冶金概论3
3.1 炼钢的基本任务
四脱：C、S、P、O；
二去：气体、夹杂；
二调整：温度、成分。
浇注。
3.2 炼钢炉渣的作用
通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属中各元素的氧化和还原过程；向钢中输送氧以氧化各种杂质；吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（H、N）。其它作用。如：稳定电弧，保护渣。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
3.3 炼钢炉渣的来源及其组成
炼钢炉渣的来源：加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬；炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物；废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带入的脉石。炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并含有少量硫化物和氟化物。
炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
3.4 炼钢炉渣的主要性质
碱度：R＝1.3～1.5，低碱度渣；R＝1.8～2.0，中碱度渣；R≥2.5，高碱度渣；
氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以渣中氧化铁（％∑FeO）含量来表示。把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和全铁法。全铁法较合理。炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的影响。
3.5 炼钢过程的基本反应
炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式：直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）；向熔池中加入富铁矿；炉气中的氧传入熔池。
铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化和间接氧化。
直接氧化方式：
直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化反应。
当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量的铁原子存在，但根据元素的氧化次序[Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化。反应可写为：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝[Si]+｛O2}=（SiO2）[Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO）在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接氧化。
间接氧化方式
吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧[O]。炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的[O]再与元素发生间接氧化。
其反应为：｛O2｝+Fe=(FeO)
(FeO)=Fe+［O］
如：2［O］+[Si]=(SiO2)
或2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)
在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。
炼钢熔池中元素的氧化次序
溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化来判断。
在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该元素被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量氧化。
铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能变化与温度的关系绘制成图。
脱碳反应
炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。
在高温下[C]主要氧化成为CO。 C 与氧的反应有：在渣-金界面上：
［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe［C］+［O］=｛CO｝
在气-金界面上：［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝
脱碳反应的作用：脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外，其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳反应给炼钢带来独特的作用。
促进熔池成分﹑温度均匀；提高化学反应速度；降低钢液中的气体含量和夹杂物数量：造成喷溅和溢出：
硅的氧化：
硅的直接氧化和间接氧化反应式
在气-金界面上［Si］+O2=（SiO2）
在渣-金界面上［Si］+2［O］=（SiO2）［Si］+2（FeO）=（SiO2）+2Fe
硅的氧化对炼钢的影响
[Si]氧化产生大量的化学热，是转炉炼钢的主要热量来源之一，它可使吹炼初期熔池温度能够较快升高，有利于转炉废钢加入量增加和初期渣熔化成渣。
[Si]氧化反应产物SiO2是酸性很强的氧化物，它影响到炼钢的炉渣碱度和石灰加入量。炉渣中的SiO2易侵蚀碱性炉衬，降低炼钢炉的炉龄。
锰的氧化与还原
铁液中的锰反应,形成在高温下是稳定的MnO。[Mn]的氧化反应式为：
在气-金界面上［Mn］+1/2O2=（MnO）
在渣-金界面上［Mn］+［O］=（MnO）［Mn］+（FeO）=（MnO）+Fe
[Mn]氧化还原对炼钢的影响
[Mn]氧化产生的化学热是转炉炼钢的热源之一。[Mn]氧化产物MnO为碱性氧化物，在冶炼初期MnO与CaO﹑SiO2﹑FeO等形成多元系炉渣，MnO具有降低炉渣熔化性温度，帮助化渣的作用。在碱性法炼钢中，MnO的还原有利于提高钢水中的残余锰量，钢中锰可提高钢的品质，降低钢的脆性，对钢有强化作用。
脱磷反应
氧化脱磷：在炼钢温度下，气化脱磷反应是不能进行的。由于Fe优先于[P]氧化，通过直接氧化反应的气化脱磷也是难以进行的。通过加入石灰造碱性渣可以将铁液中的磷脱出到炉渣中。这是由于P2O5时是酸性氧化物，遇到碱性氧化物如CaO能生成稳定的化合物而进入炉渣。
脱磷反应式
用碱性炉渣进行脱磷的反应为：
在渣-金界面3(CaO)+2[P]+5[O]=(3CaO·P2O5)
3(CaO)+2[P]+5(FeO)=(3CaO·P2O5)+5Fe
