冶金工程概论总复习

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1、冶金工程概论,总复习,第一章 绪论,冶金与提取冶金 P3 金属及其分类 P12 金属在地壳中的赋存状态 P11 冶金方法 P4 冶金（单元）过程 P6 冶金工业面临的问题及发展方向 P4，P8 发展方向：强化过程 节能 低污染或无污染 产品多样化、精细化,第一章 绪论,冶金 是一门研究如何经济地从矿石或精矿或其它原料中提取金属或化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学 提取冶金 从矿石或精矿中提取金属（包括金属化合物）的生产过程（又称化学冶金、过程冶金学）,第一章 绪论,金属及其分类 自然界已发现109种元素，金属元素共93种，按提取冶金分类可分为： 黑色金属：Fe, Cr,

2、Mn 有色金属：其余的金属元素 重金属、轻金属、稀有金属、贵金属 10种常用有色金属,第一章 绪论,冶金方法 火法冶金：高温无水相参与的过程 湿法冶金：低温有水相参与的过程 电 冶 金：利用电能提取和精炼金属的方法,第二章 矿石与选矿,矿石 P9 有用矿石与脉石 矿物 矿床 品位 选矿 P13 原矿 精矿 尾矿 中矿,第二章 矿石与选矿,矿石 矿床：具有一定规模的矿石天然集合体 矿石：提取金属或生产其他产品的矿物集合体 有用矿石：能够为人类利用的矿石 脉石：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 品位：矿石中有用成分的含量 矿物：具有一定化学成分及物理属性的天然元素 和化合物,

3、第二章 矿石与选矿,选矿 选矿 以廉价的处理费用，既不改变原矿的组成，又能使其高品位化 原矿：直接开采出来的矿石 精矿：经选矿使有用矿物进一步富集后的 产品 尾矿：经选矿获得的主要为脉石或有害杂 质的产品,第二章 矿石与选矿,选矿方法 重选法 浮选法 磁选法,第三章 炼 铁,炼铁原料 P21-23 铁矿石 熔剂 焦炭 铁矿粉造块 P24-25 方法 烧结法 团矿法,第三章 炼 铁,烧结设备 烧结矿分类 酸性烧结矿 碱度1 自熔性烧结矿 碱度 1.0-1.5 熔剂性烧结矿 碱度 2.0-2.4 铁冶炼过程原理 高炉冶炼过程 P26 原料与产物 物料走向 高炉炉内分区及其特征 P26,第三章 炼

4、铁,碳的燃烧反应 P26-27 布多尔反应的特点 铁氧化物的还原 P27-31 氧化物的分解压 金属氧化物稳定性判据 氧化物标准生成自由能 氧化物分解压温度关系 结论 P28 铁氧化物的离解规律 铁氧化物的直接还原与间接还原,第三章 炼 铁,碳的燃烧反应 化学反应 （1）C焦+ O2 = CO2 + 400928 kJ 不可逆反应 （2）2C焦+ O2 = 2CO +235130 kJ 不可逆反应 （3）C焦+ CO2 = 2CO -165797 kJ 可逆反应 平衡气相成分与温度的关系 反应（3）的特点及在高炉冶炼过程中的作用,第三章 炼 铁,结论 (1)各种氧化物分解压随温度升高而增大，

5、只有CO除外； (2)图中位置越低的氧化物，分解压愈小， 氧化物愈稳定； (3)位置低的元素可还原位置高的氧化物； (4)在一定温度条件下，几乎所有的氧化物 都可被C还原。,第三章 炼 铁,高炉冶炼炉内反应 P31-35 煅烧 P32 还原反应 渗碳过程 作用 P33 造渣过程 炉渣组成与渣系 炉渣性质 酸碱性碱度 氧化物分类 熔化温度,第三章 炼 铁,渗碳过程 渗碳反应 2Fe +2CO = Fe3C + CO2 3Fe + C = Fe3C 渗碳作用,第三章 炼 铁,造渣过程 炉渣作用 P3334 (1)具有适当的熔化温度，以保证炉缸温度适当 (2)具有良好的流动性，以利渣铁分离 (3)具

