冶金工业概论知识要点.pdf

《《冶金工业概论冶金工业概论》》知识要点知识要点 第一章第一章绪论绪论 . 1 第第二二章章采矿与选矿采矿与选矿 . 3 第三章第三章铁矿粉造块铁矿粉造块 . 5 第四章第四章炼焦炼焦 . 6 第第五五章章高炉炼铁高炉炼铁 . 7 第第六六章章转炉炼钢转炉炼钢 . 9 第七章第七章电炉炼钢电炉炼钢 11 第八章第八章炉外精炼炉外精炼 . 12 第九章第九章连铸连铸 . 13 第十章第十章轧钢轧钢 . 14 第十一章第十一章铜冶金铜冶金 . 16 第十第十二二章章铝铝冶金冶金 . 17 第十第十三三章章锌冶金锌冶金 . 19 第十四章第十四章镁冶金镁冶金 . 20 1 《《冶金冶金工业工业概论概论》》知识知识要点要点 第一章第一章绪论绪论 1.冶金学：研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用 各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学就其研究领域，冶金学分为 提取冶金和物理冶金提取冶金学：研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的 生产过程物理冶金学：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 2.金属压力加工：对具有塑性的金属施加外力作用，使其产生塑性变形，改变金 属的形状、尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法，有轧制、锻造、冲 压、拉拔、挤压等。

3.现代工业把金属分为黑色金属和有色金属，铁、铬、锰属于黑色金属，其余金 属属于有色金属按密度大小，矿物原料富集程度，发现早晚以及早晚，又将有 色金属分为轻金属（铝、镁） ，重金属（铜、锌） ，稀有金属（钛、钒） ，及贵金 属（金、银） 4.从矿石或其他原料中提取金属的方法分为火法冶金，湿法冶金和电冶金火法 冶金：高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业，获得较纯金属的过程湿法冶 金：在常温或低于 100 摄氏度下，用溶剂处理矿石或精矿，从溶液中提取或分离 金属的过程电冶金：利用电能提取和精炼金属的方法，有电热冶金和电化学冶 金，电热冶金：利用电能转变为热能，在高温下提炼金属电化学冶金：用电化 学使金属从含有金属的盐类的水溶液或熔体中析出，前者称溶液电解，如铜电解 精炼，后者称为熔盐电解，如电解铝 5.主要冶金工序：干燥，焙烧，煅烧，烧结，熔炼，精炼，吹炼，蒸馏，浸出， 净化，水溶液电解， （电解精炼，电解沉淀） ，熔盐电解焙烧：将矿石或精矿置 于适当的气氛下，加热至低于他们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化 的过程煅烧：将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，去除二氧化 碳或水分变成氧化物的过程。

熔炼：将处理好的矿石或其他原料，在高温下通过 氧化还原反应，使矿石中金属和杂质分离为金属液和熔渣的过程蒸馏：将冶炼 的物料在间接加热的条件下，利用在某一温度下各种物质挥发度的不同的特点， 使冶炼物料中某些组分分离的过程浸出：将固体物料加到液体溶剂中，使固体 物料中的一种或几种有价金属溶解于溶液中，而脉石和某些非提取主体金属入 渣，使金属和某些杂质分离过程水溶液电解：在水溶液电解质中，插入两个电 极— — 阳极与阴极，通入直流电，使水溶液电解质发生氧化还原反应的过程熔 盐电解：利用熔融盐作为电解质的电解过程 2 6.钢铁成为使用最多的金属材料的原因：1）就金属元素而言，铁在自然界中的 储藏量仅次于铝，居第二位，而且多形成巨大的铁矿床，通常铁矿石中的铁的含 量为 25~70%；2）铁矿石冶炼和加工较容易，且生产规模大，效率高，质量好 和成本低，具有其他金属生产无法比拟的优势；3）钢铁具有良好的物料、机械 和工艺性能，如有较高的强度和韧性，热和电的良好导体，耐磨，耐腐蚀，焊接 及铸造加工性好等；4）将某些金属，如镍、铬、钒、锰等，作为合金元素加热 铁中，就能获得具有各种性能的金属材料；5）钢铁通过热处理能调整其机械性 能，以满足国民经济各方面的需要。