在渣-金-气界面3(CaO)+2[P]+5/2O2=(3CaO·P2O5)
脱硫反应
反应热力学
炉渣分子理论认为，脱硫反应为：［S］+（CaO）=（CaS）+［O］
分子理论解释不了纯FeO渣也能脱硫的现象，故炉渣离子理论认为，脱硫反应属于
电化学反应：［S］+（O2-）=（S2-）+［O］
气化脱硫
气化脱硫主要通过炉渣中硫的气化来实现，即：(S2-)+3/2{O2}={SO2}+(O2-)或写为：
6(Fe3+)+(S2-)+2(O2-)=6(Fe2+)+{SO2} 6(Fe2+)+3/2O2=6(Fe3+)+3(O2-)
两个反应式表明，渣中的铁离子充当气化脱硫所需氧的媒介。需要明确的是，气化脱硫是以炉渣脱硫为基础的，首先硫从金属液被脱除到炉渣中，然后炉渣中的硫再被气化脱除进入炉气中。在转炉炼钢中，有约三分之一的硫是以气化脱硫的方式去除的。
钢的脱氧
脱氧是向炼钢熔池或钢水中加入脱氧剂，脱氧元素与氧反应，生成的脱氧产物或进入渣中或成为气相排出。脱氧剂应具有脱氧元素与氧的亲和力大、脱氧产物易排除、成本低和来源广等的特点。根据脱氧反应发生的地点不同，脱氧方法分为沉淀脱氧﹑扩散脱氧和真空脱氧。
沉淀脱氧
又叫直接脱氧。把块状脱氧剂加入到钢液中，脱氧元素在钢液内部与钢中氧直接反应，生成的脱氧产物上浮进入渣中的脱氧方法称为沉淀脱氧。
出钢时向钢包中加入硅铁﹑锰铁﹑铝铁或铝块脱氧就是沉淀脱氧。
这种脱氧方法由于脱氧反应在钢液内部进行，脱氧速度快。但生成的脱氧产物有可能难以完全上浮而成为钢中非金属夹杂。
扩散脱氧
又叫间接脱氧。它是将粉状的脱氧剂如C粉﹑Fe-Si粉﹑CaSi粉﹑Al粉加到炉渣中，降
低炉渣中的氧含量，使钢液中的氧向炉渣中扩散，从而达到降低钢液中氧含量的一种脱氧方法。在电炉炼钢的还原期和炉外精炼过程向渣中加入粉状脱氧剂进行脱氧操作就是扩散脱氧。
其特点是：由于脱氧反应在渣中进行，钢液中的氧需要向渣中转移，故脱氧速度慢，脱氧时间长。但脱氧产物在渣相内形成，不在钢中生成非金属夹杂物。
真空脱氧
是利用降低系统的压力来降低钢液中氧含量的脱氧方法。它只适用于脱氧产物为气体的脱氧反应如[C]-[O]反应。这种脱氧方法常用于炉外精炼中，如RH真空处理﹑V AD﹑VD等精炼方法都可实现钢液的真空脱氧。真空脱氧因脱氧产物为气体，易于排除，不会对钢造成非金属夹杂的污染，故这种脱氧方法的钢液洁净度高。但需要有专门的真空设备。
元素的脱氧能力
元素的脱氧能力可用同一条件下与相同含量的脱氧元素相平衡的残余氧量来表示。
常用的脱氧元素有Mn﹑Si﹑Al,而Mn﹑Si常以Fe-Mn﹑Fe-Si铁合金的形式作为脱氧剂来使用。
Al的脱氧能力最大，Si的脱氧能力次之，常用于终脱氧和镇静钢脱氧。Mn的脱氧能力最小，常用于预脱氧和沸腾钢脱氧。
脱氧产物的特性
Mn的脱氧产物为MnO，属于碱性氧化物，与酸性氧化物如SiO2相遇时，可以结合成复合的氧化物，使MnO的活度降低，从而提高了Mn的脱氧能力。由于Si的脱氧产物为SiO2，
属于酸性氧化物，易与碱性氧化物结合成硅酸盐之类的复杂氧化物，使SiO2的活度降低，使Si的脱氧能力增加。Al的脱氧产物Al2O3是中性氧化物，它既可与酸性氧化物结合也可与碱性氧化物相结合，因此，不论是与碱性氧化物还是与酸性氧化物相遇，均可降低Al2O3的活度，从而使Al的脱氧能力提高。正因为脱氧产物具有这样的特性，所以，对氧含量要求严格的钢常采用复合脱氧剂来进行脱氧。
脱气
钢中气体（H、N）的来源：
金属料如废钢和铁合金中含有的一定量的氢和氮。潮湿的造渣剂，加入炉内后分解，也使钢中气体增加。耐火材料用粘结剂含有8%～9%的氢。暴露在空气中的钢液，会从空气中吸收氢和氮。如果炼钢采用的氧气不纯，也能造成钢的增氮。气体的溶解反应为：?{H2}=[H]?{N2}=[N]
降低钢中气体的措施
提高炼钢原材料质量。如使用含气体量低的废钢和铁合金；对含水分的原材料进行烘烤干燥，采用高纯度的氧气等。尽量降低出钢温度，减小气体在钢中的溶解度。在冶炼过程，应充分利用脱碳反应产生的溶池沸腾来降低钢水中的气体含量。用炉外精炼技术，降低钢水中的气体含量。如采用钢包吹氩搅拌，真空精炼脱气，微气泡脱气等方法对钢水进行脱气处理。采用保护浇注技术，防止钢水从大气中吸收气体。
去除钢中夹杂物
钢中夹杂物的来源钢中存在着硫﹑磷﹑氧﹑氮等杂质元素，这些元素与钢中的合金元素如硅﹑锰﹑铝﹑钛﹑钒等形成非金属化合物，如氧化物﹑硫化物﹑氮化物等。钢中的这些非金属化合物，统称为非金属夹杂物，也称为内生夹杂。在炼钢过程中，钢水与炉渣和炉衬接触，炉渣炉衬中的化合物被卷入到钢水中，也会造成非金属夹杂物，也称为外来夹杂。
钢中夹杂物的分类
按夹杂物的化学成分分：氧化物夹杂；硫化物夹杂；氮化物夹杂。
按加工变形后夹杂物的形态分：塑性夹杂；脆性夹杂；半塑性夹杂。
按夹杂物的来源分：内生夹杂和外来夹杂。
降低钢中夹杂物的措施
在冶炼中采取各种手段降低钢中杂质元素[O]﹑[S]﹑[N]﹑[P]等的含量，提高钢的洁净度，从根本上减少内生夹杂物。
提高耐火材料质量，提高其抗冲击和耐侵蚀的能力，减少外来夹杂物数量。
采用合理的脱氧制度，使脱氧产物易于聚集上浮，从钢液中排除。
应用钢包冶金如真空脱氧﹑吹Ar搅拌﹑喷粉处理等和中间包冶金如采用堰、坝﹑导流板﹑过滤器﹑湍流控制器等控流装置，去除钢水中的夹杂物。
采取保护浇注技术，防止钢水从周围大气环境中吸收氧﹑氢﹑氮。
冶金概论复习题与答案
1.金属是如何分类的？黑色金属宝库哪些？ 答：有色金属和黑色金属两类。黑色金属包括：铁、铬、锰。 2.简述各种冶金方法及其特点？ 答：（1）火法冶金。它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。整个过程可分为原料准备、冶炼和精炼三个工序。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的。 （2）湿法冶金。它是在常温或低于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，而其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属提取和分离出来的过程。由于绝大部分溶剂为水溶液，故也称水法冶金。该方法包括浸出、分离、富集和提取等工序。 3.钢铁冶炼的任务是什么？ 答：在炼铁炉把铁矿石炼成生铁，再以生铁为原料，用不同方法炼成合格的钢，再铸成钢锭或连铸坯。 4.提取冶金学和物理冶金学？ 答：提取冶金学：是研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的生产过程，由于该过程伴有化学反应，故又称化学冶金。 物理冶金学：是通过成形加工制备有一定性能的金属或合金材料，研究其组成、结构的在联系，以及在各种条件下的变化规律，为有效地使用和发展特 定性能的金属材料服务。它包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属 压力加工等。 （3）电冶金:它是利用电能提取和精炼金属的方法。按电能形式可分为两类： 1) 电热冶金：利用电能转变成热能，在高温下提炼金属，本质上与火 法冶金相同。 2）电化学冶金：用化学反应使金属从含金属的盐类的水溶剂或熔体中 析出，前者成为溶液电解，如铜的电解冶炼，可归入湿法冶金；后者 称为熔盐电解，如电解铝，可列入火法冶金。 5.钢铁与的区别 答：钢和铁最根本的区别是含碳量不同。生铁中含碳量大于2%，钢中含碳量小于2%。钢的综合性能，特别是机械性能（抗拉强度、韧性、塑形）比生铁好得多，因而用途也比生铁广泛的多。 6.为什么要进行选矿？常用对选矿方法有哪几种？ 答：选矿的目的主要是为了提高矿石品位； 常用的方法有:重力选矿法、磁力选矿法、浮游选矿法。 （1）重力选矿法：简称重选，是利用不同密度或粒度的矿粒在选矿介质中具有不同沉 降速度的特性，将在介质中运动的矿粒混合物进行选别，从而达到 使被选矿物与脉石分离的目的。 （2）磁力选矿法：简称磁选法。磁选法是利用矿物和脉石的磁性差异，在不均匀的磁
