冶金工程概論總復(fù)習(xí)

冶金工程概論總復(fù)習(xí)第一章緒論冶金與提取冶金P3金屬及其分類P1－2金屬在地殼中的賦存狀態(tài)P11冶金方法P4冶金（單元）過程P6冶金工業(yè)面臨的問題及發(fā)展方向P4，P8

發(fā)展方向：強(qiáng)化過程節(jié)能低污染或無污染產(chǎn)品多樣化、精細(xì)化第一章緒論冶金是一門研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或精礦或其它原料中提取金屬或化合物，并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)提取冶金

從礦石或精礦中提取金屬（包括金屬化合物）的生產(chǎn)過程（又稱化學(xué)冶金、過程冶金學(xué)）第一章緒論金屬及其分類

自然界已發(fā)現(xiàn)109種元素，金屬元素共93種，按提取冶金分類可分為：

黑色金屬：Fe,Cr,Mn

有色金屬：其余的金屬元素

重金屬、輕金屬、稀有金屬、貴金屬

10種常用有色金屬第一章緒論冶金方法

火法冶金：高溫?zé)o水相參與的過程

濕法冶金：低溫有水相參與的過程

電冶金：利用電能提取和精煉金屬的方法第二章礦石與選礦礦石P9

有用礦石與脈石礦物礦床品位選礦P13

原礦精礦尾礦中礦第二章礦石與選礦礦石

礦床：具有一定規(guī)模的礦石天然集合體

礦石：提取金屬或生產(chǎn)其他產(chǎn)品的礦物集合體

有用礦石：能夠?yàn)槿祟惱玫牡V石

脈石：不含有用礦物或含量過少，不宜以工業(yè)規(guī)模進(jìn)行加工的礦石

品位：礦石中有用成分的含量

礦物：具有一定化學(xué)成分及物理屬性的天然元素和化合物第二章礦石與選礦選礦

選礦

以廉價(jià)的處理費(fèi)用，既不改變原礦的組成，又能使其高品位化

原礦：直接開采出來的礦石

精礦：經(jīng)選礦使有用礦物進(jìn)一步富集后的產(chǎn)品

尾礦：經(jīng)選礦獲得的主要為脈石或有害雜質(zhì)的產(chǎn)品第二章礦石與選礦選礦方法重選法浮選法磁選法第三章煉鐵煉鐵原料P21-23

鐵礦石熔劑

焦炭鐵礦粉造塊P24-25

方法燒結(jié)法團(tuán)礦法第三章煉鐵燒結(jié)設(shè)備燒結(jié)礦分類酸性燒結(jié)礦堿度<1

自熔性燒結(jié)礦堿度1.0-1.5

熔劑性燒結(jié)礦堿度2.0-2.4鐵冶煉過程原理高爐冶煉過程P26

原料與產(chǎn)物物料走向高爐爐內(nèi)分區(qū)及其特征P26第三章煉鐵碳的燃燒反應(yīng)P26-27

布多爾反應(yīng)的特點(diǎn)鐵氧化物的還原P27-31

氧化物的分解壓金屬氧化物穩(wěn)定性判據(jù)氧化物標(biāo)準(zhǔn)生成自由能氧化物分解壓－溫度關(guān)系結(jié)論P(yáng)28

鐵氧化物的離解規(guī)律鐵氧化物的直接還原與間接還原第三章煉鐵碳的燃燒反應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)

（1）C焦+O2=CO2+400928kJ不可逆反應(yīng)（2）2C焦+O2=2CO+235130kJ不可逆反應(yīng)（3）C焦+CO2=2CO-165797kJ可逆反應(yīng)

平衡氣相成分與溫度的關(guān)系

反應(yīng)（3）的特點(diǎn)及在高爐冶煉過程中的作用第三章煉鐵結(jié)論

(1)各種氧化物分解壓隨溫度升高而增大，只有CO除外；

(2)圖中位置越低的氧化物，分解壓愈小，氧化物愈穩(wěn)定；

(3)位置低的元素可還原位置高的氧化物；

(4)在一定溫度條件下，幾乎所有的氧化物都可被C還原。第三章煉鐵高爐冶煉爐內(nèi)反應(yīng)P31-35

煅燒P32

還原反應(yīng)

滲碳過程作用P33

造渣過程爐渣組成與渣系爐渣性質(zhì)酸堿性——堿度氧化物分類熔化溫度第三章煉鐵滲碳過程

滲碳反應(yīng)

2Fe+2CO=Fe3C+CO2

3[Fe]+C=[Fe3C]

