
5. 合金成分及含量。
六、实验结果与分析1. 金属熔炼- 记录熔炼过程中金属的熔化情况。
- 分析熔炼过程中可能出现的异常现象及原因。
2. 提纯- 分析提纯过程中化学反应或物理参数的变化。
- 评估提纯效果，计算去除杂质的百分比。
3. 合金制备- 记录合金熔炼过程中的温度和时间。
- 分析合金成分及含量，评估合金性能。
七、实验结论1. 总结实验过程中发现的问题及解决方法。
2. 总结实验结果，评估实验的成功与否。
3. 提出改进实验方法和设备建议。
八、实验反思1. 反思实验过程中存在的不足，如操作不规范、数据分析不准确等。
2. 提出改进实验操作的措施。
3. 总结实验经验，为今后类似实验提供参考。
九、参考文献（列出实验过程中参考的文献资料。
）十、附录1. 实验数据表格。
2. 实验照片或图表。
3. 实验设备清单。
请注意：以上仅为冶金实验报告模板范文，具体内容需根据实际实验情况进行调整。
实验报告应包括实验目的、原理、材料、设备、步骤、数据记录、结果与分析、结论、反思、参考文献和附录等内容，以确保报告的完整性和准确性。
承上启下的新一代冶金人——记东北大学材料与冶金学院院长张廷安
承上启下的新一代冶金人——记东北大学材料与冶金学院院长张廷安佟丽仲;苏艳丽【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】6页(P22-27)【作者】佟丽仲;苏艳丽【作者单位】【正文语种】中文当前，我国正在努力建设成为创新型国家，“创新”已成为这个时代转型的最强音，但是我国企业创新能力依然薄弱，离建设以企业为主体的技术创新体系的国家目标还有很大差距，其中的关键在于人才，各类高校有责任加强产学研合作，帮助企业提升科技创新的意识和能力。
东北大学材料与冶金学院，在张廷安院长的率领下，十分重视加强与地方政府、企事业单位在人才培养、科学研究等方面的交流合作，并致力于为企业和社会发展服务，不断促进产学研相结合。
一方面培养和输送了大批有色冶金领域人才、尤其是具有突出创新能力的高端人才；另一方面向更前沿的科学技术、不断突破和创新，为企业的技术创新提供更源头的技术，为促进有色冶金行业的科技进步不懈努力。
东北大学材料与冶金学院成立于1996年10月，其历史可追溯到1923年东北大学成立之时的矿冶系。
材料与冶金学院是东北大学具有举足轻重地位的一个学院，由原钢铁冶金系、有色金属冶金系、材料科学与工程系、热能工程系、金属压力加工系合并组建而成，是国内第一个集材料、冶金、热能工程、环境科学等现代工业与传统工业科学为一体的二级学院。
张廷安作为国内同类学校中最大的材料与冶金学院的一院之长、学术学科带头人，带领东北大学特殊冶金团队—五四青年文明号创新团队，以我国复杂难处理有色金属共生矿的生态化利用为目标开展了一系列创新性研究，从冶金多相反应工程学角度出发，在高温湿法冶金、高温冶金、冶金反应器三个方向取得了一系列开创性成果，并在相关领域的核心装备方面取得了突破性进展。
被聘为青海省“昆仑学者”特聘教授，享受国务院政府特殊津贴。
同时，积极倡导创建了首届中国高校冶金学院院长论坛，得到国家自然科学基金委大力支持以及国外同行的关注。
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特征
建模迅速，费用低廉
只需计算机计算不同装置内反应效果
可直接计算工业规模反应结果
检验模型准确后,直接计算结果不需预测
排除人为影响，计算结果理想
将人为经验，操作，测量等误差排除
对复杂反应过程计算困难
复杂反应与传递过程，建模困难
14
抛砖引玉—适配理论的提出
u 适配理论的提出 冶金反应的特点：一高三多（对象与环境复杂）
,µ
4. 依据准则，确定反应器几何结构与操作
成比例放大反应器并确定操作参数
11
冶金过程放大的传统方法
相似放大法
特征
相似准数考察了单变量间的关系
简化试验，提高了试验效果
