冶金概论..docVIP

1.1 冶金基本概念 冶金学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，并用一定加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。由于矿石性能不同，提取金属的原理、工艺过程和设备不同，从而形成专门的冶金学科—冶金学(Metallurgy)。 物理冶金 化学冶金 1.2 钢铁工业 钢铁是使用最多的金属材料 原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好 含碳量 杂质 机械性能 机械加工 生铁：2%-4.3%，较多，质硬而脆无韧性，可铸不可锻 钢 ：0.03%-2%，较少，质硬、有韧性，可铸可锻可延压 1.3 钢铁冶炼 钢铁冶炼的任务是把铁矿石冶炼成合格的钢。 1.4 钢铁产品及副产品 产品（生铁，钢，铁合金） 生铁： 主要由高炉生产，按其用途可分为炼钢生铁和铸造生铁 铁合金：主要用于炼钢脱氧或作为合金添加剂，还原剂（金属热还原法） 副产品（炉渣，煤气） 炉渣（主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3）： 炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到生铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。 炉渣分为高炉渣和炼钢渣（根据冶炼方法的不同），又可分为碱性渣和酸性渣（按炉渣中含有不同的化学成分 ） 煤气（主要成分：CO、H2、CO2、N2、CH4）： 高炉炼铁可产生高炉煤气，转炉炼钢可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤气 1.5 钢铁工业能耗及能源 节能途径： 改进生产工艺及操作，更新和改造耗能高的设备。 降低能源损失（“废料”、煤气、热能、压力能），减少生产工序。 回收利用散失热量。 加强企业能源管理，加强能源利用技术的研究工作，提高操作技术水平，充分发挥现有设备能力，以节能为目标合理组织生产 1.6 耐火材料 1.7 环境保护 钢铁厂产生的各种污染物有： 大气污染物质 SOX：是通过原料、燃料中硫磺成分的燃烧而产生的。烧结工厂等为其主要发生源。 NOX：通过燃烧后发生。烧结工厂等为其主要发生源。 煤尘：通过燃烧后发生。烧结炉、各加热炉为其发生源。 粉尘：从燃料原料的输送、处理过程，及储藏场中产生。炼铁、炼钢工程为其主要发生源 污水 钢铁工业用水主要是冷却水，其次是煤气洗涤水，以及冲洗设备、地面及除尘用水等。 污水中含有下列污染物： 固体悬浮物（SS Solid suspension）：从排气集尘、高温物质的直接冷却等过程中产生。 油：由各种机械等所使用的油所发生的漏泄及冷轧工程使用轧制机的机油等原因而产生。 化学需氧量（COD Chemical oxygen demand）：从煤炭干馏时的氨水，及冷轧、电镀废水中产生。 酸、碱：从冷轧工程的酸洗工程、电镀工程等的脱脂工程中产生。 固体废弃物 炉渣：从高炉、铁水预处理、转炉、电炉、二次精炼设备等的冶炼工程中产生。 污泥：在各种水处理过程中产生。 灰尘：从各种干式集尘机中产生。 重点掌握内容： 火法冶金及其主要工序； 干燥：去水，温度为400~600℃。 焙烧：以改变原料组成为目的的、在低于矿石熔点温度下、在特定气氛中进行的冶金过程。 煅烧：在空气中以去CO2和水为目的的冶金过程。 烧结与球团：以获得特定矿物组成、结构及性能的造块。 熔炼：还原氧化物，提取粗金属。 精炼：氧化杂质，获得纯金属。 铸造：液态金属凝固成固态。 钢铁生产长流程和短流程生产工艺； 烧结/球团 — 高炉—转炉—连铸机—轧机 （高炉炼铁，长流程） 直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机 （非高炉炼铁，短流程） 钢铁工业能源及能耗特点； 钢铁工业是能源消耗的大户，约占全国总能源消耗量的10～11％。 钢铁生产所用能源主要有煤炭、燃料油(重油)、天然气、电力等。 煤占钢铁生产中燃料消耗的70%，钢铁工业用煤量已超过煤炭总产量的15％。 煤在钢铁企业主要用来炼焦和自备电厂发电、蒸汽机车烧煤、烧工业锅炉及部分窑炉，少部分制成粉煤用于高炉喷吹及烧结生产。 我国钢铁工业的能源消耗中，钢铁冶炼是耗能最高的工序，占钢铁工业能耗的60～70％。其主要耗于炼铁系统，焦化、烧结、球团、炼铁等工序。 耐火材料及其要求 耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。 对耐火材料的要求是：有足够高的耐火度，合理的形状，质地致密，高温下有一定强度，无明显挥发现象以及不与炉内工作气氛发生反应等。