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简介
这是一个关于冶金工程概论心得ppt，主要介绍了冶金方法、冶金工艺流程和冶金过程、矿石与选矿、炼铁、炼钢、铜冶金等内容。冶金工程概论卓伟伟 82623567@qq.com 教 学 目 的 掌握金属冶炼的基本知识、原理与工艺实践，了解我国冶金工业现状及发展动态 教学安排总学时 32学时课堂教学 30学时机动 2学时教材：张训鹏主编. 冶金工程概论. 长沙：中南工业大学出版社可阅读的课外书籍与杂志 书籍：钢冶金学 有色金属熔池熔炼教学安排 冶金工艺导论 重金属冶金学 冶金原理 稀有金属冶金学 轻金属冶金学 杂志：有色金属（冶炼） 湿法冶金 稀有金属 轻金属 钢铁(工艺) 第一章 绪论 教学要求：了解金属及其分类，建立冶金工程相关概念，了解我国冶金工业现状与发展方向第一章 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冶金学 研究金属的制取、加工和改进金属性能的各种技术及金属成分、组织结构、性能和相关基础理论 分为提取冶金和物理冶金两门学科第一章 绪论 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） 物理冶金 通过成型加工制备具有一定性能的金属或合金材料，包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等第一章，欢迎点击下载冶金工程概论心得ppt哦。
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冶金工程概论卓伟伟 82623567@qq.com 教 学 目 的 掌握金属冶炼的基本知识、原理与工艺实践，了解我国冶金工业现状及发展动态 教学安排总学时 32学时课堂教学 30学时机动 2学时教材：张训鹏主编. 冶金工程概论. 长沙：中南工业大学出版社可阅读的课外书籍与杂志 书籍：钢冶金学 有色金属熔池熔炼教学安排 冶金工艺导论 重金属冶金学 冶金原理 稀有金属冶金学 轻金属冶金学 杂志：有色金属（冶炼） 湿法冶金 稀有金属 轻金属 钢铁(工艺) 第一章 绪论 教学要求：了解金属及其分类，建立冶金工程相关概念，了解我国冶金工业现状与发展方向第一章 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冶金学 研究金属的制取、加工和改进金属性能的各种技术及金属成分、组织结构、性能和相关基础理论 分为提取冶金和物理冶金两门学科第一章 绪论 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） 物理冶金 通过成型加工制备具有一定性能的金属或合金材料，包括金属学、粉末冶金、金属铸造、金属压力加工等第一章 绪论 工程 将自然科学的理论应用到集体工农业生产部门中形成的各学科的总称（《高级汉语大词典》） 水利工程、化学工程、冶金工程第一章 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 绪论第一章 绪论第一章 绪论金属在地壳中的赋存状态 金 属：Au、Cu 化 合 物： 轻金属、稀有金属：氧化矿 重金属：硫化矿、氧化矿 过渡族元素：既有氧化物又有硫化物 第一章 绪论冶金方法(P4) 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 冶金工艺流程和冶金过程 冶 金 工艺流 程：提取金属的过程和方法 冶炼工艺流程图：各过程间的联系及其所获得产 品间的流动线路图 第一章 绪论 冶金（单元）过程： 即一个冶炼阶段 焙烧 煅烧 烧结 熔炼 火法精炼 浸出 净化 电解第一章 绪论冶金工业现状及发展方向 现状 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（高附加值） 第一章 绪论冶金工业在国民经济中的地位和作用 P7-8 属原材料产业 国民经济的基础产业 现代社会的三大支柱之一 第二章 矿石与选矿 教学要求 了解矿石与选矿的基本概念，选矿工艺各方法的原理与应用 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 P11-12表2-3 冶金工业常见金属矿物 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 P13 表2-4 第二章 矿石与选矿 破碎与筛分： 使有用矿物单体解离，使之适合矿石选别处理对粒度的要求 常用方法： P15 图2-2 破碎设备： P15 图2-3 破碎作业： P15 表2-5 破碎指标： P16 破碎机的生产能力 破碎比 筛分效率： P16目： 第二章 矿石与选矿 选矿工艺： 重选法：原理 P16 浮选法：原理 P16 正浮选/反浮选 浮选药剂 P16 浮选作业 P18 粗选：粗精矿、粗尾矿 精选：精矿、中矿 扫选：中矿、尾矿 磁选法： 原理 P19 第三章 炼 铁 教学要求： 了解高炉炼铁原料与设备，掌握高炉炼铁原理与工艺过程 第三章 炼 铁铁的性质及铁冶炼发展史 性质：银白色 密度 7.866g/cm3 熔点 1535℃ 良好的导热、导电和导磁性 丰度：5%，仅次于氧、硅、铝 赋存状态：除陨铁，自然界没有天然的纯铁 铁冶炼发展史：P21 第三章 炼 铁炼铁原料与造块 炼铁原料 铁矿石：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等 P22 表3-1 我国铁矿资源特点P22 ： 贫矿多、复合矿多 质量要求 P22： 矿石品位要高 酸性脉石要低（SiO2、Al2O3） 有害杂质(S、P)要少 其他含铁原料：高炉烟尘 转炉烟尘 轧钢皮 硫酸渣 第三章 炼 铁 熔剂：CaO、 MgO或硅石 熔剂的作用 P23 质量要求 焦碳： 焦碳作用：燃料、还原剂及料主骨架 质量要求：表3-3 第三章 炼 铁 铁矿粉造块 （人造富矿或熟料） 烧结法——将矿粉、熔剂、燃料按一定比例混合，在1300一1500℃条件下，矿粉局部熔化造渣，烧结成具有一定强度、一定粒度、化学成分稳定的高炉料。 球团法——是不适宜烧结的细磨精矿粉和其它含铁粉料造块的方法。