《冶金工程概论》课程考核论文_冶金工程概论考试论文

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选课课号：

(2012-2013-1)-BG11191-320105-课程类别：

公选课

题目：浅谈钢铁冶金联合企业的生产

《冶金工程概论》课程考核

（课程论文）

——化学在冶金领域的应用

作 者： 李纯杰 学 号： 2011442249 授课教师： 田世龙 班 级：

应化普11-4 重庆科技学院冶金与材料工程学院 二零一二年

11月

中国

重庆

浅谈钢铁冶金联合企业的生产

——化学在冶金领域的应用

摘要：随着国家的发展，工业也跟着发展。在这个快速发展的社会，钢铁工业占着重要的地位，对发展钢铁工业的意义及其对国民经济发展的重要性越来越受重视，中国冶金工业科技水平也逐步上升。中国应当以提高竞争力为目标，进一步提高冶金工业科技水平。冶金行业安全问题要引起高度重视，解决安全问题要采用综合性措施，常抓不懈。完善中国冶金行业的标准从一定意义上来讲是解决冶金安全的关键，应构建安全标准体系来保障行业健康发展。然而要完善中国冶金行业的标准，就要加深对冶金行业发展现状的了解，增长与冶金相关的知识，宽阔自己的眼界。

Abstract: with the development of the country, the industry 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 science and technology level also to rise gradually.China should to improve competitivene 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 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 deepen our understanding of the current situation of the development of metallurgical industry of understanding, growth and metallurgical related knowledge, broad his horizon.关键词：冶金 钢铁 程序 采矿 化学

Keywords: metallurgical steel program mining chemical 引言：通过了接近十周的《冶金工程概论》课的学习，让我这个从来都不接触钢铁冶炼的学生了解了钢铁的冶炼和我国钢铁业的发展历程。这个课程即将结束，我将通过这篇论文将我所学到的展现出来，一方面检测自己的学习情况，另一方面来对所学知识进行概括复习。不仅扩充了自己额外的知识，更重要的是对自己以后在某一领域的发展起到了一定的作用。本篇文章主要是将钢铁冶金联合企业主要有哪些生产环节，每一个生产环节的主要过程、主要设备、生产方法以及特点进行描述。并结合自己的专业谈谈化学在冶金领域上的应用。Introduction: through the close to ten weeks of the metallurgical engineering “introduction to course 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 pa through this paper I have learned show come out, on the one hand, testing their learning situation, on 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 production link of the main proce, main equipment, production methods and features of the description.And combining with my own profeional talk about chemistry in metallurgical field application.钢铁冶金联合企业生产环节 1采矿和选矿 1.1采矿

原料是高炉冶炼的物质基础，冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭和0.2~0.4t溶剂。高炉冶炼是连续生产过程，因此必须尽可能为其提供数量充足，品位高，杂质少，强度好，粒度均匀，粉末少以及性能稳定的原料，对一些不能满足上诉要求的原料，要进行一系列的准备处理，以确保高炉操作稳定顺行

采矿方法就是根据矿床的赋存要素和矿石与围岩的物理力力学等因素所确定的矿石开采方法，它包括采区的采准，切割和回采。根据回采时地区管理方法分为三大类：空场采矿法、充填采矿法和崩落采矿法。

铁矿石的开采方式主要有露天开采和液体开采，a矿石的品位要高于其他矿石。矿石的品位（含铁量）愈高，脉石含量愈少，冶炼是所需溶剂量和产出的渣量就少，因而能耗相应降低，产量增加。经验表明，含铁量每增加1%，则焦比降低2%，产量提高3%：贫矿石直接入炉冶炼在经济上是不合算的，应该选矿提高品位后，制成烧结矿或球团矿再入炉冶炼。B酸性脉石要低。一般的铁矿石脉石属酸性，主要成分为SiO2和Al2O3。在高铁冶炼条件下，Al2O3不被还原，SiO2只有很少量的被还原，最终进入炉渣与金属分离为未获得熔点，粘度，碱度等性能适当的熔渣，就需要在炉料中配加一定数量的碱性溶剂（CaCo3）。因此，矿石中SiO2和Al2O3愈多，加入的溶剂就愈多，渣量就愈多，燃料消耗量愈多。所以矿石中酸性脉石含量越低愈好。C有害杂质要少。

铁矿石中的主要杂质主要是硫和磷，他们在高炉冶炼中很容易进入生铁，从而对钢铁性能带来危害。在钢铁冶炼过程中，硫的脱除主要是在冶炼过程中进行的，磷的脱除主要是在炼钢过程完成的，因此铁矿石中硫和磷含量高会大大增加炼铁和炼钢的负担，获得高产，优质，低耗既长寿的生产技术经济指标。1.2选矿

