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1、 選課課號： (2012-2013-1)-BG11191-320105-1 課程類別： 公選課 《冶金工程概論》課程考核 （課程論文） 題目：淺談鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn) ——化學(xué)在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用 作 者： 李純杰 學(xué) 號： 2011442249 授課教師： 田世龍 班 級： 應(yīng)化普11-4 重慶科技學(xué)院冶金與材料工程學(xué)院 二零一二年 11月 中國 重慶 淺談鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn) ——化學(xué)在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用 摘要：隨著國家的發(fā)展，

2、工業(yè)也跟著發(fā)展。在這個快速發(fā)展的社會，鋼鐵工業(yè)占著重要的地位，對發(fā)展鋼鐵工業(yè)的意義及其對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性越來越受重視，中國冶金工業(yè)科技水平也逐步上升。中國應(yīng)當(dāng)以提高競爭力為目標(biāo)，進(jìn)一步提高冶金工業(yè)科技水平。冶金行業(yè)安全問題要引起高度重視，解決安全問題要采用綜合性措施，常抓不懈。完善中國冶金行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)從一定意義上來講是解決冶金安全的關(guān)鍵，應(yīng)構(gòu)建安全標(biāo)準(zhǔn)體系來保障行業(yè)健康發(fā)展。然而要完善中國冶金行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，就要加深對冶金行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的了解，增長與冶金相關(guān)的知識，寬闊自己的眼界。 Abstract: with the development of the country, the indust

3、ry also follow development. In the rapid development of society, the iron and steel industry takes important position, the development of iron and steel industry and its significance to the development of national economy is more and more valued the importance of, China metallurgical industry scienc

4、e and technology level also to rise gradually. China should to improve competitiveness as the goal, further improve the metallurgical industry science and technology level. Metallurgical industry safety problems to draw high attention, solve the safety problems to the comprehensive measures, and pay

5、 special attention to be solved. Perfect China metallurgical industry standard in a certain sense, is the key to solve the metallurgical safety, should build up safety standard system to guarantee the healthy development of industry. However, to perfect China's metallurgical industry standard, will

6、deepen our understanding of the current situation of the development of metallurgical industry of understanding, growth and metallurgical related knowledge, broad his horizon. 關(guān)鍵詞：冶金 鋼鐵 程序 采礦 化學(xué) Keywords: metallurgical steel program mining chemical 引言：通過了接近十周的《冶金工程概論》課的學(xué)習(xí)，讓我這個從來都不接觸鋼鐵冶煉的學(xué)生

7、了解了鋼鐵的冶煉和我國鋼鐵業(yè)的發(fā)展歷程。這個課程即將結(jié)束，我將通過這篇論文將我所學(xué)到的展現(xiàn)出來，一方面檢測自己的學(xué)習(xí)情況，另一方面來對所學(xué)知識進(jìn)行概括復(fù)習(xí)。不僅擴(kuò)充了自己額外的知識，更重要的是對自己以后在某一領(lǐng)域的發(fā)展起到了一定的作用。本篇文章主要是將鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)主要有哪些生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的主要過程、主要設(shè)備、生產(chǎn)方法以及特點(diǎn)進(jìn)行描述。并結(jié)合自己的專業(yè)談?wù)劵瘜W(xué)在冶金領(lǐng)域上的應(yīng)用。 Introduction: through the close to ten weeks of the metallurgical engineering "introduction to course

8、 of study, let me this never contact iron and steel smelting students know the of steel and iron smelting and China's steel industry development course. This course is coming to an end, I will pass through this paper I have learned show come out, on the one hand, testing their learning situation, on

9、 the other hand to generalization knowledge review. Not only expanded their extra knowledge, more important is to oneself later in a certain area development, and play a certain role. This article mainly is to iron and steel metallurgical joint enterprise what are the main production link, each prod

10、uction link of the main process, main equipment, production methods and features of the description. And combining with my own professional talk about chemistry in metallurgical field application. 鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié) 1采礦和選礦 1.1采礦 原料是高爐冶煉的物質(zhì)基礎(chǔ)，冶煉1t生鐵大約需要1.6~2.0t礦石，0.4~0.6t焦炭和0.2~0.4t溶劑。高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過程，因

