[初一数学]铁冶金学.doc

绪论第一章 高炉炼铁概述1.1 高炉冶炼过程及炼铁原料课 时 2 学时 教学方法 讲授、启发式 进 程 第 1 次课教学目的 1．了解：钢铁发展的历史及现状；2．理解并掌握：高炉冶炼的基本概念重 点 冶金的的基本定义实施步骤：一、组织教学、熟悉学生情况（5ˊ）二、课程简介、前期知识储备要求（10ˊ）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习） （80ˊ）四、小结巩固（重申教学目的、重点、难点） （5ˊ）讲授内容：绪论一．钢铁工业在国民经济中的地位特点：（1）有较高的强度及韧性；（2）容易加工；（3）资源丰富；（4）丰富的经验二．世界主要钢铁生产国家和地区及现状1．国际钢铁协会 2008 年 1 月 23 日的统计数据2007 年全球 67 个主要产钢国家和地区粗钢总产量为 13.435 亿吨，同比增长 7.5%；中国产量为 4.89 亿吨，同比增长 15.7%；2007 年欧盟 27 国粗钢产量为 2.103 亿吨，同比增长 1.7%；北美粗钢产量为 1.321 亿吨，同比增长 0.4%；亚洲粗钢产量为 7.543 亿吨，同比增长 11.7%；独联体粗钢产量为 1.24 亿吨，同比增长 3.4%；中东产量为 1640 万吨，同比增长 6.7%；南美产量为 4830 万吨，同比增 6.5%；非洲产量为 1880 万吨，同比增长 0.1%。

2．钢铁企业拍名排名：国际钢协公布中国以 4.89 亿吨仍为全球第一大粗钢生产国；第二为日本(1.202 亿吨)；第三美国(9720 万吨)；第四俄罗斯 (7220 万吨)；第五印度(5310 万吨)；第六韩国(5140 万吨)；第七德国(4850 万吨)；教学提示：第八乌克兰(4280 万吨)；第九巴西 3380 万吨；第十意大利 3200 万吨三．钢铁工业发展历程（国内外）1．简史2．近况第一章 高炉炼铁概述1.1 高炉冶炼过程及炼铁原料一．高炉冶炼的目的 1．定义：用铁矿石经济而高效率得到温度和成分合乎要求的液态生铁2．方法：（1）通过还原过程实现矿石中金属元素（主要为 Fe）和氧元素的化学分离-----即还原过程；（2）通过机械方法实现已被还原的金属与脉石的分离即熔化和造渣过程；二．炉内状况的描述1 块状带（固体炉料区）固体炉料熔融前所分布的区域2 熔融带：炉料从开始软化到融化所占的区域纵剖面可呈倒 V 形、V 形或 W 形等以倒 V 形较多3 滴落带：渣铁全部熔化滴落，穿过焦炭层下到炉缸区域4 风口带（风口焦炭回旋区）风口前燃料燃烧的区域5 渣铁贮存区是形成最终渣、铁的区域。

高炉炉内结构示意图1－固体炉料区 2－软熔区 3－疏松焦炭区4－压实焦炭区 5－渣铁储存区 6－风口焦炭回旋区小结巩固 一、钢铁企业的现状 二、炼铁的定义，高炉炉内描述课堂练习 重点概念：炼铁定义及炉内描述课后作业 思考：冶金的产量问题参考资料 1）教材绪论部分2）期刊和新闻报道1.1 高炉冶炼过程及炼铁原料课 时 2 学时 教学方法 讲授、启发式 进 程 第 2 次课教学目的 1．了解：高炉的冶炼特点；2．理解并掌握：高炉原燃料重 点 高炉原燃料的特性要求实施步骤：一、组织教学、熟悉学生情况（5ˊ）二、课程简介、前期知识储备要求（10ˊ）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习） （80ˊ）四、小结巩固（重申教学目的、重点、难点） （5ˊ）讲授内容：1.1 高炉冶炼过程及炼铁原料三． 高炉冶炼过程的特点1．料层及粒度的变化炉内从上至下依次发生各种物理化学变化:1）吸附水蒸发；2） 结晶水分解；3）矿石间接还原；4）矿石间接还原和直接还原；5）矿石直接还原；6）合金元素还原渗碳；7）脱硫；8）石灰石分解；9）炉渣生成； 10）碳的燃烧等2．炉内煤气流分布三次分布：1）自风口向上和中心扩散；2）穿过滴落带并在软熔带焦炭层中作横向运动；3）曲折向上通过块状带。