（1）铁矿石：我国是世界上铁矿石资源较为丰富的国家之一，已探明的铁矿石储量有443亿吨。我国铁矿资源优点：一是贫矿多，富矿少，品均含铁量为34%，含铁量在50%以上可以直接入炉的富矿仅占5.7%，因此必须大力发展选矿和造块工业；二是复合矿多，含多种金属的复合矿约占总储量的25%。铁矿石的的种类较多，在自然界中已经发现有300多种含铁矿物。作为炼铁原料的铁矿石主要有赤铁矿，磁铁矿，褐铁矿及菱铁矿四种。磁铁矿坚硬致密，具有磁性，故其复合矿适合用磁选的方法富集，但还原能力差；赤铁矿质软，组织疏松易破碎，还原性能优于磁铁矿；褐铁矿和菱铁矿在受热时，所含结晶水及碳酸盐分解挥发后，形成疏松多孔的结构，还原性好。对于含铜或含钒钛类型铁矿石，为了综合回收各种有用矿物，多采用磁、浮、重、化等联合流程进行选别。总的来说，铁矿石的富选过程包括破碎、磨碎、筛分、分级和选别作业。

（2）多金属矿石 ：典型多金属硫化矿石是铜，铅，锌硫化矿石。其特点是硫化矿物种类多，品位低，嵌布细，各种有用矿物共生，可选性不一。此类矿石的筛选用混合浮选流程：加硫酸钠活化闪锌矿，加少量氰化物抑制硫化铁矿物，之后用石灰石将矿浆调制pH=9~10，并加“氰化钠+硫酸锌”抑制闪锌矿，实现铜，铅与锌矿分离，从而获得闪锌矿精矿。铜铅分离时，加重铬酸钾搅拌90~100min，调pH=9~9.5，抑铅浮铜，获得铜精矿。尾矿中主要是铅精矿，还有一部分易浮的锌矿进入，此时用硫酸铜活化锌矿物浮锌抑铅，分别获得铅精矿和锌中矿。1.3 人工造矿（球团和烧结）

粉矿造块的方法：烧结法和球团法，以烧结法为主。

1）烧结是粉矿造块的主要方法，其工艺是将粉矿，燃料和熔剂按一定比例混合，利用其中燃料燃烧产生的热量使混合料发生一系列物理化学反应，部分原料颗粒表面发生软化和熔化，产生一定液相，并润湿其他未熔化的矿石颗粒；当冷却后，液相将粉矿颗粒粘结成块，这个过程成为烧结。

2）主要设备：吸风带式烧结机。2．炼铁

目前常用的炼铁方法有高炉炼铁，直接还原和熔融还原铁三种方法。高炉炼铁是以焦炭为能源基础的传统炼铁方法，利用焦炭作为发热剂和还原剂，把铁矿石还原成生铁的碳热还原熔炼过程。

2.1高炉炼铁的过程如下：

1）烧结矿及部分块状铁矿石与焦炭，溶剂从高炉顶装入高炉中；

2）从高炉下不得风口鼓入1000~1300℃的热风，炉料中的焦炭在风口前与鼓风中的氧发生燃烧反应；

3）一同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。

4）反应产生的2000℃以上的炽热的具有还原性的煤气，在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料。矿石料在下降过程中逐步被还原，熔化成生铁和渣，聚集在炉缸中，并定期从铁口，渣口放出。

5)上升的高炉煤从炉顶排出。所以，可以把高炉看成是一个炉料下降，煤气上升的两个逆向物流运动的反应器。2.2.1 冶炼的主要设备

高炉是冶炼生铁的主要设备，除高炉本体外，还包括许多附属设备。现代高炉类型一般有炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段部分。炉喉 炉喉呈圆筒形。在此进行炉顶布料相妒料的初步加热。

炉身 炉身呈圆台形，它适应了炉料和煤气因温度变化而引起的体积改变。矿石在这里完成在固体状态下的整个加热过程，是高炉容积最大一部分。

炉腹 炉腹为倒圆台形适应炉料熔化体积收缩的特点。利于媒气流的均布。

炉缸 炉缸是圆筒形，它既要贮存一定数量的铁水和炉渣，又要能保证燃料有足够数量的焦炭。铁口、渣口和风口都设置在炉缸部位。风口设在渣口水平上方一定距离舶位置，要求渣面不要上升到风口平面，风口下应留有一定的焦炭燃烧空间。2．2．2 高炉炼铁的特点

1）高炉冶炼是在炉料与氧气气流逆向运动过程中完成各种错综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性反应。

2）高炉是密闭的容器，除装料，出铁，出渣及煤气外，操作人员无法直接观察到反应过程的状况，只能凭借仪器。

3）高炉是连续的大规模的高温生产过程，机械化自动化水平高 3.炼钢

1）造渣：调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣，能够向金属液面中传递足够的氧，以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下，并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。