11、此必須盡可能為其提供數(shù)量充足，品位高，雜質(zhì)少，強(qiáng)度好，粒度均勻，粉末少以及性能穩(wěn)定的原料，對一些不能滿足上訴要求的原料，要進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備處理，以確保高爐操作穩(wěn)定順行 采礦方法就是根據(jù)礦床的賦存要素和礦石與圍巖的物理力力學(xué)等因素所確定的礦石開采方法，它包括采區(qū)的采準(zhǔn)，切割和回采。根據(jù)回采時地區(qū)管理方法分為三大類：空場采礦法、充填采礦法和崩落采礦法。 鐵礦石的開采方式主要有露天開采和液體開采，a礦石的品位要高于其他礦石。礦石的品位（含鐵量）愈高，脈石含量愈少，冶煉是所需溶劑量和產(chǎn)出的渣量就少，因而能耗相應(yīng)降低，產(chǎn)量增加。經(jīng)驗表明，含鐵量每增加1%，則焦比降低2%，產(chǎn)量提高3%：貧礦石直接入爐

12、冶煉在經(jīng)濟(jì)上是不合算的，應(yīng)該選礦提高品位后，制成燒結(jié)礦或球團(tuán)礦再入爐冶煉。B酸性脈石要低。一般的鐵礦石脈石屬酸性，主要成分為SiO2和Al2O3。在高鐵冶煉條件下，Al2O3不被還原，SiO2只有很少量的被還原，最終進(jìn)入爐渣與金屬分離為未獲得熔點(diǎn)，粘度，堿度等性能適當(dāng)?shù)娜墼?，就需要在爐料中配加一定數(shù)量的堿性溶劑（CaCo3）。因此，礦石中SiO2和Al2O3愈多，加入的溶劑就愈多，渣量就愈多，燃料消耗量愈多。所以礦石中酸性脈石含量越低愈好。C有害雜質(zhì)要少。 鐵礦石中的主要雜質(zhì)主要是硫和磷，他們在高爐冶煉中很容易進(jìn)入生鐵，從而對鋼鐵性能帶來危害。在鋼鐵冶煉過程中，硫的脫除主要是在冶煉過程中進(jìn)行

13、的，磷的脫除主要是在煉鋼過程完成的，因此鐵礦石中硫和磷含量高會大大增加煉鐵和煉鋼的負(fù)擔(dān)，獲得高產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)，低耗既長壽的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 1.2選礦 （1）鐵礦石：我國是世界上鐵礦石資源較為豐富的國家之一，已探明的鐵礦石儲量有443億噸。我國鐵礦資源優(yōu)點(diǎn)：一是貧礦多，富礦少，品均含鐵量為34%，含鐵量在50%以上可以直接入爐的富礦僅占5.7%，因此必須大力發(fā)展選礦和造塊工業(yè)；二是復(fù)合礦多，含多種金屬的復(fù)合礦約占總儲量的25%。 鐵礦石的的種類較多，在自然界中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有300多種含鐵礦物。作為煉鐵原料的鐵礦石主要有赤鐵礦，磁鐵礦，褐鐵礦及菱鐵礦四種。磁鐵礦堅硬致密，具有磁性，故其復(fù)合礦適合用磁

14、選的方法富集，但還原能力差；赤鐵礦質(zhì)軟，組織疏松易破碎，還原性能優(yōu)于磁鐵礦；褐鐵礦和菱鐵礦在受熱時，所含結(jié)晶水及碳酸鹽分解揮發(fā)后，形成疏松多孔的結(jié)構(gòu)，還原性好。對于含銅或含釩鈦類型鐵礦石，為了綜合回收各種有用礦物，多采用磁、浮、重、化等聯(lián)合流程進(jìn)行選別?？偟膩碚f，鐵礦石的富選過程包括破碎、磨碎、篩分、分級和選別作業(yè)。 （2）多金屬礦石 ：典型多金屬硫化礦石是銅，鉛，鋅硫化礦石。其特點(diǎn)是硫化礦物種類多，品位低，嵌布細(xì)，各種有用礦物共生，可選性不一。此類礦石的篩選用混合浮選流程：?加硫酸鈉活化閃鋅礦，加少量氰化物抑制硫化鐵礦物，之后用石灰石將礦漿調(diào)制pH=9~10，并加“氰化鈉+硫酸鋅”抑制閃鋅

