冶金导论考试复习资料

〔冶金行业冶金导论考试复习资料冶金导论复习一、名词解释：1、焙烧：将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、复原或其它化学变化的过程。其目的是转变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼或浸出的要求。按把握的气氛不同，分为：氧化焙烧：复原焙烧：硫酸化焙烧氯化焙烧等。2、浸出：用适当的浸出剂〔如酸、碱、盐等水溶液〕选择性地与矿石、精矿、焙砂等矿物原料中金属组分发生化学作用，并使之溶解而与其它不溶组分初步分别的过程。浸出又称浸取、溶出、湿法分解。3、烧结矿：将矿粉〔包括富矿粉、精矿粉以及其它含铁细粒状物料、熔剂〔石灰石、白云石、生石灰等粉料、燃料〔焦粉、煤粉〕按确定比例协作后，经混匀、造粒、加温〔预热、布料、点火，借助炉料氧化〔主要是燃料燃烧〕产生的高温，使烧结料水分蒸发并发生一系列化学反响，产生局部液相粘结，冷却后成块，经合理裂开和筛分后，最终得到的块矿就是烧结矿。4、高炉利用系数：每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数，是衡量高炉生产效率的指标，单位：吨/3·日)。5〔或铁团块〕呈固态的软化温度以下进展复原获得金属铁的方法。6、熔融复原：以非焦煤为能源，在高温熔融状态下进展铁氧化物复原，渣铁能完全分别，得到类似高炉的含碳铁水，其目的在于不使用焦炭。7、炼钢：就是通过冶炼来降低生铁中的碳和去除有害杂质，再依据对钢性能的要求参与适量的合金元素，使其成为具有高的强度、韧性或其它特别性能的钢。8〔一般≤0.40%〕和锰〔一般≤0.80%〕等合金元素外，不含其他合金元素的钢。9、合金钢：是指钢中除含有硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素如铬、镍、钼、钛、钒、铜、钨、铝、钴、铌、锆和稀土元素等，有的还含有某些非金属元素如硼、氮等的钢。其发生塑性变形，从而获得所要求的外形和尺寸的金属材料和制品。它包括轧制、锻造、冲压、挤压、拉拔等方法。、轧钢：将钢材金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙〔各种外形，因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产钢材型材、板材、管材。分冷轧、热轧。130～350gNa2O/L)在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生成铝酸钠溶液，此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重生成苛性钠溶液，供循环使用。补充：湿法炼铜也称胆铜法，其生产过程主要包括两个方面。一是浸铜，就是把铁放在胆矾〔CuSO4·5H2O〕溶液〔俗称胆水〕中，使胆矾中的铜离子被金属置换成单质铜沉积下来；二是收集，马上置换出的铜粉收集起来，再加以熔炼、铸造。连铸，使钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺。钢液的炉外精炼除气、去除非金属夹杂物、调整钢的成分和钢液温度等，移到炉外的“钢包”或者专用的容器中进展。二、简答题：1、为什么说钢铁是使用最多的金属材料？125~70%。铁矿石冶炼和加工较简洁，且生产规模大，效率高、质量好和本钱低，具有其它金属生产无可比较的优势。钢铁具有良好的物理、机械和工艺性能，如有较高的强度和韧性、热和电的良好导体、耐磨、耐腐蚀、焊接及铸造加工性好等。将某些金属〔如镍、铬、钒、锰等〕作为合金元素参与铁中就能获得具有各种性能的金属材料。钢铁通过热处理能调整其机械性能，以足国民经济各方面的需要。钢铁材料由于具有以上特点，因此在现代工业中应用广。2、什么是火法冶金和湿法冶金？火法冶金：在高温下矿石或精矿经熔炼与精炼反响及熔化作业，使其中的有色金属与脉石和杂质分开，获得较纯有色金属的过程。包括原料预备、熔炼和精炼三个主要工序。过程所需能源主要靠燃料燃烧供给，也有依靠过程中的化学反响热来供给。湿法冶金：它是在常温〔100℃〕常压或高温〔100-300℃〕高压下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的有色金属溶解于溶液中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将有色金属提取和分别出来的过程。