7． 钢铁冶炼的主要任务是把铁矿石冶炼成合格的钢，目前主要有两条炼钢路线， 即：长流程：铁矿石、焦炭、石灰石— — 烧结矿、球团矿— — 铁水— — 钢水— — 钢坯— — 产品；短流程：废钢、生铁水— — 钢水— — 钢坯— — 产品 8.钢铁冶炼产品有生铁（炼钢生铁[Si]≤1.25%，铸造生铁1.25%≤[Si]≤4.25%） ， 钢，铁合金，炉渣和煤气 9.钢与铁的比较：钢与铁都是以铁元素为主，并含有少量的碳及其他微量元素， 如硅、 锰等的铁碳合金， 含碳的不同将引起铁碳合金的结构发生变化 一般来说， C2%，为生铁，C70%，富矿；品位70%，贫矿根据 含铁矿物的主要性质，按其矿物组成，铁矿石分为：磁铁矿（Fe3O4） ，赤铁矿 （Fe2O3） ，褐铁矿（mFe2O3· nH2O） ，菱铁矿（FeCO3） 铁矿石的有害杂质有硫， 磷，铅，锌，碱金属（钾，钠）等，铜有时有益，有时有害硫使钢产生热脆现 象，磷使钢产生冷脆现象有益元素有锰，铬，镍，钴，钒，钛，铌，铈，钽， 镧等 4.铁矿石还原性：矿石与铁结合的氧被还原剂夺取的难易程度，一般来说，磁铁 矿组织致密，最难还原，赤铁矿气孔率中等，较易还原，褐铁矿和菱铁矿焙烧失 去结晶水和 CO2，气孔率增加，还原性良好。

5.从矿山开采出来的铁矿石， 其含铁量及化学成分波动很大， 粒度大小相差悬殊， 入炉前一般要经过破碎，筛分，混匀，焙烧，选矿，造块等较加工处理过程稳 定矿石化学成分的常用方法是平铺直取，将不同成分的矿石一层一层铺到地上， 达到一定高度沿垂直截取，从而达到混匀的目的 6.地质构造的基本形式：褶皱和断裂褶皱：地壳运动而使岩石发生塑性变形而 弯曲，褶曲是褶皱中的一个弯曲，他是褶皱的基本单位，褶曲的两个基本形式： 背斜：组成褶曲的岩层由里向外，老岩层居于核心部分，两侧依次对称出现新岩 层， 形态一般向上变拱； 向斜： 组成褶曲的岩层由里向外， 新岩层居于核心部分， 两侧依次对称出现老岩层，形态一般向上弯曲；断裂：岩石受力后变形并达到一 定程度，不仅使岩石发生褶皱，而且使岩石完整性遭到破坏，断裂的基本形式： 节理和断层，节理：岩石中裂缝沿着断裂面没有明显的位移；而断层有明显的相 对位移； 7.矿床（矿体和围岩） ：一定地质作用下，地壳内部或表面形成有用矿物聚结体， 矿体：矿石的堆积体，是开采对象；围岩：无经济价值的岩石根据矿床形成原 因，金属矿床分为内生矿床，外生矿床，变质矿床内生矿床内生矿床：岩浆活动过程中 形成的矿床(火山喷出和岩浆浸出)；变质矿床：原来没有经济价值的矿床，经过 变质作用，而形成有经济价值的矿床。

地壳表层岩石经风化和剥饰作用，易溶物 质被水带走，而残留的有用矿物形成风化矿床；被水带走的物质沉积下来而形成 沉积矿床 8.根据矿床埋藏的深度，矿石开采方法分为露天开采和地下开采井巷井巷：为将埋 藏较深的金属矿开采出来，必须从地面到矿床掘进一系列井巷使矿段与地面联 通地下开采步骤：开拓：从地表开掘一系列通到矿体的井巷；采准：在已开拓 好的采区内掘进平巷、横巷、和天井；回采：在已做好的采准的采区内进行大量 5 采掘矿石 9.阶段：在开采过程中，把岩石划成一定厚度的水平层，自上而下逐层开采，各 工作水平在空间呈阶梯状， 每一个阶梯就是一个台阶 露天生产工艺： 穿孔爆破， 采装，运输和排土穿孔爆破：在岩石上进行穿孔，以便用炸药进行爆破，为采 掘工作作准备； 采装： 用采掘机械将矿石从爆破堆采出来， 装卸到指定工作地点； 排土：剥离大量覆盖在矿体表面上表土和周围岩石；运输：把剥离的废石运往排 土场，把采出的矿石运到选矿厂 10.选矿是将铁矿石中铁矿石和脉石分离，提高铁矿石品位，降低有害杂质含量， 有重选，磁选，浮选，电选重选：利用不同密度或粒度的矿粒在选矿介质中具 有不同沉降速度的特性分离矿物与脉石。