15、礦，實現(xiàn)銅，鉛與鋅礦分離，從而獲得閃鋅礦精礦。?銅鉛分離時，加重鉻酸鉀攪拌90~100min，調(diào)pH=9~9.5，抑鉛浮銅，獲得銅精礦。?尾礦中主要是鉛精礦，還有一部分易浮的鋅礦進(jìn)入 ，此時用硫酸銅活化鋅礦物浮鋅抑鉛，分別獲得鉛精礦和鋅中礦。

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17、

18、 1.3 人工造礦（球團(tuán)和燒結(jié)） 粉礦造塊的方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法，以燒結(jié)法為主。 1）燒結(jié)是粉礦造塊的主要方法，其工藝是將粉礦，燃料和熔劑

19、按一定比例混合，利用其中燃料燃燒產(chǎn)生的熱量使混合料發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，部分原料顆粒表面發(fā)生軟化和熔化，產(chǎn)生一定液相，并潤濕其他未熔化的礦石顆粒；當(dāng)冷卻后，液相將粉礦顆粒粘結(jié)成塊，這個過程成為燒結(jié)。 2）主要設(shè)備：吸風(fēng)帶式燒結(jié)機(jī)。 2．煉鐵 目前常用的煉鐵方法有高爐煉鐵，直接還原和熔融還原鐵三種方法。高爐煉鐵是以焦炭為能源基礎(chǔ)的傳統(tǒng)煉鐵方法，利用焦炭作為發(fā)熱劑和還原劑，把鐵礦石還原成生鐵的碳熱還原熔煉過程。 2.1高爐煉鐵的過程如下： 1）燒結(jié)礦及部分塊狀鐵礦石與焦炭，溶劑從高爐頂裝入高爐中； 2）從高爐下不得風(fēng)口鼓入1000~1300℃的熱風(fēng)，爐料中的焦炭在風(fēng)口前與鼓風(fēng)中的氧發(fā)

20、生燃燒反應(yīng)； 3）一同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內(nèi)上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。 4）反應(yīng)產(chǎn)生的2000℃以上的熾熱的具有還原性的煤氣，在爐內(nèi)上升過程中加熱緩慢下降的爐料。礦石料在下降過程中逐步被還原，熔化成生鐵和渣，聚集在爐缸中，并定期從鐵口，渣口放出。 5)上升的高爐煤從爐頂排出。所以，可以把高爐看成是一個爐料下降，煤氣上升的兩個逆向物流運(yùn)動的反應(yīng)器。 2.2.1 冶煉的主要設(shè)備 高爐是冶煉生鐵的主要設(shè)備，除高爐本體外，還包括許多附屬設(shè)備。 現(xiàn)代高爐類型一般有爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五段部分。 爐喉 爐喉呈圓筒形。在此進(jìn)行爐頂布料相妒料

21、的初步加熱。 爐身 爐身呈圓臺形，它適應(yīng)了爐料和煤氣因溫度變化而引起的體積改變。礦石在這里完成在固體狀態(tài)下的整個加熱過程，是高爐容積最大一部分。 爐腹 爐腹為倒圓臺形適應(yīng)爐料熔化體積收縮的特點(diǎn)。利于媒氣流的均布。 爐缸 爐缸是圓筒形，它既要貯存一定數(shù)量的鐵水和爐渣，又要能保證燃料有足夠數(shù)量的焦炭。鐵口、渣口和風(fēng)口都設(shè)置在爐缸部位。風(fēng)口設(shè)在渣口水平上方一定距離舶位置，要求渣面不要上升到風(fēng)口平面，風(fēng)口下應(yīng)留有一定的焦炭燃燒空間。 2．2．2 高爐煉鐵的特點(diǎn) 1） 高爐冶煉是在爐料與氧氣氣流逆向運(yùn)動過程中完成各種錯綜復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理變化的，爐內(nèi)主要是還原性反應(yīng)。 2） 高爐是密