主要包括浸出、分别与富集和提取过程。3、崩落采矿法特点(1采单元，按确定的回采挨次，连续进展单步骤回采。(2(3)崩落法的开采是在一个阶段内从上而下进展的。〔4〕采准、凿岩和出矿在不同分段进展，互不干扰。4、依据物料存在形态的不同，可将高炉划分哪五个区域？各区域主要的反响和特征是什么？答：依据物料存在形态的不同，可将高炉划分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口前盘旋区、渣体聚拢区。各区内进展的主要反响及特征分别为：块状带：炉料中水分蒸发及受热分解，铁矿石复原，炉料与煤气热交换；焦炭与矿石层状交替分布，呈固体状态；以气固相反响为主。软熔带：炉料在该区域软化，在下部边界开头熔融滴落；主要进展直接复原反响，初渣形成。滴落带：滴落的液态渣铁与煤气及固体碳之间进展多种简洁的化学反响。盘旋区：喷入的燃料与热风发生燃烧反响，产生高热煤气，是炉内温度最高的区域。渣铁聚拢区：在渣铁层间的交界面及铁滴穿过渣层时发生渣金反响。5、硫和磷对钢铁的危害？1〕硫是对钢铁危害大的元素，它使钢材具有热脆性。“热脆”就是SFeSFeSFe988℃，低于钢材热加工的开头温度。热加工时，分布于晶界的共晶体先行熔化而导致开裂。磷是钢材中的有害成分，使钢具有冷脆性。磷能溶于α-Fe间的强度大大增高，从而使钢材的室温强度提高而脆性增加，称为冷亦使钢材冷脆的危急性增加。6、焦炭在高炉生产中起什么作用。答：焦炭是现代高炉冶炼的主要燃料和能源根底，在高炉冶炼过程中具有如下作用：燃料：燃烧后发热，产生冶炼所需热量。CO需的复原剂。液铁渗碳剂：冶炼得到的生铁含碳量一般在4.3%左右，在高炉炼铁过程中，焦炭中的碳会逐步渗透到生铁中，生铁渗碳消耗焦炭约7%－10%。(4)料柱骨架：高炉内是布满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦炭约1/3~1/2，对料柱透气性具有打算性的影响。特别是在高炉下部，矿石、熔剂已经熔化、造渣，变成液态渣和铁，只有焦炭仍保持固态，为渣、铁滴落和煤气上升以及炉缸内的渣、铁正常流通和排出，供给了必要条件，使冶炼过程得以顺当进展。焦炭的这一作用目前尚不能为其他燃料所代替。7、造块法中球团法的优点？有利。术经济指标极为有利。强度较高，在炉内不易产生粉末，更适于作为大型高炉的炉料。含量低对削减高炉中的直接复原有利。(6山或港口，减轻了钢铁厂的环境压力。8、球团矿比烧结矿在冶金性能上的优劣？粒度小而均匀，有利于高炉料柱透气性的改善和气流的均匀分布。冷态强度〔抗压和抗磨〕高。在运输、装卸和贮存时产生粉末少。铁份高和堆密度大，有利于增加高炉料柱的有效重量，提高产〔工序能耗降低〕和降低焦比。复原性好，有利于改善煤气化学能的利用。球团矿存在的缺点：复原膨胀率要高于烧结矿。9、高炉炼铁法与非高炉炼铁；高炉炼铁法即以焦炭为能源根底的传统炼铁方法。它与转炉炼钢相协作，是目前生产钢铁的主要方法。具有以下特点：〔1〕高炉冶炼生铁的本质是从铁矿石中将铁复原并熔化，其复原所需的复原剂和热量由燃料产生2〕副产品炉渣、煤气和炉尘，都能充分利用到下面的次生工艺〔3〕从开炉投产就是一个连续生产过程，而且生产的规模大，连续自动化；〔4〕50%炉料为间接5〕节能效果。非高炉炼铁法，泛指高炉以外，不用焦炭，用煤、燃油、自然气、电为能源根底的一切其它炼铁方法。具有以下特点：于高炉冶炼的一个方面〔2〕投资少，周期短，灵敏性强3〕削减高温设备及耐火材料等要求4〕的原料，可做成铁粉、涂层、材料等。10、炼钢的根本任务可归纳为：A、脱碳并将其含量调整到确定范围；B、去除杂质，主要包括：脱磷〔冷脆、脱硫〔热脆、脱氧、去除气体〔氢、氮〕和非金属夹杂物〔氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等；C、调整钢液成分和温度；D、将钢液浇注成质量好的钢锭或钢坯。11、简述热轧和冷轧的生产过程；热轧主要生产过程为：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。轧制—不同品种或规格产品，分别在不同类型的轧机上进展轧制。精整—包括剪切、冷却、矫正、检验、外表处理等。〔〕酸洗—除去坯料外表的氧化铁皮〔〕〕精整。补充：高炉炼铁合理的炉料构造是什么？为什么？FeOO含量每提高1％，1.5％；球团矿具有强度高、粒度整齐、复原性好的特点，所以配用优质的酸性球团矿不仅能提高入炉品位，而且能改善炉料透气性，为高炉强化冶炼制造条件；铝电解原理：现代铝工业生产，主要承受冰晶石—氧化铝熔盐电解法，其中氧化铝是炼铝的原料，冰晶石是熔剂。