磁选： 利用矿物的磁性差异分离 浮选： 利用矿物与脉石表面具有不同的亲水性，将疏水性强的矿物用泡沫浮到矿浆表 面，而亲水性矿物留在矿浆中将脉石浮入泡沫产物中，矿物留在矿浆中，称为 反浮选，反之亦然电选：利用矿物的电性差别实现分选 第三章第三章铁矿粉造块铁矿粉造块 1.粉矿造块方法有烧结法和球团法粉矿造块的目的：有效利用铁矿资源；提高 高炉生铁质量；强化高炉冶炼，提高产量，降低焦比 2.烧结法：将各种粉状铁原料，配入定量燃料和熔剂，加入合适的水，经混合后 在烧结设备上借助燃料燃烧产生的高温，使物料发生一系列物理化学变化，产生 的液相经冷却将矿粉颗粒烧结成块的过程在烧结机负压抽风的作用中，烧结料 沿料层高度自上而下依次出现烧结矿层、燃烧层、预热层、干燥层、过湿层然 后又相继消失，最后剩下烧结矿层目前，生产上，广泛使用带式抽风烧结机生 产烧结矿烧结过程的主要反应：燃料燃烧，分解反应，还原与再氧化，脱硫反 应烧结设备：带式烧结机 3.烧结矿块度不均匀，没有一定形状，机械强度低，其中 FeO 含量高，因而还原 性差，产生球团矿生产球团矿生产工艺：精矿粉，添加剂，原料经配料，用圆 筒混合机加水搅拌混合，混合后原料加入圆盘造球，生球经筛选后用布料机加入 焙烧设备，进行焙烧，最后在环冷机上冷却筛分，获得球团矿。

焙烧设备：竖炉， 带式焙烧机，连篦机— 回转窑配料、混合和造球：原料经破碎，磨细至规定细 度后，用圆盘给料机给料，并经称量配料造球生球干燥和焙烧：降低生球中水 分，避免高温焙烧发生破裂，影响球团质量球团团结：球团矿在高温焙烧，随 着生球矿物组成与焙烧制度的不同，发生不同的固结反应，提高球团抗压强度 4.球团矿与烧结矿的比较：1）球团矿生产适合于细磨精矿粉，球团矿主要依靠 铁矿的再结晶和结晶长大，而烧结矿生产依靠液相固结因此，精矿品位越高， 6 粒度越细，越有利球团生产2）球团矿粒度均匀，含铁量高，还原性好，其冶 金性能和冶炼效果好3）球团生产率低，还原强度差 第四章第四章炼焦炼焦 1.炼焦:煤在焦炉内隔绝空气加热到 1000℃，可获得焦炭、化学产品和煤气 2.焦炭在炼铁过程中有四种作用：一是燃烧供给热量（热源） ；二是作为料柱骨 架（气窗） ；三是作为还原剂；四是作为生铁形成过程中渗碳的碳源 3.焦炭的机械强度:用焦炭的抗碎强度和耐磨强度两项指标说明焦炭的机械强度 焦炭抵抗摩擦力破坏的能力，称为焦炭的耐磨强度焦炭在外力冲击下抵抗碎裂 的能力称为焦炭的抗碎强度采用米库姆转鼓试验方法测定焦炭的机械强度。

可 以用焦炭的反应性（CRI）和反应后强度（CRS）来作为评价焦炭高温强度的重 要指标 4.根据成煤植物种类，可分为：腐植煤和腐泥煤腐植煤根据煤化度，由低到高 为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤煤工业分析：包括水分、灰分、挥发分和固定炭 煤元素分析：指煤中碳、氢、氧、氮和硫 5.煤的黏结性就是烟煤在干馏时黏结其本身或外加惰性物的能力煤的结焦性是 烟煤在焦炉或模拟焦炉的炼焦条件下，形成具有一定块度和强度的焦炭的能力 炼焦煤必须兼有黏结性和结焦性，两者密切相关 6.配煤：先配合后粉碎工艺：先将各单种煤按一定配比配合后，再进行粉碎的一 种备煤工艺先粉碎后配合工艺：先将各单种煤根据其不同特性分别粉碎到不同 的细度，再进行配合和混合的工艺 7.为什么不能用焦炭强度作为衡量焦炭的质量指标，焦炭的反应性（CRI）和反 应后强度（CRS）如何测量？ 焦炭强度的转鼓指数都是焦炭的冷态特性，而焦炭在高炉中是在高达 1000℃以 上的热态下使用人们更看重的是焦炭在冶炼热态下的“ 高温强度” 这是因为焦 炭强度在高炉下部被削弱的主要原因是高温下 CO2 对焦炭的侵蚀作用，焦炭中 的 C 为 CO2 所氧化成 CO焦炭中的 C 被用于气化反应而消耗，失去了高温强 度，失去了支架的透气作用，使高炉无法运行操作。

即在 1100 ℃ 恒定温度下用纯 CO2 与直径 20mm 焦球反应， 反应时间为 120min， 试样重 200g，以反应后失重百分数作为反应性指数（CRI） 。