22、閉的容器，除裝料，出鐵，出渣及煤氣外，操作人員無法直接觀察到反應(yīng)過程的狀況，只能憑借儀器。 3） 高爐是連續(xù)的大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程，機(jī)械化自動化水平高 3. 煉鋼 1）造渣：調(diào)整鋼、鐵生產(chǎn)中熔渣成分、堿度和粘度及其反應(yīng)能力的操作。目的是通過渣——金屬反應(yīng)煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和堿度的熔渣，能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧，以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下，并使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小。 2）出渣：電弧爐煉鋼時根據(jù)不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時，氧化末期需要扒氧化渣;用雙渣法造還原渣

23、時，原來的氧化渣必須徹底放出，以防回磷等。 3）熔池攪拌：向金屬熔池供應(yīng)能量，使金屬液和熔渣產(chǎn)生運(yùn)動，以改善冶金反應(yīng)的動力學(xué)條件。熔池攪拌可藉助于氣體、機(jī)械、電磁感應(yīng)等方法來實現(xiàn)。 4）電爐底吹：通過置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據(jù)工藝要求吹入爐內(nèi)熔池以達(dá)到加速熔化，促進(jìn)冶金反應(yīng)過程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時間，降低電耗，改善脫磷、脫硫操作，提高鋼中殘錳量，提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻，從而改善鋼質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)率。 5）熔化期：煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、

24、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務(wù)是盡快將爐料熔化及升溫，并造好熔化期的爐渣。 6）氧化期和脫炭期：普通功率電弧爐煉鋼的氧化期，通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認(rèn)為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務(wù)是氧化鋼液中的碳、磷;去除氣體及夾雜物;使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度，要求脫碳量大于0.2%左右。隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進(jìn)行。 7）還原期：普通功率電弧爐煉鋼操作中，通常把氧化末期扒渣完畢到出鋼這段時間稱為還原期。其主要任務(wù)是造還原渣進(jìn)行擴(kuò)散、脫氧、脫硫、控制

25、化學(xué)成分和調(diào)整溫度。目前高功率和超功率電弧爐煉鋼操作已取消還原期。 8）爐外精煉：將煉鋼爐(轉(zhuǎn)爐、電爐等)中初煉過的鋼液移到另一個容器中進(jìn)行精煉的煉鋼過程，也叫二次冶金。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進(jìn)行。初煉，即爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉，即將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進(jìn)行成分微調(diào)等。將煉鋼分兩步進(jìn)行的好處是可提高鋼的質(zhì)量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程并降低生產(chǎn)成本。 9）鋼液攪拌：爐外精煉過程中對鋼液進(jìn)行的攪拌。它使鋼液成分和溫度均勻化，并能促進(jìn)冶金反應(yīng)。多數(shù)冶金反應(yīng)過程是相界面反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)

26、散速度是這些反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。鋼液在靜止?fàn)顟B(tài)下，其冶金反應(yīng)速度很慢，如電爐中靜止的鋼液脫硫需30～60分鐘;而在爐精煉中采取攪拌鋼液的辦法脫硫只需3～5分鐘。鋼液在靜止?fàn)顟B(tài)下，夾雜物*上浮除去，排除速度較慢;攪拌鋼液時，夾雜物的除去速度按指數(shù)規(guī)律遞增，并與攪拌強(qiáng)度、類型和夾雜物的特性、濃度有關(guān)。 10）出鋼：鋼液的溫度和成分達(dá)到所煉鋼種的規(guī)定要求時將鋼水放出的操作。 4. 軋鋼 軋鋼有熱軋和冷軋兩種。 熱軋，每一階段的主要生產(chǎn)過程為：1）加熱。將鋼坯在加熱爐中，加熱到再結(jié)晶溫度以上的某一適當(dāng)溫度。2）軋制。不同品種或規(guī)格產(chǎn)品，分別在不同類型的軋機(jī)上進(jìn)行軋制。3）精整。包括剪切、