滲碳作用第三章煉鐵造渣過程

爐渣作用P33－34

(1)具有適當(dāng)?shù)娜刍瘻囟?，以保證爐缸溫度適當(dāng)

(2)具有良好的流動(dòng)性，以利渣鐵分離

(3)具有足夠的脫硫能力，以降低生鐵含硫量

(4)具有調(diào)整生鐵成分，保證生鐵質(zhì)量的作用

(5)性能穩(wěn)定，有利于保護(hù)爐襯

爐渣組成

爐渣是各種氧化物的熔合體

CaO-SiO2-Al2O3-(MgO)系第三章煉鐵爐渣性質(zhì)

酸堿性氧化物分類P34

爐渣堿度：爐渣中堿性氧化物含量/酸性氧化物含量

CaO/SiO2

>1堿性渣

CaO/SiO2<1酸性渣

CaO/SiO2

0.9-1.2我國煉鐵高爐渣

熔化溫度與熔化性溫度爐渣完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫灰后w時(shí)之溫度第三章煉鐵

爐渣粘度及其影響因素常見液體的粘度流動(dòng)好的渣<0.5Pa?s

稠渣1.5-2.0Pa?s

很粘的渣>3.0Pa?s

生鐵液1698K0.0015Pa?s

脫硫過程脫硫反應(yīng)提高爐渣脫硫能力的措施第三章煉鐵脫硫過程

高爐內(nèi)生鐵脫硫主要通過爐渣去除

爐渣脫硫反應(yīng)

[FeS]十(CaO)十C＝(CaS)十[Fe]十CO—141055kJ

提高爐渣脫硫能力措施

(1)提高爐渣堿度

(2)提高溫度

(3)還原性爐渣第三章煉鐵高爐設(shè)備P35－39高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)P39－40

高爐有效容積利用系數(shù)焦比冶煉強(qiáng)度爐齡高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展P40-41第四章煉鋼鋼鐵分類P43煉鋼過程原理

煉鋼的基本任務(wù)煉鋼原料金屬料輔助材料煉鋼爐渣爐渣分類與渣系P46－47第四章煉鋼

爐渣來源爐渣作用P47

爐渣性質(zhì)爐渣堿度爐渣氧化性P47煉鋼過程的基本反應(yīng)P48熔池傳氧過程（氧來源、存在形式、傳氧類型）熔池中元素的氧化次序及其影響因素第四章煉鋼鋼鐵分類

工業(yè)純鐵C<0.02%

生鐵

C>2.11%(2%)

鋼

0.02%<C<2.11%(2%)第四章煉鋼煉鋼的基本任務(wù)通過冶煉降低生鐵中的碳和去除有害雜質(zhì)，加入適量的合金元素，獲得具有高的強(qiáng)度、韌性或其它特殊性能的鋼

“四脫”：脫C、P、S、O“二去”：除氣體、非金屬雜質(zhì)一升溫：一合金化：第四章煉鋼煉鋼原料金屬料

鐵水(或生鐵塊)

是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原料，占金屬料的70～100％廢鋼

是電弧爐煉鋼的基本原料，占鋼鐵料的70～90％，對氧氣轉(zhuǎn)爐來說，則既是金屬料，又是冷卻劑第四章煉鋼鐵合金作為脫氧和合金化元素，如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及復(fù)合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金硅錳鋁合金；還有鋁、錳、鎳、鈷等金屬輔助材料

造渣材料石灰(CaO)

螢石(CaF2)

白云石

第四章煉鋼氧化劑

氧氣、鐵礦石、氧化鐵皮冷卻劑

廢鋼、富鐵礦、團(tuán)礦、燒結(jié)礦、氧化鐵皮還原劑和增碳劑

電爐煉鋼使用的還原劑和增碳劑有石墨電極木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉高碳鋼時(shí)，一般用含灰分很少的石油焦作增碳劑第四章煉鋼

煉鋼爐渣

爐渣來源

(1)廢鋼帶入的泥沙和鐵銹等

(2)加入的各種造渣材料

(3)煉鋼過程中化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物爐渣組成煉鋼爐渣的基本體系是CaO-SiO2-FeO系第四章煉鋼爐渣作用爐渣是煉鋼過程中的必然產(chǎn)物，直接參與煉鋼過程的物理化學(xué)反應(yīng)和傳熱、傳質(zhì)過程

(1)控制金屬中各元素的氧化和還原過程

(2)向鋼中輸送氧以氧化各種雜質(zhì)

(3)吸收鋼液中的非金屬夾雜物

(4)對鋼液有保護(hù)作用第四章煉鋼爐渣性質(zhì)

