[工学]冶金概论1-6章整理课件.ppt

第一章 1.1.1 冶金学 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)。 冶金学研究所涉及的内容：金属的制取，金属的加工，金属性能的改进→对金属成分、组织结构、性能和相关理论的研究。 提取冶金的分类 按所冶炼金属类型分： (Nonferrous metallurgy) (Ferrous metallurgy) 按冶金工艺过程不同分： 1.1.2 火法冶金主要过程简介 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。 1.2.3 钢铁冶炼技术发展简史 远古至13世纪末：半熔融状态的铁块—海绵铁(sponge iron)； 13世纪末至19世纪中叶：熔融状态的生铁→粗钢，形成两步法炼钢； 19世纪中期至今 ： 1856年英国人发明了空气底吹酸性转炉炼钢法； 1864年法国人发明了平炉炼钢法(OH)； 1874年发明了空气底吹碱性转炉炼钢法； 20世纪初发明了电弧炉炼钢(EAF)； 20世纪中叶氧气顶吹转炉（LD法）。 钢铁生产的两个典型流程 烧结/球团 — 高炉—转炉—连铸机—轧机 直接还原或熔融还原—电炉—连铸机—轧机 钢铁生产的典型工艺（长流程） 钢铁工业的特点 生产规模大，物流吞吐大，每吨钢涉及的物流将是5-6吨。 资源密集、能耗密集。在钢铁联合企业内，每吨钢降消耗0.7-0.8吨左右的标准煤、1.5-1.65吨左右铁矿石、3-8吨左右新水； 制造流程工序多、结构复杂 制造流程中伴随大量物质/能量排放，形成复杂的环境界面 铁合金 铁合金是指铁与一种或几种元素组成的中间合金，主要用于炼钢脱氧或作为合金添加剂，当采用金属热还原法生产其它铁合金和有色金属时作还原剂(详见第七章)。如：硅铁、锰铁。 1.5.1 钢铁生产用能源 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。 2004年重点钢铁企业工序能耗比较(千克标准煤/t) 1.5.3 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。 1.6.1耐火材料定义 耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。 ISO定义：耐火材料是耐火度至少为1500 ℃的非金属材料或制品（但不排除含有一定比例的金属）。 在高温炉（高炉、热风炉、转炉、各种加热炉）中，炉膛是用耐火材料砌成的。 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。 1.7 环境保护 钢铁厂产生的各种污染物有： 大气污染物质 污水 固体废弃物 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。 钢铁 生产 中产 生的 污染 物(1) 第二章 高炉炼铁 2.1.1.1 几个基本概念 1 矿物(Minerals)：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一定物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。其中能够为人类利用的称为有用矿物。