相似理论简化了模型结构的放大设计
放大过程中只需保证模型几何成比例
对物理过程有效，化学过程谨慎
适合流动传热传质过程为特征的过程
几何相似制约了部分准数的相等
采用非几何相似放大方法，但模型复杂
12
冶金过程放大的传统方法
数值计算放大法（CFD）
耦
CFD
不同操作条件
合
流化
体学
不同反应器结构
流反 动应
分过
析程
不同反应器类别
确定放大方案 （反应器类型与 结构，操作条件）
温度分布场 浓度分布场
电场分布
压力分布场
速度分布场
磁场分布 13
冶金过程放大的传统方法
数值计算放大法（CFD）
约1300℃
晚期镁橄 榄石析出
约1200℃
遂安石开始析出； 析晶过程受生长 控制；晶体生长 受年度控制。
常温
温度是影响物相转变，液相黏度，遂安石析出和最终提硼 率的最关键影响因素。
20
适配理论——实践
案例一：富硼渣缓冷过程的放大-温度效应
冷却制度确定
900-1200℃
1500-1200℃： 冷却速率>10℃/min
js
js 0
29
适配理论——实践
案例二：氧化铝种分槽的放大-临界悬浮转速
CFD检验
Njs=4.8r/min
V=4500m3
流场
浓度场
Ø14m×30m
总功率 底层桨 2层桨 2层桨 2层桨 顶层桨
67.2kw 19.4kw 10.7kw 11.1kw 11.8kw 14.2kw
浓度分布均匀<3% 无死区，无沉槽 功率较低
热量传输 质量传输 动量传输
反应特性 合理简化 数学模型 合理简化 传递特征
A
B A
C
BA C
A
B
B C
C
化学分解过程： A B C
（1）化学反应特性：
rA kC A kC A0 1 xA
（2）传递过程特征：
连续式管式反应器：L/D≈50 理想流动状态：平推流
（3）数学模型：
V 0 ln 1 k 1 xA
32
适配理论——实践
案例三：球形氢氧化镍合成釜的放大-搅拌强度
合成釜冷态模型
搅拌桨 三维粒子测速仪(PIV)
33
适配理论——实践
案例三：球形氢氧化镍合成釜的放大-搅拌强度
冷模试验
PIV测试不同操作条件流场变化和功率消耗等
不
同
0.35
核心思想之二：单一因素原理
1
抛砖引玉—适配理论的提出
5. 反应过程与反应器相结合的方法。通过工艺研究与模拟相结合的方法，
确定反应特征与反应器特征，确定特定阶段的单一矛盾（单一因素）
研究平台
物理模拟 （水模型实验）
相似原理
物性条件：黏度、密度、表 面张力、分子扩散系数；
操作条件：搅拌转速、喷气 量及速度、喷粉量及速度、搅拌 与喷吹方式；
放大装置
工业结果 放大方案
缓冷炉 缓冷槽 台车
以处理500kg富硼渣为例： 槽预热温度：700-900℃ 渣层厚度：0.15m 快冷段环境温度：600-900℃ 保温段环境温度：780-980℃ 燃烧室 保温时间：2h 薄板尺寸：1500mm×900mm×150mm
工业用缓冷炉装置 缓冷炉：2488mm×2065mm×456mm 缓冷槽：1500mm×900mm×150mm
3. 当反应器提供的环境与反应过程所需的环境匹配时，反应的效 果就会得到保证，否者反应效果必然受到影响。反应过程特征必 须与反应器特征相匹配。
核心思想之一：冶金反应特性与反应器特征相匹配！
16
抛砖引玉—适配理论的提出
面对复杂的冶金过程如何确定反应过程与反应 器特征匹配呢？
4. 冶金过程在反应过程的特定阶段，总存在一对矛盾成为该过程 的关键影响因素，控制着整体反应过程。单一因素原理
24
适配理论——实践
《冶金物理化学研究方法》（第三版） 2
适配理论——实践
案例二：氧化铝种分槽的放大-临界悬浮转速
发生的反应：xAl(OH )3(晶种) Al(OH )4 ( x 1) Al(OH )3 OH
化学过程：促进晶种 与溶液均匀混合，强
搅 拌 的
物理过程： 防止沉槽；
化传质过程；加快铝 作
相似放大法
以相似理论和因次分析为基础的反应器放大方法，又称比例放大。
放大路线：
功率P n