(1)爐渣堿度

R＝

爐料中含P較低

R＝爐料中含P較高

(2)爐渣氧化性P47

全氧法：％∑FeO＝％FeO十1.35×％Fe203

全鐵法：％∑FeO＝％FeO十0.9×％Fe203第四章煉鋼脫碳反應(yīng)及其作用硅、錳的氧化反應(yīng)P50

脫磷反應(yīng)脫硫反應(yīng)（脫硫指數(shù)）影響爐渣脫硫的因素P52

爐渣脫硫的條件P52

脫氧P53

脫氧方法脫氧劑氧化第四章煉鋼鋼中氣體的脫除P54

降低非金屬夾雜物的途徑P54

煉鋼工藝及其特點(diǎn)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼P(yáng)57

電弧爐煉鋼平爐煉鋼第四章煉鋼脫碳反應(yīng)

脫碳反應(yīng)的作用

攪動(dòng)熔池有利于鋼液中氣體及非金屬夾雜物脫除有利于鋼液溫度和化學(xué)成分均勻有利于冶金物化反應(yīng)的進(jìn)行第五章銅冶金煉銅原料與方法硫化精礦的特點(diǎn)P69

冶煉方法造锍熔煉與锍概念及原理P70

熔池熔煉概念火法煉銅原則流程四個(gè)冶金過程原料與產(chǎn)物、主要反應(yīng)第五章銅冶金

硫化精礦特點(diǎn)

粒度很小，比表面積很大，具有很大的化學(xué)反應(yīng)能量，與氧發(fā)生氧化反應(yīng)迅速，同時(shí)可以放出大量的熱能。熔池熔煉爐料在液態(tài)熔池（熔渣、熔锍）中迅速完成氣-液-固相間主要反應(yīng)的熔煉方法。第五章銅冶金煉銅爐渣特點(diǎn)及渣貧化方法P76

造锍熔煉過程與工藝P72冰銅吹煉的兩個(gè)周期及主要反應(yīng)P88

粗銅火法精煉的目的、氧化還原反應(yīng)P91-92

銅電解精煉電極反應(yīng)、雜質(zhì)行為P93-96

直流電路系統(tǒng)P96-97

銅電解液凈化的目的P98

電流密度槽電壓、電流效率、電能消耗及影響因素第六章鋅冶金煉鋅原料與方法硫化鋅精礦的焙燒焙燒概念、目的、反應(yīng)P106濕法煉鋅的浸出過程浸出方法P110

中性浸出目的、主要反應(yīng)、除雜原理P111-112

從高鐵溶液中除鐵的方法及主要反應(yīng)P113-115

第六章鋅冶金焙燒概念溫度低于礦石或精礦的熔化溫度（773-1273K）下硫化物的氧化過程，屬氣-固多相反應(yīng)

焙燒目的

(1)脫硫火法：氧化焙燒（死燒）S的危害濕法：①選擇性硫酸化焙燒

②部分硫酸化焙燒

(2)脫除As、Sb、Cd、Pb等揮發(fā)性雜質(zhì)第六章鋅冶金硫酸鋅溶液凈化P118

凈化目的、方法、基本原理鋅的電解沉積電極過程P121電流密度

槽電壓、電流效率、電能消耗P123-124電流效率的影響因素及提高電流效率的措施第七章鋁冶金氧化鋁生產(chǎn)的礦物原料和方法P134-136

鋁土礦及其類型鋁硅比氧化鋁生產(chǎn)方法工業(yè)氧化鋁的分類及鋁電解對Al2O3的質(zhì)量要求鋁酸鈉溶液鋁酸鈉溶液的特性參數(shù)P136-137

苛性比值硅量指數(shù)氧化鋁在NaOH中的溶解度與拜爾循環(huán)P137第七章鋁冶金鋁酸鈉溶液的穩(wěn)定性P137

概念影響穩(wěn)定性的因素拜耳法生產(chǎn)氧化鋁P137-138

基本原理工藝流程拜耳法在Na2O-Al2O3-H2O系中的理論循環(huán)循環(huán)效率第七章鋁冶金鋁土礦的高溫溶出硅的行為及其危害P140Al2O3的理論溶出率P140堿損失P140鋁土礦溶出工藝P141溶出礦漿的稀釋和赤泥分離洗滌稀釋作業(yè)的作用P142-143

第七章鋁冶金鋁酸鈉溶液的晶種分解

P143-144

分解反應(yīng)種分分解率產(chǎn)出率分解槽單位產(chǎn)能氫氧化鋁煅燒P146

目的及煅燒過程第七章鋁冶金分解母液蒸發(fā)與蘇打苛化P146-14