27、冷卻、矯正、檢驗、表面處理等。 冷軋的主要生產(chǎn)過程為：1）酸洗。除去坯料表面的氧化鐵皮。2）軋制。3）退火。消除加工硬化。4）精整。 化學(xué)在冶金方面的應(yīng)用 化學(xué)是一門是實用的學(xué)科，它與數(shù)學(xué)物理等學(xué)科共同成為自然科學(xué)迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)?；瘜W(xué)的核心知識已經(jīng)應(yīng)用于自然科學(xué)的各個區(qū)域，化學(xué)是改造自然的強(qiáng)大力量的重要支柱。20世紀(jì)的化學(xué)取得了輝煌的成就，21世紀(jì)的化學(xué)將在與物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、能源、環(huán)境、海洋、空間科學(xué)的相互交叉，相互滲透，相互促進(jìn)中共同大發(fā)展。當(dāng)今，化學(xué)日益滲透到生活的各個方面，特別是與人類社會發(fā)展密切相關(guān)的重大問題?？傊?，化學(xué)與人類的衣、食、住、行以及能源、信

28、息、材料、國防、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、資源利用等方面都有密切的聯(lián)系，它是一門社會迫切需要的實用學(xué)科。本專業(yè)培養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)：具備化學(xué)工程與化學(xué)工藝方面的知識，能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保和軍工等部門從事工程設(shè)計、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理和科學(xué)研究等方面工作的工程技術(shù)人才。 冶金工程是一門實用性技術(shù)學(xué)科，專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生基礎(chǔ)寬厚、理論扎實、技能全面，同時，也要具備冶金和金屬材料加工等方面的知識和技能。加之，冶金行業(yè)屬于國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)之一，必然它和許多學(xué)科有千絲萬縷的關(guān)系,例如化學(xué)知識就在冶金領(lǐng)域得到了更好的體現(xiàn)，比如濕法冶金過程中所用到的原理如流體力學(xué)、熱力學(xué)及動力學(xué)等等, 基

29、本上與化學(xué)工業(yè)中所到的原理一樣， 至于所用的設(shè)備如高壓釜、過濾機(jī)、沉降槽等等也有很多上是基本一樣的。所以它可以利用很多化工及石油方面的研究成果、新的技術(shù)及新的投備。最近幾十年來, 化學(xué)工業(yè)及石油工業(yè)發(fā)展得很快。從這些工業(yè)中總結(jié)出來的原理, 發(fā)展出來的新技術(shù)及新投備, 都可以川到濕法冶金中去。 化學(xué)中的光譜分析儀在冶金方面也有應(yīng)用，光譜冶金分析是指冶金生產(chǎn)過程中利用化學(xué)知識對各物料的化學(xué)組成及其含量的分析。它對原料的選擇，在冶煉前的爐料計算，冶煉工藝流程的控制中，產(chǎn)品的檢驗，新產(chǎn)品的試制，以及冶金工廠中環(huán)保分析都是必不可少的。特點(diǎn)是：①在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，分析速度要快，特別是分析；②冶金分

30、析物料種類繁多，有固體、粉末和液體等，因此要求分析方法適應(yīng)性強(qiáng)；③分析數(shù)量大，任務(wù)重，并且要求日夜連續(xù)不斷進(jìn)行。 總結(jié) 本文給出了鋼鐵冶金的主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)的主要生產(chǎn)過程、主要設(shè)備、生產(chǎn)方法及其特點(diǎn)，并簡要介紹了化學(xué)知識在冶金方面的應(yīng)用。祖國蓬勃的建設(shè)事業(yè)需要冶金工程方面大量的專業(yè)人才，眾多的鋼鐵冶金，有色金屬冶金企業(yè)等也需要擁有相當(dāng)好的化學(xué)知識作為基礎(chǔ)，例如冶金過程中所涉及的反應(yīng)及其原理無不與化學(xué)知識相聯(lián)系，隨著當(dāng)代環(huán)境問題的日益突出，冶金過程中所產(chǎn)生的“工業(yè)三廢”都需要從化學(xué)的角度去思考，去衡量，去解決?？傊痪湓捯苯痣x不開化學(xué)，為了更好的提升自己以后在冶金方面的價值，學(xué)好化學(xué)知識是必不可少的。 【參考文獻(xiàn)】 ［1］趙玉祥，現(xiàn)代冶金原理,［M］.北京冶金工業(yè)出版社，1993.03:57~59. [2] 王筱留, 鋼鐵冶金學(xué)(煉鐵部分), 冶金工業(yè)出版社, 1991 [3]陳家鏞，濕法冶金，中國科學(xué)報，1998 [4] 沈時英 ， 冶金概論 ， 冶金工業(yè)出版社，1988