1. 依据相似理论，建立实验室冷态模型 基于几何相似，动力相似和运动相似
2. 推导相似准数，确定准数方程
N=f(n,D,ρ,µ,g), Re, Fr, P=KRexFry
D
3. 利用无因次准数确定放大准则
不同规模反应器内：Re=常数;Ut=常数 ρ
6
冶金过程放大的传统方法
逐级经验放大法
从实验室规模的小试开始，以前一级试验所取得的结果和数据为依据， 经过逐级放大的模型试验研究，直到将冶金过程放大到生产规模。
确定反应器形式 优选操作条件
V=20L
V=40L
不断地优化反应 器形式操作条件
V=60,100,300...L
工业规模 7
冶金过程放大的传统方法
V：反应器体积
9
冶金过程放大的传统方法
数学模型法
特征
过程放大准确，不存在放大效应
过程动态规律不受反应器几何尺寸限制
复杂过程的数学模型建立的困难性
复杂过程的化学特性和传输过程不清晰
需保证过程的合理简化的等效性
复杂过程的等效简化依赖个人经验
数学模型有一定的限制范围
不同流动传热传质均需不同的数学模型
1
冶金过程放大的传统方法
防止底部积料；
酸钠溶液分解；促进 用
防止结疤。
氢氧化铝晶体长大。
存在问题： 搅拌过慢易造成沉槽； 搅拌过快Al(OH)3易 破碎和腐蚀,不利于 砂状氧化铝的生产。
大型平底机械搅拌分解槽示意图 放大过程中要保证适宜的搅拌速度：临界悬浮转速
26
适配理论——实践
案例二：氧化铝种分槽的放大-临界悬浮转速
实验用水模型装置 PC6D型颗粒浓度测量仪
一高：高温 冶金冶炼过程多发生在1000℃以上的高温环境中； 三多：多相 反应多发生在气-液,气-固,液-固,液-液,气液固界面上；
多组分 反应物成分复杂，物相转换复杂，且伴随副反应； 多种传递方式并存 反应过程质量，能量，热量传递并存
逐级经验放大法 相似放大法
数学模型法
多级放大 费时费力 放大准则不可靠
冶金过程适配放大理论与实践
报告人：东北大学 张廷安
2017/09/20 湖南•长沙
1
冶金过程放大背景
主要内容
1. 冶金过程放大背景 2. 冶金过程放大的传统方法 3. 抛砖引玉——适配理论的提出 4. 适配理论——实践
2
冶金过程放大背景
冶金反应工程学—“反应器的科学”——冶金过程放大与优化
冶金过程放大，即金属的提取生产从实验室规模放大到工业规模，是金 属产品采取规模化生产、实现产业化不可或缺的开发过程。随着经济全 球化，国际竞争加剧，许多产品必须实现规模化生产才有利润空 间， 因而冶金过程放大显得尤为重要。
逐级经验放大法
特征
未深入研究过程的内在规律
只综合考虑输入变量和输出结果的关系
强烈依赖个人经验
并非科学合理地选择放大的步骤
费用昂贵，周期长
通常经历不断的反复实验对设备放大
放大结果难以外推
试验结果非线性或在一定范围内呈线性
8
冶金过程放大的传统方法
数学模型法
热力学方程 动力学方程
一组代数方 程或偏微分
方程
1200℃：保温2h 1200℃以下：
冷却速率<3℃/min 21
适配理论——实践
案例一：富硼渣缓冷过程的放大-温度效应
反应器特征
为实现>10℃/min的冷却速率，引入“薄材原理”
环境温度
富硼渣
关键参数的确定： Bi= αδ / λ 表征内部导热热阻/内部放热热阻 Fo=ατ/δ2 表征物体内部温度传播深度/特征 尺寸 1. 冷却时间： 温度变化：1500-1200℃；冷却速率>10℃/min 冷却时间30min
放大效应
相同操作条件
150r/min 浸出率85% 物料
过程放大
150r/min 浸出率75%
多釜并行
产物
不同反应结果
对于冶金工艺过程，寻求一种基于实验室研究数据，尽可能减少中试过程
且削弱放大效应的科学可靠的高倍数放大方法，有一定研究意义与应用价
值。
5
冶金过程放大的传统方法
基于冶金过程的认知程度，冶金过程放大的方法可分为： 逐级经验放大法 数学模型法 相似放大法 数值计算放大法
缓冷炉 要求保温
缓冷槽 要求导热好
22