将细磨精矿粉、熔剂、燃料（1～2%，有时不加)等原料经配料混合，在造球机上滚成10～15 mm的生球，生球在高温焙烧机上进行高温焙烧，焙烧好的球团经冷却、破碎、筛分得到成品球团矿。 烧结生产方法 1）平地吹土烧法 鼓风烧结法 2）烧结锅 3）带式烧结机 a、固定式烧结盘 1）间隙式 b、移动式烧结盘 抽风烧结法 a、环式烧结机 2）连续式 b、带式烧结机 c、带式抽风烧结机第三章 炼 铁 烧结设备：带式烧结机 结构 P24图3-1 烧结过程 P25图3-2 第三章 炼 铁 国内外广泛使用的是连续生产的带式抽风烧结机（烧结机大小用有效烧结面积表示）国内有：13、18、24、36、50、75、90、130、290、450m2 武钢二烧：393 m2 （193 m2烧结、200 m2冷却） 武钢四烧：450 m2（96.3.28破土动工） 武钢一烧：75 m2×4台 武钢三烧：82.5 m2×4台 第三章 炼 铁 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 碱度：（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3） 烧结矿种类 （1）非熔剂性烧结矿（酸性烧结矿、低碱度烧结矿）：烧结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂，烧结矿的碱度为自然碱度。高炉用非熔剂性烧结矿是需要加入一定量石灰石以达到预定炉渣碱度。 （2）自熔性烧结矿：烧结混合料中添加一定数量的熔剂，使烧结矿碱度控制在R=1.0~1.4。高炉使用自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂。 （3）熔剂性烧结矿：烧结混合料中加入过量熔剂，使烧结矿碱度远高于正常高炉渣碱度（R>1.6）。高炉使用熔性烧结矿时往往与酸性矿配合使用，以获得碱度合适的炉渣。第三章 炼 铁 烧结矿与球团矿的比较： (1) 细精矿粉(-325目占80％)适宜造球，球团矿有利于贫矿资源利用（可对矿石细磨精选）。 (2) 烧结矿对原料的适应性强，粗粒不适于造球的矿粉，钢厂氧化铁粉、炉尘、其它含铁物料仍需烧结处理。 (3) 球团冶金性能好（强度高、微气孔多、粒度均匀铁分高、还原性好），特别是小高炉，对降低焦比，提高产量十分显著。但在大高炉上高温还原膨胀粉化，使炉料透气性变坏，影响顺行。且球团碱度低，高炉若用100％球团冶炼，势必增大石灰石加入量。故此，高炉常使用烧结与球团混合炉料，特别是熔剂性烧结矿和酸性球团配合使用时能收到较为理想的冶炼效果。第三章 炼 铁铁冶炼过程原理 高炉冶炼过程 P26 原料 产物 物料走向 高炉炉内分区及其特征 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 铁氧化物的还原 氧化物的稳定性 金属氧化物稳定性判据 氧化物标准生成自由能 氧化物的分解压 P28图3－6 第三章 炼 铁 结论: P28 (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 高炉内非铁氧化物的行为 P29 (1) P2O5 （全部进入生铁） (2) MnO （2/3进入生铁） (3) SiO2 （少量进入生铁） (4) CaO、MgO、Al2O3 第三章 炼 铁 铁氧化物的离解 P29 图3－7 T>570℃ Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe T<570℃ Fe2O3→Fe3O4→Fe 铁氧化物的还原 P30 图3－8 T>570℃ Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe T<570℃ Fe2O3→Fe3O4→Fe 间接还原：用CO还原 直接还原：用C还原 第三章 炼 铁高炉炼铁工艺与实践 高炉炼铁法简介 近代钢铁制造工序 第三章 炼 铁 高炉炼铁过程 高炉炼铁的优缺点 热效率高、生产率高、原料适应性强、炉子寿命长（15-20年）；但铁水成分及温度难以准确控制 高炉设备 高炉本体 P36 高炉附属系统 P38 第三章 炼 铁 渗碳过程 P33 渗碳反应 2Fe +2CO = Fe3C + CO2 3[Fe] + C = [Fe3C] 主要反应 渗碳作用 第三章 炼 铁 造渣过程 炉渣作用 (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/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 熔化温度 :炉渣完全转变为均一液体时之温度 熔化温度及其影响因素:炉渣组元。（P34） 第三章 炼 铁第三章 炼 铁 粘度 P35 流体流动时相互作用产生的内摩擦力的体现 单位 Pa·s 影响因素 温度 组成 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]+(CaO)+C＝(CaS)+[Fe]+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 铁高炉生产的主要技术经济指标 P39-40 高炉有效容积利用系数 平均水平 1.5-2.0 t/m3·d 先进水平 3.0 t/m3·d 焦比 生产1t生铁所消耗的焦炭量 一般水平 400-600 kg/tFe 先进水平 400 kg/tFe 第三章 炼 铁 冶炼强度 每昼夜高炉燃烧的焦炭量与高炉容积的比值 生铁合格率 生铁分为炼钢铁和铸造铁 炉龄 高炉从点火开始到停炉大修为止的时间 一般10年 高者可达15－20年第三章 炼 铁高炉炼铁技术的发展 P40-41 (1)高炉大型化 (2)精料 (3)高压操作 (4)高风温 (5)富氧鼓风 (6)喷吹燃料 (7)脱湿鼓风 (8)炉顶煤气余压发电 (9)高炉操作自动化第四章 炼 钢 教学要求：了解炼钢原料与设备，掌握炼钢原理与各种炼钢工艺特点 第四章 炼 钢概述 钢铁分类及其性能 工业纯铁： C<0.02% 生铁: C>2.11% (2%) 钢: 0.02%
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