有色金属冶金概论复习题带答案
《有色冶金概论》复习题 4、铜的冶炼方法及工艺流程 答：有火法和湿法两大类；火法炼铜基本流程包括造锍熔炼、锍的吹炼、粗铜火法精炼或阳极铜电解精炼；湿法炼铜基本流程包括浸出、萃取。反萃、电积。 5、硫化铜精矿造锍熔炼的基本原理及两个过程的主要反应 答：利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去，而金属铜则富集在各种中间产物中，并逐步得到提纯。主要包括两个造渣和造锍两个过程主要反应：2FeS(l)+3O2(g) =2FeO(g)+2SO2(g)；2FeO(g)+SiO2(s)= 2FeO·SiO2(l)；xFeS(l)+yCu2S(l)= yCu2S·xFeS(l) 6、硫化铜精矿造锍熔炼的目的及必须遵循的两个原则 答：（1）造流熔炼的目的：①使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜,同时使炉料中的氧化物和氧化产生的铁氧化物形成炉渣；②使冰铜与炉渣分离。（2）火法炼铜必须遵循两个原则：①必须使炉料有相当数量的硫来形成冰铜；②炉渣含二氧化硅接近饱和，以便冰铜和炉渣不致混溶 7、铜锍（冰铜）的吹炼的任务及实质是什么？ 答：任务是将铜锍（冰铜）吹炼成含铜98.5%-99.5%的粗铜；实质是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去，并除去部分其它杂质：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而Cu2S则部分经过氧化，并与剩下的Cu2S相互反应变成粗铜。 8、铜锍（冰铜）的吹炼过程为分为哪两个两个周期？各周期的主要反应是什么？ 答：造渣期：2FeS+3O2=2FeO+2SO2；2FeO+SiO2= 2FeO·SiO2；相加得总反应为2FeS+3O2+SiO2= 2FeO·SiO2+2SO2。造铜期：2Cu2S+3O2=2CuO+2SO2；Cu2S+2 Cu2O=6Cu+ SO2两式相加得总反应：Cu2S+O2=2Cu+ SO2 9、粗铜火法精炼的目的及原理是什么？粗铜火法精炼分为哪两个过程？ 答：目的：部分除去粗铜中对氧亲和力较大的杂质；为电解精炼提供合乎要求的阳极铜，并浇铸成为表面平整、厚度均匀、致密的阳极板；以保证电解铜的质量和降低电解精炼的成本。每个周期包括加料熔化、氧化、还原和出铜浇铸四个基本阶段。原理：粗铜火法精炼的实质是使其中的杂质氧化成氧化物，并利用氧化物不溶于或极少溶于铜，形成炉渣浮在熔池表面而被除去；或者借助某些杂质在精炼作业温度（1100～1200℃）下，呈气态挥发除去。①氧化过程：铜首先被氧化：4[Cu] + O2 = 2[Cu2O] 生成的氧化亚铜溶于铜液中，在Cu2O与杂质元素接触时便将氧传递给杂质元素：[Cu2O] + [ M’] = 2[Cu] + [M’O]；②还原过程主要还原Cu2O，常用的还原剂有：重油、天然气、液化石油气等。重油还原实际上是氢和一氧化碳对Cu2O的还原：Cu2O + H2 = 2Cu + H2O；Cu2O + CO = 2Cu + CO2 Cu2O + C = 2Cu + CO；4Cu2O + CH4 = 8Cu + CO2 + 2H2O 10、简述粗铜电解精炼的基本过程，分别写出阴阳及的主要反应。 答：铜的电解精炼是以火法精炼的铜为阳极，硫酸铜和硫酸水溶液为电解质，电铜为阴极，向电解槽通直流电使阳极溶解没在阴极析出更纯的金属铜的过程。根据电化学性质的不同，阳极中的杂质或者进入阳极泥或者保留在电解液中被脱出。阳极反应：Cu–2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O–2e =1/2 O2 + 2H+；SO42--2e =SO3 +1/2 O2阴极反应：Cu2+2e = Cu；2H++2e =H2；Me2++2e = Me 11、分析铜电解精炼和铜电积的电极反应有什么差别？ 答：铜电解精炼阳极反应：Cu–2e = Cu2+；Me-2e=Me2+；H2O–2e =1/2 O2 + 2H+；SO42--2e =SO3 +1/2 O2阴极反应：Cu2+2e = Cu；2H++2e =H2；Me2++2e = Me；铜电积：铜的电积也称不溶阳极电解，以纯铜作阴极，以Pb-Ag（含Ag 1%)）或Pb-Sb合金板作阳极，上述经净化除铁后的净化液作电解液。电解时，阴极过程与电解精炼一样，在始极片上析出铜，在阳极的反应则不是金属溶解，而是水的分解放出氧气。阴极：Cu2+ + 2e = Cu；阳极：H2O - 2e = 1/2O2 + 2H+ ；总反应：Cu2+ + H2O = Cu + 1/2O2 + 2H+
(完整版)有色冶金概论复习题
1简述冶金学科（冶金方法）的分类； 冶金学分类: 提取冶金学和物理冶金学 2几种典型提炼冶金方法的一般流程及特点； 火法冶金: 火法冶金的工艺流程一般分为矿石准备、冶炼、精炼3个步骤。 湿法冶金: 其生产步骤主要包括：浸取、分离、富集和提取。 水法冶金的优点是环境污染少，并且能提炼低品位的矿石，但成本较高。主要用于生产锌、氧化铝、氧化铀及一些稀有金属。 电冶金：利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。 粉末冶金：粉末冶金由以下几个主要工艺步骤组成：配料、压制成型、坯块烧结和后处理。对于大型的制品，为了获得均匀的密度，还需要采取等静压（各方向同时受液压）的方法成型。 粉末冶金在技术上和经济上有以下特点： （1）可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料，如多孔材料、复合材料等；可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能； （2）可生产高熔点金属（如钨和钼）和不互熔的合金（如钨-银合金）； （3）可大量减少产品的后续机加工量，节约金属材料，提高劳动生产率。这一点对贵重金属尤其重要； （4）粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。 3. 简述有色金属提取的特点； 有色金属提取工艺的特点：1）有色金属矿物的品位低，成分复杂。2）提取方法多，分火法和湿法。 4. 简述有色金属火法、湿法提取工艺的分类。 火法： （1）焙烧（氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧、煅烧、烧结焙烧）； （2）熔炼（造锍熔炼、还原熔炼、氧化熔炼、熔盐电解、反应熔炼，吹炼）； （3）精炼（氧化精炼、氯化精炼、硫化精炼、电解精炼）。 