6、有足够的脱硫能力，以降低生铁含硫量 (4)具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用 (5)性能稳定，有利于保护炉衬 炉渣组成 炉渣是各种氧化物的熔合体 CaO-SiO2-Al2O3-(MgO)系,第三章 炼 铁,炉渣性质 酸碱性 氧化物分类 P34 炉渣碱度：炉渣中碱性氧化物含量/酸性氧化物含量 CaO/SiO2 1 碱性渣 CaO/SiO2 1 酸性渣 CaO/SiO2 0.9 - 1.2 我国炼铁高炉渣 熔化温度与熔化性温度 炉渣完全转变为均一液体时之温度,第三章 炼 铁,炉渣粘度及其影响因素 常见液体的粘度 流动好的渣 3.0Pas 生铁液 1698 K 0.0015Pas 脱硫过程 脱硫反

7、应 提高炉渣脱硫能力的措施,第三章 炼 铁,脱硫过程 高炉内生铁脱硫主要通过炉渣去除 炉渣脱硫反应 FeS十(CaO)十C(CaS)十Fe十CO 141055kJ 提高炉渣脱硫能力措施 (1)提高炉渣碱度 (2)提高温度 (3)还原性炉渣,第三章 炼 铁,高炉设备 P3539 高炉生产主要技术经济指标 P3940 高炉有效容积利用系数 焦比 冶炼强度 炉龄 高炉炼铁技术的发展 P40-41,第四章 炼 钢,钢铁分类 P43 炼钢过程原理 炼钢的基本任务 炼钢原料 金属料 辅助材料 炼钢炉渣 炉渣分类与渣系 P4647,第四章 炼 钢,炉渣来源 炉渣作用 P47 炉渣性质 炉渣碱度 炉渣氧化性

8、P47 炼钢过程的基本反应 P48 熔池传氧过程（氧来源、存在形式、传氧类型） 熔池中元素的氧化次序及其影响因素,第四章 炼 钢,钢铁分类 工业纯铁 C2.11% (2%) 钢 0.02%C2.11%(2%),第四章 炼 钢,炼钢的基本任务 通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，加入适量的合金元素，获得具有高的强度、韧性或其它特殊性能的钢 “四脱”：脱C、P、S、O “二去”：除气体、非金属杂质 一升温： 一合金化：,第四章 炼 钢,炼钢原料 金属料 铁水(或生铁块) 是氧气顶吹转炉炼钢的基本原料，占金属料的70100 废钢 是电弧炉炼钢的基本原料，占钢铁料的7090，对氧气转炉来说，则既是金

9、属料，又是冷却剂,第四章 炼 钢,铁合金 作为脱氧和合金化元素，如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及复合脱氧剂，如硅锰合金、硅钙合金硅锰铝合金；还有铝、锰、镍、钴等金属 辅助材料 造渣材料 石灰(CaO) 萤石(CaF2) 白云石,第四章 炼 钢,氧化剂 氧气、铁矿石、氧化铁皮 冷却剂 废钢、富铁矿、团矿、烧结矿、氧化铁皮 还原剂和增碳剂 电炉炼钢使用的还原剂和增碳剂有石墨电极木炭、焦炭、电石、硅铁、硅钙、铝等。氧气转炉冶炼高碳钢时，一般用含灰分很少的石油焦作增碳剂,第四章 炼 钢,炼钢炉渣 炉渣来源 (1)废钢带入的泥沙和铁锈等 (2)加入的各种造渣材料 (3)炼钢过程中化学反应的产物

10、 炉渣组成 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO系,第四章 炼 钢,炉渣作用 炉渣是炼钢过程中的必然产物，直接参与炼钢过程的物理化学反应和传热、传质过程 (1)控制金属中各元素的氧化和还原过程 (2)向钢中输送氧以氧化各种杂质 (3)吸收钢液中的非金属夹杂物 (4)对钢液有保护作用,第四章 炼 钢,炉渣性质 (1) 炉渣碱度 R 炉料中含P较低 R 炉料中含P较高 (2) 炉渣氧化性 P47 全氧法： FeOFeO十1.35Fe203 全铁法：FeOFeO十0.9Fe203,第四章 炼 钢,脱碳反应及其作用 硅、锰的氧化反应 P50 脱磷反应 脱硫反应 （脱硫指数） 影响炉渣脱硫的因素

