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钢铁冶金概论 郭伟达 目 录 一、冶金的概念 二、钢铁冶金工艺简介 三、钢铁工业可持续发展 一、冶金的概念 冶金的概念 冶金就是指如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的过程。 冶金又分为 黑色冶金 黑色金属矿产：Fe, Mn, Cr, V 有色冶金 有色重金属：Cu,Zn,Pb,Sn,Bi(铋),Sb(锑), Hg(汞),Ni,Co, Cd(镉) 有色轻金属：Al, Mg 冶金学 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，同样冶炼不同的金属和轧制不同性能或品种的钢材需要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、性能和有关理论的研究。 钢铁冶金的基本方法——火法冶金 生铁生产：铁矿石还原 钢的生产：铁水中C、Si、P 等元素的氧化 铁合金生产：各种合金元素的氧化物的还原 基本原理是在高温下通过氧化物还原或元素的氧化反应，达到金属与脉石分离，去除杂质，提取金属的目的。 二、钢铁冶金工艺简介 传统流程 现代流程 原燃料（铁矿石、溶剂、焦炭、煤粉、气体燃料） ↓ 炼铁（铁水、铁块、高炉煤气…） ↓ 炼钢（钢坯、转炉煤气、炉渣…） ↓ 轧钢（钢材） （一）高炉炼铁生产用原燃料 含铁原料：铁矿石（烧结、球团） 溶剂：石灰石、白云石 燃料：焦炭、煤粉 含铁原料：铁矿石 凡在当前技术条件下，可以经济地提取出金属铁的岩石称为铁矿石。 铁矿石中除有含Fe的有用矿物外，还含有其他化合物，统称为脉石。常见的脉石有：SiO2、Al2O3、CaO及MgO等。 据统计，世界铁矿石总储量达3431×108t（亿），其中工业储量约1497×108t。 铁矿储量排在前5位的国家有：前苏联、澳大利亚、加拿大、巴西、印度，如下表： 铁的工业矿物和矿石类型 自然界中已知含铁矿物有300多种，主要矿物有： 磁铁矿（Fe3O4），含铁72.4％ 赤铁矿（Fe2O3），含铁70％ 褐铁矿（Fe2O3·nH2O），含铁48-62.9％ 针铁矿（Fe2O3·H2O），含铁48-63％ 菱铁矿（FeCO3），含铁48.3％ 铁矿石按矿物成份可分为五种类型 ①磁铁矿矿石②赤铁矿矿石 ③褐铁矿矿石④钛磁铁矿矿石⑤菱铁矿 按铁的含量可分为富铁矿石和贫铁矿石，我国一般按以下分类 富铁矿石－含Fe45％以上磁铁矿石、赤铁矿石，含铁30-35％菱铁矿矿石 贫铁矿石－含铁25-45％的磁铁矿石、赤铁矿石，含铁20-30％的菱铁矿石 工业上对铁矿石的要求 铁矿石的边界品位一般为TFe 20-25%,经选矿后才可使用。一般入高炉的富矿品位要求大于50%(Fe), S、P、Pb、Zn、Sn为有害组分。 当矿石中CaO+MgO/SiO2+Al2O3 在0.8-1.2 之间称为自熔性矿石。 铁矿粉造块 铁矿粉造块的目的： 1.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.改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼指标得到改善； 3、去除某些有害杂质，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。 铁矿粉造块主要工艺： 烧结过程和球团过程 烧结工艺过程（抽风烧结）： 混合料（铁矿粉、熔剂、燃料、附加物、及返矿。） →混合及造球 →带式烧结机台车上 →点火 整个烧结过程是在10-16kPa负压抽风下，自上而 下进行的。 烧结工艺过程 生球成型（细粉料氧化矿物表面能大、易吸附水） →生球干燥（脱水、预防焙烧破裂） →焙烧固结 （足够的机械强度、冶金性能） 溶剂 由于高炉造渣的需要，入炉料中常需配加一定数量的助溶剂，简称溶剂。 常用的是碱性溶剂，即石灰石（CaCO3）、白云石［ Ca（Mg）CO3］等。 溶剂质量要求：有效成