湿法： （1）浸出 按浸出的溶剂分为：碱浸、氨浸、酸浸、硫脲浸出、氰化物浸出，等； 按浸出的方式分为：常压浸出、加压浸出、槽浸、堆浸、就地浸出，等。 （2）净化：水解沉淀净化、置换净化、气体还原（氧化）净化，等。 （3）沉积：置换沉积、电解沉积、气体还原沉积。 5. 判断下列金属那些属于稀有金属、轻金属、重有色金属及贵金属 6. 金属铝、铜、金、银的主要物理化学性质？ 铜的性质： 物理性质铜呈玫瑰红色，特点是展性和延性好；导电、导热性极佳，仅次于银；无磁性；不挥发；液态铜流动性好等。熔点：1083℃。密度：8.96 g/cm3 铜的蒸气压很小，在熔点温度下仅为9×10-5Pa。高温下，液体铜能溶解氢、氧、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等气体。凝固时，溶解的气体又从铜中放出，造成铜铸件内带有气孔，影响铜的机械性能和电工性能。 化学性质铜在干燥空气中不起变化，但在含有二氧化碳的潮湿空气中则能氧化形成碱式碳酸铜（铜绿）的有毒薄膜。加热至185℃，铜在空气中开始氧化，高于350℃氧化生成Cu2O和CuO。因铜为正电性元素，故不能置换酸（盐酸和硫酸）中的氢，而仅能溶于有氧化作用的酸如硝酸和有氧化剂存在时的硫酸中。铜能溶于氨水及与氧、硫、卤素等化合。 铝的性质
冶金概论试卷
一选择题 1．高炉生产得产品有： A）生铁B）炉渣C）高炉煤气D）炉尘 2．高炉干式除尘得方法有： A）文氏管B）布袋除尘C）电除尘D）洗涤塔 3．高炉内对煤气阻力最大得区域为： A）块状带B）滴落带C）软熔带D）风口回旋区 4．炼钢过程得主要反应就是： A）碳得氧化B）硅得氧化C）锰得氧化D）磷得氧化 5．常用得氧枪喷头类型为： A）直孔型B）拉瓦尔型C）螺旋型D）扇型 6．炼钢终点控制主要控制： A）钢水成分B）钢水温度C）冶炼时间D）终渣量 7．碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为： A）双渣留渣法B）返回吹氧法C）氧化法D）不氧化法 8．氧枪得常用冷却保护介质为： A）水B）气态碳氢化合物C）燃料油D）植物油 9．采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入得可能就是： A）N2 B）Ar C）O2 D）H2 10高炉中配加焦炭得作用就是： A）作还原剂B）燃烧后产生热量C）作料柱骨架，起支撑料柱作用D）氧化剂 1：A、B、C、D 2：B、C 3：C 4：A 5：B 6：A、B 7：B、C 8：A 9：A、B、C 10：A、B、C 二名词解释 1）冶金学2）热脆3）硫负荷4）烧结矿5）炉外精炼 1、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。 2、钢材在轧制与锻造时，由于温度升高，晶界上得富含硫化物得网状结构又变成液态，在力得作用下，就会引起这些富硫液相沿晶界滑动，造成钢材得破裂，产生了所谓得热脆现象 3、冶炼一吨生铁由炉料带入高炉硫得总量称为“硫负荷” 4、将各种粉状铁，配入适宜得燃料与熔剂，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与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，产生一定数量得液相，并润湿其它未融化得矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫就是烧结，所得到得块矿叫烧结矿。 5、炉外精炼就是对炼钢炉得钢水在钢包或专用容器中进行再次精炼，又称“二次精炼”。包括对钢水得温度、成分进行调整，进一步去除有害元素与夹杂物，使钢水达到洁净、均匀与稳定。 三填空 1 钢铁工业得主要污染包括、与。 2 渣中与浓度之比值称为炉渣碱度。 3 氧从气相进入金属液有与两种途径。 4 在烧结过程中，烧结料沿料层高度方向由上到下依次分为，，，，。 5 高炉冶炼过程中送往高炉得热风就是由提供得。 6 钢液浇铸得任务就是，常用得方法就是。
钢铁冶金概论整理
1、简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。 特点： 1）在逆流（炉料下降及煤气上升）过程中，完成复杂的物理化学反应； 2）在投入（装料）及产出（铁、渣、煤气）之外，无法直接观察炉内反应过程； 3）维持高炉顺行（保证煤气流合理分布及炉料均匀下降）是冶炼过程的关键。 三大主要过程： 1）还原过程 实现矿石中金属元素（主要是Fe）和氧元素的化学分离； 2）造渣过程 实现已还原的金属与脉石的熔融态机械分离； 3）传热及渣铁反应过程 实现成分及温度均合格的液态铁水。 2、试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。 焦炭的三大作用： 1）热源→在风口前燃烧，提供冶炼所需热量； 2）还原剂→本身及其氧化产物CO均为铁氧化物的还原剂； 3）骨架和通道→矿石高温熔化后，焦炭是唯一以固态存在的物料。 有支撑数十米料柱的骨架作用 有保障煤气自下而上畅流的通道作用
作用3）是任何固体燃料所无法替代的。 4）生铁渗碳的碳源。 对焦炭的质量要求： 1）强度高； 2）固定C高； 3）灰分低； 4）S含量低； 5）挥发份合适； 6）反应性弱（C＋CO2→2CO）； 7）粒度合适 为矿石平均粒度的3～5倍为宜，d小/d大≈0.7 3、熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。 1）、有效容积利用系数ημ 定义：每M3高炉有效容积每昼夜生产的合格铁量（t/ m3.d）。 我国ημ＝1.6～2.4 t/ m3.d ； 日本ημ＝1.8～2.8 t/ m3.d 2）、焦比 定义：冶炼每吨生铁所消耗的焦炭的千克数（Kg/t）。 我国焦比为250～650Kg/t 3）、焦炭冶炼强度 定义：每m3高炉有效容积每昼夜燃烧的焦炭吨数（t/ m3.d）。 一般为0.8～1.0t/ m3.