11、 P52 炉渣脱硫的条件 P52 脱氧 P53 脱氧方法 脱氧剂,氧化,第四章 炼 钢,钢中气体的脱除 P54 降低非金属夹杂物的途径 P54 炼钢工艺及其特点 氧气转炉炼钢 P57 电弧炉炼钢 平炉炼钢,第四章 炼 钢,脱碳反应 脱碳反应的作用 搅动熔池 有利于钢液中气体及非金属夹杂物脱除 有利于钢液温度和化学成分均匀 有利于冶金物化反应的进行,第五章 铜冶金,炼铜原料与方法 硫化精矿的特点 P69 冶炼方法 造锍熔炼与锍 概念及原理 P70 熔池熔炼 概念 火法炼铜 原则流程 四个冶金过程原料与产物、主要反应,第五章 铜冶金,硫化精矿特点 粒度很小，比表面积很大，具有很大的化学反应能量，与

12、氧发生氧化反应迅速，同时可以放出大量的热能。 熔池熔炼 炉料在液态熔池（熔渣、熔锍）中迅速完成气-液-固相间主要反应的熔炼方法。,第五章 铜冶金,炼铜炉渣特点及渣贫化方法 P76 造锍熔炼过程与工艺 P72 冰铜吹炼的两个周期及主要反应 P88 粗铜火法精炼的目的、氧化还原反应 P91-92 铜电解精炼电极反应、杂质行为 P93-96 直流电路系统 P96-97 铜电解液净化的目的 P98 电流密度 槽电压、电流效率、电能消耗及影响因素,第六章 锌冶金,炼锌原料与方法 硫化锌精矿的焙烧 焙烧概念、目的、反应 P106 湿法炼锌的浸出过程 浸出方法 P110 中性浸出目的、主要反应、除杂原理 P

13、111-112 从高铁溶液中除铁的方法及主要反应 P113-115,第六章 锌冶金,焙烧概念 温度低于矿石或精矿的熔化温度（773-1273K）下硫化物的氧化过程，属气-固多相反应 焙烧目的 (1)脱硫 火法：氧化焙烧（死烧） S的危害 湿法：选择性硫酸化焙烧 部分硫酸化焙烧 (2) 脱除As、Sb、Cd、Pb等挥发性杂质,第六章 锌冶金,硫酸锌溶液净化 P118 净化目的、方法、基本原理 锌的电解沉积 电极过程 P121 电流密度 槽电压、电流效率、电能消耗 P123-124 电流效率的影响因素及提高电流效率的措施,第七章 铝冶金,氧化铝生产的矿物原料和方法 P134-136 铝土矿及其类型

14、 铝硅比 氧化铝生产方法 工业氧化铝的分类及铝电解对Al2O3的质量要求 铝酸钠溶液 铝酸钠溶液的特性参数 P136-137 苛性比值 硅量指数 氧化铝在NaOH中的溶解度与拜尔循环 P137,第七章 铝冶金,铝酸钠溶液的稳定性 P137 概念 影响稳定性的因素 拜耳法生产氧化铝 P137-138 基本原理 工艺流程 拜耳法在Na2O-Al2O3-H2O系中的理论循环 循环效率,第七章 铝冶金,铝土矿的高温溶出 硅的行为及其危害 P140 Al2O3的理论溶出率 P140 碱损失 P140 铝土矿溶出工艺 P141 溶出矿浆的稀释和赤泥分离洗涤 稀释作业的作用 P142-143,第七章 铝冶金

15、,铝酸钠溶液的晶种分解 P143-144 分解反应 种分分解率 产出率 分解槽单位产能 氢氧化铝煅烧 P146 目的及煅烧过程,第七章 铝冶金,分解母液蒸发与苏打苛化 P146-147 蒸发作用及苛化方法 碱石灰烧结法生产氧化铝 基本原理及工艺流程 P147-148 烧结及熟料溶出过程主要反应 P149-150 铝酸钠溶液脱硅 P151 铝酸钠溶液碳酸化分解原理及反应 P151-152 联合法生产氧化铝 方法,第七章 铝冶金,铝电解生产 铝电解原料及添加剂的作用 P155，P158 电极反应及总反应 P159 阳极效应及阳极效应系数 P160 铝电解槽类型及其优缺点 P156-157 铝电解烟气净化工艺 P160 铝电解电流效率低的原因 P161,第八章 钨冶金,钨氧化物的种类及重要的同多酸盐 P166-167 钨冶金工艺过程的四个阶段 钨精矿的分解 分解方法 苏打高压浸出法 P169172 适合矿物 化学反应 苏打回收,第八章 钨冶金,苛性钠溶液浸出法 P172 适合矿物 主要反应 工艺方法 P173 白钨精矿盐酸分解法