四．生产中应严密控制的关键环节1 送风条件鼓入的风量越大则生产率越高；风口回旋区在炉缸半径方向上大小适当，在圆周方向上分布均匀，以保证煤气流分布合理；根据鼓风成分（是否富氧及含水量）以及是否喷射辅助燃料，调节鼓风温度以适应炉内热状态的需要教学提示：2 软熔区的位置、形状及尺寸软熔区起着煤气分配器的作用3 固体炉料区的工作状态这是决定单位生铁燃料消耗的关键五．炼铁原料辅助原料—熔剂 燃料—焦碳1．铁矿石铁矿石分类及主要特性1)磁铁矿：主要含铁矿物为 Fe3O4, FeO 31%,Fe2O3 69% ，理论含铁量 72.4%具有强磁性，难于还原，含 S,P 较高，脉石主要为石英、硅酸盐和碳酸盐2)赤铁矿：主要含铁矿物为 Fe2O3，理论含铁量为 70%弱磁性，较易还原，含 S,P 较低，脉石多为石英和硅酸盐3)褐铁矿：主要含铁矿物为含结晶水的氧化铁，mFe2O3·nH2O，理论含铁量为 55.2~66.1%，无磁性，还原性好，含 S,P,As 较高，脉石主要为砂质粘土和石英4)菱铁矿：主要含铁矿物化学式为 FeCO3，理论含铁量为 48.2%，无磁性脉石中含碱性氧化物，还原性较好。

铁矿石质量评价1)品位：即铁矿石含铁量，以 TFe％表示,高，有利于增产节焦2)脉石成分与数量：矿石中伴生的无用杂质含量越低，矿石越富，其主要成分为SiO2,CaO,MgO,Al2O3,CaF 等3)有害杂质：如 S, P, Pb, Zn, Cu, As 等4)有益元素：如 Mn, Cr, Co, Ni, V, Ti, Nb，La 等5) 还原性：指矿石中所含铁氧化物与气体还原剂之间进行反应的能力高，有利6)软熔性：指矿石的软化熔滴性，要求荷重软化点高且熔滴性好7)机械强度：耐冲击、挤压、摩擦的强弱程度，高，有利8)粒度：影响透气性和还原性，要适中、均匀9)空隙度：愈大愈好2．辅助原料1） ．熔剂（1）熔剂的作用：使还原出的液态生铁与矿石中的脉石和灰分实现良好的分离，并使液态铁具有良好的流动性2）分类：（碱度：二元，三元和四元）碱性熔剂：石灰石，白云石普遍使用；中性溶剂：高铝质熔剂，用于调整炉渣流动性很少使用；碱性熔剂：硅石，很少使用3）对碱性熔剂质量的要求1）碱性氧化物（CaO, MgO）含量高；2）有还杂质(S, P)少；3）有较高的机械强度和适宜的粒度2） ． 其它含铁原料高炉炉尘 氧气转炉炉尘 电炉烟灰尘 轧钢皮 铁屑料 钢渣3.．燃料—焦碳作用：发热剂；还原剂；高炉料柱骨架；铁水渗碳品质要求:1) 机械强度高，粉末少； (转鼓指数：抗碎强度 M40>60%，耐固定碳含量高，灰分低2) 固定 C 高而灰分低；固定 C85％左右，灰分 13％左右3）硫、磷等有害杂质少（S 含量 0.5～1.0% ）4）挥发分含量适中（0.7～1.2%） ；5）粒度大小适宜且均匀（15～60mm） ；6）反应性好。

小结巩固 高炉的基本原燃料及性能要求 课堂练习 重点概念：炼铁定义及炉内描述课后作业 思考：天然矿石能直接入炉吗参考资料 1）教材及相关参考书 2）期刊1.2 高炉产品1.3 中国钢铁工业的回顾与现状课 时 2 学时 教学方法 讲授、启发式 进 程 第 1 次课教学目的 1．了解：高炉的新技术；2．理解并掌握：高炉的主要产品重 点 高炉原燃料的特性要求实施步骤：一、组织教学、熟悉学生情况（5ˊ）二、课程简介、前期知识储备要求（10ˊ）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习） （80ˊ）四、小结巩固（重申教学目的、重点、难点） （5ˊ）讲授内容：1.2 高炉产品一．生铁1.生铁 生铁是铁与碳及其它一些元素的合金一般生铁含铁 94％左右，碳 2.5～4.5％其余为硅、锰、硫等少量元素生铁质硬而脆，缺乏韧性，机械及加工性能不好随着高炉冶炼水平的提高，炼钢生铁含 Si 可达 0.1 ~ 0.3%，S 亦可达 0.02 ~ 0.04%，已经达到普通钢的要求2.生铁种类按用途可分为三种1) 炼钢生铁：作为平炉、转炉热装炼钢的原料一般含 Si0.6 ～1.6%，S1200m 3 高炉均设2～4 个铁口，不仅消除了单铁口出铁前常有的憋风现象，还大大改善了炉前工作。