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冶金概论题库 一、填空题 1、从矿石中提取金属的方法可归结为三种：火法冶金、湿法冶金、电冶金，其中电冶金按电能形式分为电热冶金和电化学冶金。冶金分类：钢铁冶金和有色金属冶金。 2、炼钢原材料（高炉炼铁原料）主要由铁矿石、溶剂和燃料组成。 3、铁矿石入炉前处理步骤包括破碎和筛分、焙烧、混匀、选矿。选矿包括重选、磁选和浮选。 4、非高炉炼铁按工艺特征、产品类型及用途分为直接还原法和熔融还原法。 5、高炉炼铁常用铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿。 6、高炉炼铁主要产品是生铁，副产品是炉渣、高炉煤气及其带出的炉尘。 7、高炉炼铁其主体设备除了高炉本体以外，还包括炉后供料和炉顶装料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统和喷吹系统等。 8、转炉炼钢原材料按性质分类，可分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金、直接还原铁及碳化铁，非金属料包括石灰、白云石、萤石、合成造渣剂，气体包括氧气、氮气和氩气等。按用途分类，可分为金属料、造渣剂、化渣剂、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。 9、火法炼铜主要工艺步骤包括四个主要步骤，即造镏熔炼、铜镏吹炼、火法精练和电解精练。 10、从矿石中提取氧化铝的方法分为酸法和碱法两大类，酸法未能在工业中应用，碱法分为拜耳法、碱石灰烧结法和拜耳-烧结联合法，其中以拜耳法为主。 11、冶金工业废气治理方法分为冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和催化转化法。 12、冶金工业固体废物对人类环境造成的危害主要表现在：侵占土地、污染土壤、污染水体和污染大气。 二、简答题 1、高炉炉渣有什么作用，它是如何形成的？ ①渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分的作用。比如，高碱度渣能促进脱硫反应，有利于锰的还原，从而提高生铁质量；SiO%含量高的炉渣促进Si的还原，从而控制生铁含Si量等。②炉渣的形成造成了高炉内的软熔带及滴落带，对炉内煤气流分布及炉料的下降都有很大的影响，因此，炉渣的性质和数量对高炉操作直接产生作用。③炉渣附着在炉墙上形成渣皮，起保护炉衬的作用。但是另一种情况下又可能侵蚀炉衬，起破坏性作用。因此，炉渣成分和性质直接影响高炉寿命。 形成原因：炼铁所用的铁矿石中金属铁的品位一般都不会太高，含有其它矿物，在炼铁的时候由于密度差异这些杂质会上浮，再通过渣铁分离，分离出的渣即为炉渣。
《冶金概论》
《冶金概论》课程教学大纲 开课单位：冶金工程教研室 课程负责人：吕俊杰 适用于本科金属材料工程专业 教学时数：32学时 一、课程概况 《冶金概论》课程是为金属材料工程专业学生开设的一门专业任选课。本课程的任务是：通过本课程教学，使金属材料工程专业的学生了解冶金工程中金属冶炼的基本理论与方法，冶金工业的基本工艺流程，为学生将来更好地发挥本专业的技术特长打下冶金行业知识基础。本课程对于金属材料工程专业学生拓展知识面，完善知识结构，成长为复合型人才有非常积极的意义。 本课程的先修课程主要有《高等数学》、《物理化学》、《冶金原理》、《冶金传输原理》、《金属学及热处理》等。 本课程的后修课程主要有《表面工程设备与设计》、《金材或表面设备与设计课程设计》、《金属基复合材料》等。 二、教学基本要求 本课程简要介绍了冶金工业概况，炼铁、炼钢、钢液炉外精炼、钢液浇注、轧钢、常见有色金属冶金及粉末冶金的基本原理和主要工艺，以及相应的冶金新工艺技术概况。重点介绍钢铁生产的基本原理、主要工艺及设备。注重理论与实践的结合，力求全面，实用。学生通过本课程的学习，可以了解和掌握钢铁冶金和有色金属冶金的基本原理及工艺，认识冶金工业通用设备。 三、教学内容及要求 1．绪论 教学内容：冶金的基本概念、冶金方法、主要冶金过程简介、冶金工业在国民经济中的地位、冶金工业发展趋势。 基本要求：了解冶金工业在国民经济中的地位与作用和冶金工业发展简史，掌握当前全球冶金工业生产概况。 重点：全球冶金工业生产概况。 难点：冶金工业发展简史。 2．高炉炼铁 教学内容：铁矿石和熔剂、高炉用燃料、高炉冶炼产品和技术经济指标、高炉冶炼基本原理、高炉及附属设备的结构和作用、高炉操作、铁水预处理、炼铁技术的发展。 基本要求：了解高炉炼铁原料、理解高炉冶炼基本原理和操作工艺，掌握高炉冶炼产品及主要技术经济指标。 重点：高炉炼铁原料和高炉产品。 难点：高炉炼铁基本原理。 3．炼钢 教学内容：炼钢基本原理、炼钢原料生产、氧气转炉炼钢技术、电炉炼钢技术、钢液炉外精炼技术、钢液浇铸技术、炼钢新技术。 基本要求：了解各种炼钢主要过程，理解炼钢基本原理，掌握各种炼钢技术的特点。 重点：炼钢技术的特点。 难点：炼钢基本原理。 4．轧钢 教学内容：轧钢概述、轧钢基本原理、轧钢主要设备、各种钢材的生产、轧钢产品标准和技术经济指标、轧钢新技术。
《冶金工程概论》课程教学大纲
《冶金工程概论》课程教学大纲 课程编号：0802505104 课程名称：冶金工程概论 英文名称：Conspectus of Metallurgical Engineering 课程类型：专业选修课 总学时：24 讲课学时：24 实验学时：0 学时：24 学分：1.5 适用对象：冶金、材料等专业 先修课程：无机化学、材料热力学等 一、课程性质、目的和任务 冶金工程概论课程是从事冶金行业和金属材料的一门专业基础课，它是在学生学习无机化学的基础上，系统地介绍了钢铁和主要有色金属(铜，铝等)提取冶金过程的基本原理，工艺特点和基本工艺流程。通过学习，学生对冶金(包括火法，湿法和电冶金)生产过程有一个全面而概括的了解，初步掌握冶金的基本知识，为进一步学习冶金学理论、机加工生产工艺和金属材料理论打下必要的专业基础。除此之外，本课程还简要介绍了金属的分类，主要金属的性质，用途，资源状况，生产方法，近年来的世界产量和价格，以及发展我国冶金工业的基本国情等方面的内容。 本课程旨在介绍冶金工业在国民经济的地位，冶金工业的原料，冶金过程和方法，冶金工程设计和新技术。使学生了解冶金工业概况和冶金技术的进步，为材料开发提供新的思路。 要求学生认识冶金工业是国民经济的支柱产业。了解冶金工程的主要研究内容是从金属矿石中提取有价元素加工成纯金属和金属化合物的原理和工艺，涉及过程自动控制，工程设计，新材料制备等领域。 二、教学基本要求 本课程介绍炼铁、炼钢、铜冶金和铝冶金原理、工艺及设备，以炼铁和炼钢为重点。学完本课程应达到以下基本要求： 1．了解金属及其分类方法，金属的产量和价格，冶金工业在国民经济中的地位和作用；矿石、矿床和矿物的概念及金属元素在地壳中的分布；掌握冶金和冶金方法，冶金工艺流程和冶金过程；选矿的基本任务，工艺指标和选矿方法.。 2．了解高炉炼铁的基本知识，高炉附属设备和高炉生产的发展方向。熟练掌握高炉冶炼用原料及要求，高炉冶炼中铁氧化物碳热还原的一般规律，高炉冶炼炉内反应，高炉结构以及高炉生产的主要技术经济指标。 3．了解电弧炉炼钢和平炉炼钢；掌握炼钢的基本原理，氧气转炉炼钢法。 4．了解铜的基本性质与炼铜方法，熔池熔炼，冰铜吹炼；重点掌握造锍熔炼的原理和方法及粗铜精炼。