2）出渣：电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时，氧化末期需要扒氧化渣;用双渣法造还原渣时，原来的氧化渣必须彻底放出，以防回磷等。

3）熔池搅拌：向金属熔池供应能量，使金属液和熔渣产生运动，以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。

4）电炉底吹：通过置于炉底的喷嘴将N

2、Ar、CO

2、CO、CH

4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化，促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间，降低电耗，改善脱磷、脱硫操作，提高钢中残锰量，提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀，从而改善钢质量，降低成本，提高生产率。

5）熔化期：炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温，并造好熔化期的炉渣。

6）氧化期和脱炭期：普通功率电弧炉炼钢的氧化期，通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度，要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展，电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。

7）还原期：普通功率电弧炉炼钢操作中，通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。

8）炉外精炼：将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程，也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼，即炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼，即将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是可提高钢的质量，缩短冶炼时间，简化工艺过程并降低生产成本。

9）钢液搅拌：炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化，并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应，反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下，其冶金反应速度很慢，如电炉中静止的钢液脱硫需30～60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3～5分钟。钢液在静止状态下，夹杂物*上浮除去，排除速度较慢;搅拌钢液时，夹杂物的除去速度按指数规律递增，并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。

10）出钢：钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。4.轧钢

轧钢有热轧和冷轧两种。

热轧，每一阶段的主要生产过程为：1）加热。将钢坯在加热炉中，加热到再结晶温度以上的某一适当温度。2）轧制。不同品种或规格产品，分别在不同类型的轧机上进行轧制。3）精整。包括剪切、冷却、矫正、检验、表面处理等。

冷轧的主要生产过程为：1）酸洗。除去坯料表面的氧化铁皮。2）轧制。3）退火。消除加工硬化。4）精整。

化学在冶金方面的应用

化学是一门是实用的学科，它与数学物理等学科共同成为自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的各个区域，化学是改造自然的强大力量的重要支柱。20世纪的化学取得了辉煌的成就，21世纪的化学将在与物理学、生命科学、材料科学、信息科学、能源、环境、海洋、空间科学的相互交叉，相互渗透，相互促进中共同大发展。当今，化学日益渗透到生活的各个方面，特别是与人类社会发展密切相关的重大问题。总之，化学与人类的衣、食、住、行以及能源、信息、材料、国防、环境保护、医药卫生、资源利用等方面都有密切的联系，它是一门社会迫切需要的实用学科。本专业培养培养目标：具备化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。

冶金工程是一门实用性技术学科，专业培养的学生基础宽厚、理论扎实、技能全面，同时，也要具备冶金和金属材料加工等方面的知识和技能。加之，冶金行业属于国民经济的基础和支柱产业之一，必然它和许多学科有千丝万缕的关系,例如化学知识就在冶金领域得到了更好的体现，比如湿法冶金过程中所用到的原理如流体力学、热力学及动力学等等, 基本上与化学工业中所到的原理一样，至于所用的设备如高压釜、过滤机、沉降槽等等也有很多上是基本一样的。所以它可以利用很多化工及石油方面的研究成果、新的技术及新的投备。最近几十年来, 化学工业及石油工业发展得很快。从这些工业中总结出来的原理, 发展出来的新技术及新投备, 都可以川到湿法冶金中去。

化学中的光谱分析仪在冶金方面也有应用，光谱冶金分析是指冶金生产过程中利用化学知识对各物料的化学组成及其含量的分析。它对原料的选择，在冶炼前的炉料计算，冶炼工艺流程的控制中，产品的检验，新产品的试制，以及冶金工厂中环保分析都是必不可少的。特点是：①在保证生产质量的前提下，分析速度要快，特别是分析；②冶金分析物料种类繁多，有固体、粉末和液体等，因此要求分析方法适应性强；③分析数量大，任务重，并且要求日夜连续不断进行。

总结

本文给出了钢铁冶金的主要生产环节，每一环节的主要生产过程、主要设备、生产方法及其特点，并简要介绍了化学知识在冶金方面的应用。祖国蓬勃的建设事业需要冶金工程方面大量的专业人才，众多的钢铁冶金，有色金属冶金企业等也需要拥有相当好的化学知识作为基础，例如冶金过程中所涉及的反应及其原理无不与化学知识相联系，随着当代环境问题的日益突出，冶金过程中所产生的“工业三废”都需要从化学的角度去思考，去衡量，去解决。总之一句话冶金离不开化学，为了更好的提升自己以后在冶金方面的价值，学好化学知识是必不可少的。

【参考文献】

［1］赵玉祥，现代冶金原理,［M］.北京冶金工业出版社，1993.03:57~59.[2] 王筱留, 钢铁冶金学(炼铁部分), 冶金工业出版社, 1991 [3]陈家镛，湿法冶金，中国科学报，1998 [4] 沈时英，冶金概论，冶金工业出版社，1988