冶金工程概论总复习.ppt

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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,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,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+400928kJ不可逆反应

（2）2C焦+O2=2CO+235130kJ不可逆反应（3）C焦+CO2=2CO-165797kJ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，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+CO23Fe+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/SiO21碱性渣CaO/SiO21酸性渣CaO/SiO20.9-1.2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1698K0.0015Pas脱硫过程脱硫反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CO141055kJ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P111-112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P140Al2O3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,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主要反应P174,第八章钨冶金,纯化合物的制备P175185净化方法工艺流程工艺过程主要反应仲钨酸铵结晶三氧化钨制取,第八章钨冶金,氢还原法生产金属钨粉P186化学反应影响还原过程的因素致密钨的生产P189三个阶段,祝大家考试取得好成绩,