冶金简介.docVIP

1 绪　　 论1．1 冶金基本概念　　 冶金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，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。　　 用于提取各种金属的矿石具有不同的特性，故提取金属要根据不同的原理，采用不同的生产工艺过程和设备，从而形成了冶金的专门学科—冶金学。　　 冶金学以研究金属的制取、加工和改进金属性能的各种技术为重要内容，发展到对金属成分、组织结构、性能和有关基础理论的研究。就其研究领域，冶金学分为提取冶金和物理冶金两门学科。　　 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型加工制备有一定性能的金属或合金材料，研究其组成、结构的内在联系，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。1.1.1 冶金方法　　 从矿石或其它原料中提取金属的方法很多，可归结为以下三种方法：　　 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，主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反应热来提供的。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，而其它杂质不溶解，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。　　 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：　　 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。　　 电化学冶金用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出。前者称为溶掖电解，如铜的电解精炼，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。　　 采用哪种方法提取金属，按怎样的顺序进行，在很大程度上取决于所用的原料以及要求的产品。冶金方法基本上是火法和湿法，钢铁冶金主要用火法，而有色金属冶炼则火法和湿法兼有。主要冶金过程简介　　 　　 在生产实践中，各种冶金方法往往包括许多个冶金工序，如火法冶金中有选矿、干燥、煅烧，焙烧、烧结、球团、熔炼、精炼等工序。本节重点介绍以下工序：　　 干燥：除去原料中的水分。干燥温度一般为400一600’。2)焙烧；是指将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的冶金过程。其目的是为改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼的要求。按焙烧过程控制气氛的不同，可分为氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧等。　　 3)煅烧是指将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分变成氧化物的过程，也称焙解。如石灰石煅烧成石灰，作为炼钢熔剂。　　 4)烧结和球团：将粉矿经加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料，是粉矿造块的主要方法。　　 5)熔炼：是指将处理好的矿石或其它原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣的过程，也叫冶炼。按冶炼条件可分为还原熔炼、造锍熔炼、氧化吹炼等。　　 6)精炼进一步处理熔炼所得含有少量杂质的粗金属，以提高其纯度。如熔炼铁矿石得到生铁，再经氧化精炼成钢。精炼方法很多，如炼钢、真空冶金，喷射冶金、熔盐电解等。　　 可见，冶金过程是应用各种化学和物理化学的方法，使原料中的主要金属和其它金属或非金属元素分开，以获得纯度较高的金属的过程。　　 冶金是一门多学科的综合运用科学，一方面，冶金学不断吸收其它学科特别是物理学、化学，力学、物理化学、流体力学等方面的新成就，指导着冶金生产技术向新的广度和深度发展；另一方面，冶金生产又以丰富的实践经验充实冶金学的内容，也为其它学科提供新的金属材料和新的研究课题。电子技术和电子计算机的发展和应用，对冶金生产产生了深刻的影响，促进了新金属和新合金材料不断产出，进一步适应了高精尖科学技术发展的需要。炼铁过程实质上是将铁从其自然形态—矿石等含铁化合物中还原出来的过程。 炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉炼铁在现代钢铁联合企业中是极重要的一环。首先，高炉冶炼的产品——生铁是炼钢的原料；其次，高炉冶炼过程产生的大量煤气是钢铁联合企业中的二次能源；另外，高炉是原材料和能量的巨大消耗者一座日产1万生铁的高炉，每天需消耗矿石和焦炭22万吨，从炉内放出的液态炉渣约～万吨，每日要将1100万m3的空气由鼓风机加压至MPa左右鼓入炉内，从