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。 5. 拜耳法工艺流程流程主要包括矿石破碎，料浆磨制，高温溶出，稀释分离洗涤，晶种分级，氢氧化铝煅烧，母液蒸发及一水苏打苛化。1. 破碎：通常分粗碎，中碎，细碎三个阶段。2.湿磨：将铝土矿按配料要求配入石灰和循环母液磨制成合格的矿浆。溶出：在高温高压的条件下，使铝土矿中的氧化铝水合物从矿石中浸出来，制的铝酸钠溶液，而铁、硅等杂质进入赤泥中。稀释：溶出后的浆液用赤泥洗液加以稀释，进一步脱出溶液中的硅，为沉降分离和晶种分解创造必要的条件。沉降分离：稀释后的浆液进入沉降槽处理，以使铝酸钠溶液和赤泥分离来开。赤泥洗涤：沉降分离出来的赤泥浆液，用水洗涤以回收有用成分，洗涤次数越大成分损失越少。晶种分解：将分离了赤泥的铝酸钠溶液送入分解槽，加入晶种，不断搅拌并逐渐降温，分解析出氢氧化铝，并得到分解母液。煅烧：在高温下将氢氧化铝的附着水，结晶水除去，并使其晶型转变，以获得适合要求的氧化铝。蒸发：种分母液通过浓缩，以提高其碱浓度，保持循环体系中水量平衡，使母液达到拜耳法循环要求。苛化：在蒸发时有一定的一水碳酸钠结晶析出，将其分离出来用石灰乳苛化成氢氧化钠溶液，与蒸发母液一同送往湿磨配料。铝土矿的高温溶出，矿浆的稀释和过滤，铝酸钠溶液的晶种分解，分解母液蒸发苏打苛化。 6. 金属元素周期表中具有光亮的金属光泽，有很高导热，导电性及良好的延展加工性的化学元素。西方分为：铁和非铁金属。铁金属指铁和铁基合金，其中包括生铁，铁合金和钢，非铁金属指铁合金以外的金属元素。金属分类苏联、中国：黑色金属和有色金属。黑色金属常指铁，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。有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。按密度，矿物，富集程度，发现早晚及用途和价格，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。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，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。金、银常用来制造装饰品和硬币。稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。它们难于从原料中提取，在工业上制备及应用较晚。稀有金属有分为稀有轻金属（锂，铍），稀有高熔点金属（钛，钨），稀有分散性金属（镧系元素），稀土金属，稀有放射性金属（镭，锕系元素）。我国所说的常用有色金属是铜，锌，铅，镁，锡，钛，镍，锑，汞，铝。 7. 冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。广义的冶金包括开采，选矿，冶炼和金属加工。狭义的是指矿石或精矿的冶炼即提取冶金。分为物理冶金和化学冶金。化学冶金即提取冶金。提取冶金是指从矿石或精矿提取金属（包括金属化合物）的生产过程。由于这些生产过程伴有化学反应，又称为化学冶金；它研究火法冶炼，湿法提取或化学沉积等过程的原理，流程，工艺及设备，有称为过程冶金学。简称为冶金学。冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金。 电冶金是利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。①电炉冶炼是利用电能获得冶金所要求的高温而进行的冶金生产 熔盐电解是利用电能加热并转化为化学能，将某些金属的盐类熔融并作为电解质进行电解，自熔盐中还原金属，以提取和提纯金属的冶金过程，如铝、镁、钠、钽、铌的熔盐电解生产。 水溶液电解是利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还 原为金属析出，或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极， 如铜、锌的电积和铜、铅的电解精炼。 火法冶金大量用于钢铁材料的生产，而湿法冶金和电冶金主 要用于有色金属（除钢铁以外的金属）的生产。许多有色合 金既可以采用湿法冶金也可以采用火法冶金生产，可根据矿 石品位、工程条件以及生产成本来选择。黑色金属多用火法 8.几个单元冶金工艺过程：焙烧，煅烧，烧结和球团，熔炼， 火法冶炼，浸出，液固分离，溶液净化，水溶液电解，熔盐 电解。焙烧：固体物料在高温不发生熔融的条件下进行的反 应过程，可以有氧化、热解、还原、卤化等，通常用于焙烧 无机化工和冶金工业。煅烧在一定温度下，于空气或惰性气 流中进行热处理。烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节， 它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰、高炉炉尘、轧钢皮、 钢渣按一定配比混匀。球团把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料 添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机 滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金 性能的球型含铁原料。熔炼是将金属材料及其它辅助材料投 入加热炉溶化并调质，炉料在高温炉内物料发生一定的物理、 化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。 浸出经洗涤或渗滤从固体混合物中萃取可溶性化合物。液固 分离将残渣与浸出液组成的悬浮液分离成液相和固相的湿 法冶金单元过程。溶液净化将浸出液中杂质除去的湿法冶 金单元过程。 9. 火法冶金设备有烧结机，沸腾炉，闪速炉，转炉，回转炉， 反射炉，鼓风炉，电炉等。湿法冶金设备有各种形式的电解槽 和反应器，收尘设备，液固分离设备。 工业流程图分为设备连接图，原则流程图和数质量连接图。有 色金属的优良性能有：分别有导电，导热性能好，密度小，化 学性能稳定，耐热，耐酸和耐腐蚀，工艺性能好。 10. 铁的性质纯铁具有银白色金属光泽；有良好的延展性、 导电、导热性能；有很强的铁磁性，属于磁性材料；铁是比较 活泼的金属，是一种良好的还原剂。常温时，铁在干燥的空气 里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应，若有杂质，在潮湿 的空气中易锈蚀。 铁是地壳中较丰富的元素，仅次于氧、硅、铝。磁铁矿、赤铁 矿、褐铁矿和菱铁矿是重要的铁矿。主要分布在中国，澳大利 亚，巴西，智利，印度，委内瑞拉等国。我国主要在辽宁，四 川，河北，山西，山东，湖北，云南，江西，福建，安徽，陕 西，甘肃等省。 11.钢的分类可分为两大类，一类是碳素钢（由铁，碳两种 元素为主），另一类是合金钢。 钢按冶炼方法可分为转炉钢，电炉钢，平炉钢（按冶炼设备分）； 沸腾钢，镇静钢，半镇静钢（脱氧程度）。按化学成分分为 碳素钢（低中高）和合金钢（低中高）。按质量分为普通碳素 钢，优质碳素钢，高级优质钢。按用途分为结构钢，工具钢， 特殊性能钢。 炼钢方法有氧气转炉炼钢，电弧炉炼钢和平炉炼钢。铜（古老 的金属）的性质铜呈紫红色光泽的金属，属于重有色金属， 有很好的延展性，可拉成细丝或加工成薄片。导热和导电性能 较好，抗磁性，与其他金属的互溶性好。铜是不太活泼的重金 属，在常温下不与干燥空气中的氧化合，加热时能产生黑色的 氧化铜。铜不溶于稀酸和盐酸，能溶于硝酸，王水和加热的浓 硫酸中，有空气存在时也能溶于盐酸，稀硫酸和氨水中。常见 的铜合金有黄铜，青铜和白铜，分别是铜与锌，锡，镍所组成 的合金。还有多元合金如铝青铜，铍青铜。 主要产铜国有智利，美国，赞比亚，中国，日本。中国主要分 布在江西，云南，湖北，西藏，山西，安徽，黑龙江等省。 12.锌的性质锌是银白色金属，断面有金属光泽，属于重金属。 熔点低，液态锌流动性好，沸点低。锌对氧的亲和力比较大， 是负电性金属。锌具有较好的抗腐蚀性能，在常温下不被干燥 的空气、不含二氧化碳的空气或干燥的氧所氧化。