小结巩固 高炉的基本产品 课后作业 思考：高炉渣口如何设置参考资料 1）教材及相关参考书2）期刊第二章 铁矿粉造块2.1 铁矿粉烧结工艺介绍课 时 2 学时 教学方法 讲授、启发式 进 程 第 1 次课教学目的 1．了解：烧结生产的目的；2．理解并掌握：烧结工艺及成矿过程重 点 烧结成矿过程实施步骤：一、组织教学、熟悉学生情况（5ˊ）二、课程简介、前期知识储备要求（10ˊ）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习） （80ˊ）四、小结巩固（重申教学目的、重点、难点） （5ˊ）讲授内容：2.1 铁矿粉烧结工艺介绍一、粉矿造块意义： （1）炼铁炉料必须有一定的粒度且粒度均匀炼铁反应多在气流与固体填充床之间进行，稳定的操作要求填充床具有一定的透气性，天然炉料不能满足这样的要求2）矿山开采和贫铁矿富选为铁精矿粉使铁矿粉的烧结和球团成为最大规模的造块作业3）某些冶金工业粉状产品及副产品需要造块 ，以便于运输和保存方便4）冶金工业中的大量粉尘和烟灰需要造块，为了保护环境和废物回收利用结论：将富矿粉及精矿粉、冶金工艺粉尘和烟尘等制成具有一定粒度的块矿。

应用最为广泛的造块方法：烧结法和球团法人造富矿（熟料）：粉矿经造块获得的烧结矿和球团矿二、铁矿粉造块的目的：（1）富矿粉等不能直接入炉进行冶炼；将粉状料制成具有高温强度的块状料以适应高炉冶炼、直接还原等在流体力学方面的要求2）通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善熟料具有优于天然富矿的冶金性能，例如：造块生产中配入熔剂生产一定碱度的人造富矿，高炉冶炼过程可不加或少加熔剂，避免熔剂分解吸热消耗焦炭冶金性能：还原性 RI、低温还原粉化率（RDI ） 、软熔性能（荷重软化性能、熔滴性能）教学提示：（了解概念：熟料比）（3）通过造块去除某些有害杂质， （如硫、砷、锌、钾、纳等，减少其对高炉的危害） ，回收有益元素达到综合利用资源和扩大炼铁矿石原料资源三．烧结分类1．烧结工艺定义2．烧结定义3．分类：高炉使用的烧结矿，按是否使用熔剂达到高炉渣要求的碱度可分为三种情况：（1）酸性烧结矿（R〈1.0） ，高炉冶炼时需加入熔剂；（2）自熔性烧结矿（R 1.10~1.50 ） ，高炉原料全部为烧结矿，不需加入熔剂；（3）熔剂性烧结矿（高碱度烧结矿 R ： 2.0~4.0） ，烧结矿中的熔剂量超过炉渣熔渣所需的熔剂量同时需要加入部分块矿或酸性球团矿，调整到高炉炉渣碱度。

四、烧结过程五、烧结料层中的区域分布：（1）烧结矿（即成矿层）：液相凝固、矿物析晶，预热空气表层受冷空气剧冷作用，温度低，矿物来不及析晶，故表层强度较差2）燃烧层：主要反应是燃料燃烧，温度可达 1100~1500 ℃，混合料在固相反应条件下形成低熔点矿物在高温下软化，进一步发展为液相此层厚度 15~50mm, 它对烧结矿的产量、质量影响很大，过厚影响料层透气性导致产量降低，过薄烧结温度低液相数量不足，烧结矿固结不好3）预热层：主要过程是混合料被燃烧层下来的热废气干燥和预热，特点是热交换迅速剧烈，废气温度很快从 1100~1500 ℃降低至 60~70 ℃ 此层主要反应是水分蒸发、结晶水及碳酸盐分解，矿石的氧化还原和固相反应厚度 20~40mm4）过湿层（冷料层）：上层废气中带入较多的水分，进入本层时，温度降低到露点以下而冷凝析出，形成料层过湿，过湿出现的重力水破坏已造好的混合料小球，从而影响烧结透气性六、烧结过程的主。