《材料工程基础》课件——第一章（1－3节） 材料的熔炼.pptxVIP

第一节 冶金工艺概述 第二节 钢铁冶炼 第三节 有色金属冶炼（铝、铜）; 因此，要获得各种金属及其合金材料。必须首先通过各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。; 火法冶金; 湿法冶金; 电冶金;熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质在熔池中进行电解。;黑色金属：;日本成为一个稀有贵金属的巨型宝库。日本一家研究机构12日发表报告称，由于越来越多的贵重金属应用在家用电器和半导体等电子器件上，日本已经成为全球稀有贵金属最大的聚集地。 尽管相当多的贵金属可以循环利用，但它们随着器材老化和废旧物品回收等原因逐渐沉积下来，使日本成为一个稀有贵金属的巨型宝库。 报告中说，目前日本境内大约有6800吨黄金，相当于全球已探明储量的16%。白银大约有60000吨，相当于全球已探明储量的22%。 更让人感到惊奇的是，报告中说，金属铟在日本存储量已经占到全球已探明总储藏量的61%，这是一种用于制造液晶显示面板必不可少的贵金属。 报告中说：“尽管这些稀有贵金属可能会以终端电子产品的形式销往全世界，但是，相当多一部分贵金属通过废物回收利用等方式又返回了日本。”报告指出：“可以毫不夸张地说，日本已经成为一个全球稀有贵重金属的大本营。” --- 2008年发表文章; 铁是元素周期表上第26位元素，原子量为55.85，在大气压下于1534℃熔化，2740℃气化。固态铁的密度是7870Kg/m3。 高纯度的铁是很柔软的，没有多少使用价值。但当纯铁中含有一定量的碳后，就变成我们在各方面使用的钢铁了。;生铁与钢的比较; 生铁;;矿石的品位;全球铁矿石资源;全球铁矿石资源;Mt Tom Price Iron Ore Mine, Hamersley Province, Western Australia 西澳Hamersley省Mt Tom Price铁矿 　; Fe在地壳中的含量为5％左右，在金属中仅次于铝（7.73%）， 除陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合，特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存在。 铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物(SiO2、MnO2 等)，这些统???为脉石。 炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。;基础：△GO－T?图 内容：交点的意义： 1） C还原各元素温度：由低到高?Fe、Mn、Si?、Al?（Al：2000℃） 所以在高炉中Mn?，Si?能部分还原；而Al?不能被还原。 2） C＋FeO － Fe＋ CO的反应是在高温进行的 3）下面的元素能还原上面的元素（炼钢） 还原FeO的能力：由低到高Mn??，Si??，Al?; 铁矿石;原料 ： 铁矿石(氧化物)；熔剂(CaCO3) 、燃料(焦炭) 铁矿石含铁量：30～70％， 其它是脉石（SiO2；Al2O3；CaO，MgO） 杂质：有害－S（FeS），P(Ca3 (PO4) 2)，Zn, Pb 有利－ Mn，Ni，Cr，V 任务： 1）FeO的还原 2）还原脉石或把脉石与铁水分离 溶剂 ：分离脉石，与SiO2、Al2O3形成低熔点的渣 燃料： 焦碳和煤粉 可以把炼铁归结为：矿石的还原，除脉石，造渣， 　或简单称为造渣过程; 原料：矿石、熔剂（如CaCO3用于造渣）及焦炭等。;;高炉的冶炼物理化学过程： 1） 燃烧过程：C＋O2——CO2↑ 　　　 CO2在上升过程中：CO2＋C——CO↑ 2）溶剂分解：CaCO3——CaO＋CO2↑ 3） 铁的还原：FeO＋CO——CO2＋Fe(间接还原)　　　　 FeO＋C——Fe＋CO （直接还原） 4）增碳：铁水在与焦碳的接触中会增碳－扩散过程， 使铁水 被C所饱和。 5）其他元素的还原: Mn，Si 部分被还原，被还原后进入铁水中 Al不被还原 ，只能和熔剂形成渣 6）去S: FeS＋CaO——CaS＋FeO 7）P： Ca3(PO4) 2＋C － CaO＋P＋CO 所以在铁水中： C饱和，溶有部分的Mn，Si，S以及全部的P。;生铁（主要产品）： 分为炼钢生铁和铸造生铁。 炉渣（副产品）：含SiO2、CaO和Al2O3的铝硅酸盐，主 要用于