但与湿空气 接触时表面生产一层灰白致密的碱式碳酸锌薄膜，保护内部锌 不再被腐蚀。纯锌不溶于任何浓度的硫酸或盐酸中。锌多以硫 化物状态存在，主要含锌矿物是闪锌矿，也有少量氧化矿如菱 锌矿、硅锌矿、异极矿、水锌矿等。锌资源主要分布在亚洲、 大洋洲、北美和南美洲。国家分布：中国、澳大利亚、美国、 哈萨克斯坦，加拿大、、秘鲁和墨西哥等。 13.铝（万能的金属）的性质铝为银白色轻金属，密度小，有 延展性，是电和热的良导体。化学性质活泼，与氧的亲和力很强， 在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜，因而具有良好 抗腐蚀性。铝能与硫，碳，卤素发生反应，也可溶于盐酸，硫酸 和碱溶液，与热硝酸发生强烈反应。根据氧化铝所含结晶水数量 及矿物结构不同，铝土矿可分为三水铝石铝土矿、一水软铝石铝 土矿或一水硬铝石铝土矿。三水铝石是铝的氢氧化物矿物，在铝 土矿床中它是主要的成分。三水铝石的晶体极细小，晶体聚集在 一起成结核状、豆状或土状，一般为白色，有玻璃光泽，如果含 有杂质则发红色。一水软铝石又名勃姆石、软水铝石。一水硬铝 石分子式：AlO(OH) 性质：又称硬水铝矿。常含微量铁、锰等。 斜方晶系。铝资源主要分布国有澳大利亚，几内亚，巴西，牙买 加，印度，中国。我国铝土矿分布在山西、贵州、河南和广西四 个省 14.钨的性质钨是一种银白色金属，熔点高，沸点高，耐 高温；硬度大，比重大耐磨性好。钨的化学性质很稳定，常温 时不跟空气和水反应，不溶于盐酸、硫酸、硝酸和碱溶液钨主 要分为黑钨矿（含铁，猛）和白钨矿（钙）。主要国有加拿大， 美国，中国，西班牙，英国。我国主要分布在江西，湖南，广 西，广东，甘肃，福建，四川等省。 15．钨的应用钢铁钨的硬度很高，钨的密度接近黄金，因而 能够提高钢的强度、硬度和耐磨性，是一种重要的合金元素， 被广泛应用于各种钢材的生产中，常见的含钨钢材有高速钢、 钨钢以及具有高的磁化强度和矫顽磁力的钨钴磁钢等，这些钢 材主要用于制造各种工具，如钻头、铣刀、拉丝模、阴模和阳 模等。碳化钨基硬质合金钨的碳化物具有高耐磨性和难熔性， 其硬度则接近金刚石，因而常被用于一些硬质合金中。这些碳 化钨基硬质合金主要用于制造切削工具、矿山工具和拉丝模， 用于粉碎机械，推土机铲刃上。它还用于电气和运输设备的耐 磨部分。热强和耐磨合金钨的熔点是所有金属中最高的，硬度 也很高，因而常被用来生产热强和耐磨合金，例如钨和铬、钴、 碳的合金常用来生产诸如航空发动机的活门、涡轮机叶轮等高 强耐磨的零件，而钨和其它难熔金属(如钽、铌、钼、铼)的合 金常来生产诸如航空火箭的喷管、发动机等高热强度的零件。 高比重合金由于钨的密度高，硬度高，因而成为了制作高比重 合金的理想材料，这类合金具有比重大、强度高、吸收射线能 力强、导热系数大、热膨胀系数小、导电性能良好、可焊性和 加工性良好等特性，被广泛应用在航天、航空、军事、石油钻 井，电器仪表、医学等行业，如制造装甲、散热片、控制舵的 平衡锤以及诸如闸刀开关、断路器、点焊电极等的触头材料。 电子领域钨的可塑性强、蒸发速度小、熔点高、电子发射能力 强，因而钨及其合金被广泛应用于电子和电源工业。例如钨丝 的发光率高，使用寿命长，因而被广泛应用于制造各种灯泡灯 丝中，如白炽灯、碘钨灯等，钨丝还可以用于制造电子振荡管 的直热阴极和栅极以及各种电子仪器中旁热阴极加热器。化工 领域钨的化合物常用作催化剂和无机颜色，如二硫化钨在合成 汽油的制取中用作润滑剂和催化剂，青铜色的氧化钨被用在绘 画中，钙或镁钨常用在荧光粉中。其他领域由于钨的热胀性与 硅酸硼玻璃类似，它被用来做玻璃或金属密封。钨的敏感性低， 因此被用来制作高纯度钨金首饰。此外，钨也被应用在放射性 医学上，有些乐器的铉也会使用钨丝。 闪速炉（flash furnace） 炼铜方法包括火法炼铜和湿法炼铜。主要原料是硫化铜精矿。包 括焙烧、熔炼、吹炼、精炼等工序。有造锍熔炼，铜锍吹炼，火 法精炼和电解精炼四个冶金过程。熔炼主要是造锍熔炼，目的是 使铜精矿或焙烧矿中的部分铁氧化，并与脉石、熔剂等造渣除去， 产出含铜较高的冰铜。吹炼能够消除烟害，回收精矿中的硫。 精炼分火法精炼和电解精炼。有鼓风炉熔炼，反射炉熔炼，电炉 熔炼，闪速熔炼，冰铜吹炼。 我国发展有色金属工业的资源优势。我国矿产资源潜在总值仅次 于独联体和美国居世界第3位，是世界上矿产资源总量丰富，储 量可观，品种较齐全，资源配套程度较高的少数国家只有，我国 有色金属产量位列世界第一的是锌，锑，钨，锡，稀土。发展我 国有色金属的目标是充分利用有色金属资源，依靠科技进步，搞 笑了，低成本，节能降耗，减少污染，提高综合利用水平，生产 品种齐全，纯度高，质量优的有色金属及材料，满足国民经济需 要，变成有色金属强国。稀有金属根据元素的物理和化学性质， 赋存状态，生产工艺分为五类。冶金 方法的采用，面临能源节省，环境保护，矿物资源日益贫乏和资 源综合利用问题，要改革电炉熔炼和有色金属电解生产过程的工 艺，降低能耗；要提高选矿技术，同时研究有效的冶炼方法，矿 物原料要综合利用。从废金属和含金属的废料中回收金属对扩大 金属资源，降低金属生产能耗，减少环境污染有意义。一般把金 属废料称为二次原料，产出的金属产品为再生金属。冶金和化 学，物理化学，热工，化工，机械，计算机，仪表等有联系。确 定冶炼工艺流程及冶金单元过程要注意分析原料条件（化学组 成，颗粒大小，脉石和有害杂质），冶炼原理，冶炼设备，冶炼 技术条件，产品质量和技术经济指标，水电供应，交通运输。焙 烧可分为氧化焙烧，还原焙烧，硫酸化焙烧，氯化焙烧。煅烧也 称焙解，如石灰石烧成石灰，作为炼钢溶剂；氢氧化铝煅烧，作 为电解铝原料。烧结铁矿粉的烧结，铅精矿的烧结。熔炼；在高 温下（熔点以上）通过氧化还原反应，使矿物原料中金属组分与 脉石和杂质分离两个液相层即金属（或金属锍）熔体和熔渣的过 程，也叫冶炼。按作业条件可分为还原熔炼，造锍熔炼和氧化吹 炼等。火法金炼其种类有氧化精炼，硫化精炼，氯化精炼，熔析 精炼，碱性精炼，区域精炼，真空冶金，蒸馏等。浸出又称浸取 （重金属冶金）,溶出（轻金属冶金），湿法分解（稀有金属冶金）。 主要用物理方法和机械方法，如重力沉降，离心分离，过滤等。 溶液净化主要有结晶，蒸馏，沉淀，置换，溶剂萃取，离子交换， 电渗析和膜分离。江西有色金属五朵金花有钨，铜，稀土，钽泥， 铀。中国最大的铜公司是江西铜业集团公司。炼钢哟偶氧气转炉 炼钢，电弧炉炼钢，平炉炼钢。锌的生产方法有火法炼锌和湿法 炼锌。氧化铝的生产方法有拜耳法，碱石灰烧结法和联合法。钢 铁副产品有炉渣和煤气。拜耳法原理：在加热到一定温度下，苛 性碱溶液溶出铝土矿中的氧化铝：Al2O3 ·H2O+2NaOH+(3 - n)H2O → 2NaAl(OH)4所得的铝酸钠溶液在稀释和冷却的情况下 分解并析出氢氧化铝：NaAl(OH)4 === Al(OH)3+NaOH前一过程 叫溶出，后一过程叫分解。分解后含苛性碱的母液再返回溶出新 的铝土矿
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)。 1、2、3 我国钢铁工业得发展１996年,突破１亿吨;1９99年，产量世界第一;2００３年,突破２亿吨,世界惟一年产钢超过2亿吨得国家;2004年,产量2、8亿吨;200５年,产量３、５亿吨；2006年,产量4、２亿吨。 全球部分钢厂产量排名近年来我国钢铁生产状况 2006年钢铁行业发展态势 ?我国在全球钢铁生产与消费中得地位显著提高; ?钢材品种结构调整取得重大进展; ?我国成为全球钢铁产品出口大国；
钢铁冶金概论论文-粉末冶金工艺
粉末冶金工艺 学生姓名：年级：学号： 摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。 关键词：粉末冶金高密度硬质合金粉末高速钢 前言 我国粉末冶金行业已经经过了近60年的发展，经历了从无到有、多领域发展。但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距：(1)企业多，规模小，经济效益与国外企业相差很大。(2)产品交叉，企业相互压价，竞争异常激烈。(3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后，产品档次低，难以与国外竞争。(4)再投入缺乏与困扰。(5)工艺装备、配套设施落后。(6)产品出口少，贸易渠道不畅。随着我国加入WTO以后，以上种种不足和弱点将改善，这是因为加入WTO后，市场逐渐国际化，粉末冶金市场将得到进一步扩大的机会；而同时随着国外资金和技术的进入，粉末冶金及相关的技术水平也必将得到提高和发展。【1】【2】【3】 1.粉末冶金基础【4】 1.1粉末的化学成分及性能 尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.1.1粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 1.1.2粉末的物理性能 （1）粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 （2）颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 （3）比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。
冶金概论历年试题
一、填空题 1、高炉生产的产品有：生铁、炉渣、高炉煤气、炉尘 2、高炉干式除尘的方法有：布袋除尘、电除尘 3、高炉内对煤气阻力最大的区域为软熔带 4、炼钢过程的主要反应是碳的氧化 5、常用的氧枪喷头类型为拉瓦尔型 6、炼钢终点控制主要控制：钢水成分、钢水温度 7、碱性电弧炉炼钢按工艺方法可分为：返回吹氧法、氧化法 8、氧枪的常用冷却保护介质为：水 9、采用顶吹氧底复合吹炼时，底部吹入的可能是：N2 ,Ar,O2 10、高炉中配加焦炭的作用是:作还原剂,燃烧后产生热量,作料柱骨架，起支撑料柱作用 11、高炉生产的主要设备为高炉本体，其辅助系统包括：渣铁处理系统、原料系统、煤气处理系统、送风系统。 12、高炉湿式除尘的方法有：文氏管、洗涤塔 13、高炉内发生间接还原反应的区域主要在块状带 14、炼钢过程前期的主要反应是硅的氧化、锰的氧化 15、顶底复吹炼钢法中，可以用作底吹气体的有H2 16、在钢水成分达到要求后，炼钢终点控制主要控制钢水温度 17、顶底复吹炼钢法中，常用作底吹气体供气的元件类型有喷嘴型、砖型、细金属管多孔塞式 18、Q-BOP法氧枪的冷却保护介质为气态碳氢化合物 19、采用顶吹氧底吹非氧化性气体复合吹炼时，关键是控制顶枪枪位 20、连铸钢坯激冷层的结构特点：厚、晶粒细小 21、钢铁工业的主要污染包括废气、废水、固体废弃物。 22、渣中碱性氧化物与酸性氧化物的质量百分数之比浓度之比值称为炉渣碱度。 23、氧从气相进入金属液有直接氧化和间接氧化两种途径。 24、在烧结过程中，烧结料沿料层高度方向由上到下依次分为烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层。 25、高炉冶炼过程中送往高炉的热风是由热风炉提供的。 26、钢液浇铸的任务是将成分和温度合格的钢水浇注成坯，常用的方法是连铸。 27、常用脱氧元素有Si、Mn、Al，脱氧剂的加入次序是先弱后强。 28、冶金方法按冶炼工艺过程分火法冶金和湿法冶金，其中钢铁冶金属于电冶金，火法冶金，采用ZnSO4的水溶液电解制取Zn属于 电冶金。 29、炉渣的氧化性通过炉渣中FeO的含量来体现。炉渣吸收有害元素的能力用容量性质性质来衡量。 30、水当量即单位时间内通过某截面的煤气或炉料温度升高或降低1℃所吸收或放出的热量。 31、电弧炉的装料原则：下烧结矿层，上燃烧层，中间预热层，四周干烧层，炉门口无大料，使得穿井快，不搭桥。 32、转炉炉膛内氧气射流的特点是离喷嘴越远，形成流股截面越大，压力和速度变小，达到熔池表面冲击铁水形成凹坑。 33、2R4.56—450表示一台机，拉辊辊身长度为450mm，外弧半径为4.56m的弧形连铸机。 34、高炉炼铁中加入焦炭的作用是作还原剂、产生热量、作料柱骨架。炼钢中，常用脱氧元素脱氧后的产物分别为SiO2、MnO、 Al2O3。 35、高炉炉型为圆断面五段式即：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。 36、按冶炼工艺过程分，钢铁冶金属于火法冶金；锌精矿经浸出再电解得到Zn属于湿法冶金、电冶金。10炉外精炼即炉外精炼是对 炼钢炉的钢水在钢包或专用容器中进行再次精炼，又称“二次精炼”。 二、名词解释 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。 2、钢材在轧制和锻造时，由于温度升高，晶界上的富含硫化物的网状结构又变成液态，在力的作用下，就会引起这些富硫液相沿晶界滑动，造成钢材的破裂，产生了所谓的热脆现象 3、冶炼一吨生铁由炉料带入高炉硫的总量称为“硫负荷” 4、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，所得到的块矿叫烧结矿。 5、炉外精炼是对炼钢炉的钢水在钢包或专用容器中进行再次精炼，又称“二次精炼”。包括对钢水的温度、成分进行调整，进一步去除有害元素与夹杂物，使钢水达到洁净、均匀和稳定。 6、料线零位是测定料面高度的基础。钟式炉顶：大钟开启时大钟的底边；无钟炉顶：炉喉钢砖的转折点处或钢砖顶部 7、从FeO通过直接还原反应得到的铁与还原反应得到的总铁量之比称为直接还原度。 8、将准备好的原料，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．这一过程即为球团生产过程．其产品即为球团矿4、在烧结过程中在较低温度下（1250～1300℃）烧结，以强度好、还原性好的针状复合铁酸钙为主要粘结相，同时使烧结矿中含有较高比例的残留原矿－赤铁矿的烧结过程称为低温烧结。 1、高炉有效容积：由高炉出铁口中心线所在水平面到料线零位水平面之间的容积。 2、枪位：指氧枪喷头到静止金属熔池液面的距离 3、溅渣护炉：在出完钢后，利用高压N2将转炉内的炉渣溅到炉壁上，形成一定厚度的溅渣层，作为下一炉炼钢的炉衬，这一工艺称溅渣护炉。 4、炉外精炼：按传统工艺，将常规炼钢炉中完成的精炼任务部分或全部地转移到钢包或其它容器中进行。 5、拉坯速度：每分钟从结晶器拉出的铸坯长度。 1、熔炼：将处理好的矿石或其他原料，经过高温下的氧化还原反应，使金属和杂质分离提取粗金属的过程。包括还原熔炼、造锍熔炼、