直流电通入电解槽，在阴极和阳极上发生电化学反响。电解产物：阴极上是液体铝，阳极上是气体〔〕和〔。阳极气体中还含有少量有害的氟化物、沥青烟气和二氧化硫。经过净化后，废气排入大气，收回的氟化物返回电解槽内连续使用。三、论述题1、拜耳法生产氧化铝的流程。答：拜耳法流程包括三个主要步骤：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧。溶出：指把铝土矿中的氧化铝水合物〔Al2O3·xH2O)溶解在苛性钠〔NaOH)中，生成铝酸钠溶液。Al2O3·xH2O+2NaOH=2NaAlO2+(x+1)H2OAl(OH)3+NaOH=NaAl(OH)4AlOOH+NaOH+H2O=NaAl(OH)4分解：析出固体氢氧化铝Al2O3·3H2O〕〔3〕煅烧：Al2O3·3H2O=Al2O3+3H2O〔1100℃〕2、炼钢过程中脱氧的原理和任务Fe物如MnO剂。脱氧的目的在于降低钢中的氧含量，脱氧的任务是：MnO等。b总含氧量并没有降低，氧对钢的危害照旧存在。c)脱氧时还要完成调整钢液成分和合金化的任务。3、为什么说高炉炼铁中应提高间接复原率。高炉中的铁氧化物有直接复原和间接复原两种。直接复原：用固体复原剂C复原铁氧化物的反响。直接复原是不行逆反响，是大量的吸热反响，需要燃烧很多C它们在高炉内高温区进展。实际的直接复原是借助于碳素溶解损失反响、水煤气反响与间接复原反响叠加而实现的。间接复原COH2间接复原，间接复原反响为可逆反响，并放出大量热，因此其消耗热量少，它们在高炉内块状带的中低温区进展。高炉冶炼中总热量主要消耗于直接复原吸热和溶化渣铁所需热量。而高炉的热收入主要来自于风口燃料〔焦炭和煤粉〕的燃烧物理热。因此在高炉内应尽可能降低直接复原度、提高中温区的间接复原率，以降低燃料比〔或焦比。4、炼钢脱磷反响的根本条件和方法将钢中的磷脱除到要求的范围内，是炼钢的任务之一。脱磷的根本反响放热从反响式中可以看出：较低的温度、高(FeO)、高(CaO)有利于脱磷反响的进展。脱磷的根本条件和方法炉渣的碱度要适当高，流淌性要好。争论结果认为，脱磷时的炉渣2.5～3适当提高炉渣的氧化性，即渣中的氧化铁要高。适当的温度。尽管低温有利于放热反响的进展，但低温不利于石灰所以，为了获得最正确的脱磷效果，熔池应有适当的温度，不能太高也不能太低。d〕大渣量是提高脱磷效果的有效方法之一。对于电炉来说，承受自动流渣的方法，放旧渣、造渣就是大渣量的另一种操作形式。5、试从资源综合利用和生产过程对环境的友好两方面，分析火法炼铜和湿法炼铜的主要优缺点。火法炼铜是将铜矿〔或焙砂、烧结块等〕和熔剂一起在高温下熔化，或直接炼成粗铜，或先炼成冰铜〔铜、铁、硫为主的熔体〕然后再炼成粗铜。湿法炼铜是在常压或高压下，用溶剂浸出矿石或焙烧矿中的铜，经净液使铜与杂质分别，而后用电积或置换等方法，将溶液中的铜提取出来。火法流程最大的优点是适应性广，对各种不同的铜矿均能处理，特别是对一船硫化矿和富氧化矿很适用。湿法炼铜是在常温、常压或高压下用溶剂使铜从矿石中浸出，然后从浸出液中除去各种杂质，再将铜从浸出液中沉淀出来。对氧化铜矿和自然铜矿，大多数可用溶剂直接浸出；而硫化铜矿则一般先经焙烧，然后溶浸。火法炼铜与湿法炼铜的根本差异在于湿法浸出时，只有铜和少数其他成分溶解，绝大多数的脉石成分和杂质仍留在浸出渣中。湿法过程可在常温下进展，不需要更多的燃料；不造渣；产品输送便利；劳动条件较好；无烟害。从今后铜资源的变化状况看，铜矿日益贫化，将会遇到低品位难选复合矿处理的问题更多，这会促使湿法冶金向前进展。6、高硅铝土矿选矿脱硅的根本方法浮选法脱硅〔1〕浮选法脱硅浮选法脱除硅包括正浮选脱硅和反浮选脱硅。正浮选存在以下缺点:精矿上浮量大,导致脱硅过程中药剂用量大、精矿中药剂剩余量高,精上浮产品产率小,药剂用量低,精矿外表附着的药剂少,易于过滤,水分含量低等。争论说明：浮选铝矿物的有效捕收剂有脂肪酸和磺酸盐类；调整剂有六偏磷酸钠、丹宁酸、焦磷酸钠、苏打、碳酸钠等。反浮选以胺类捕收剂效果较好；在矿浆pH=7～8时，用阳离子胺类捕收剂可有效地选出鲕绿泥石等硅酸盐矿物，同时六偏磷酸钠有助于矿浆的分散。〔2〕絮凝脱硅对于细粒嵌布的一水铝石型铝土矿，含泥较多时可用选择性絮凝法脱30%～40%，然后增加调整浮选法脱除硅包括正浮选脱硅和反浮选脱硅。正浮选存在以下缺点:精矿上浮量大,导致脱硅过程中药剂用量大、精矿中药剂剩余量高,精上浮产品产率小,药剂用量低,精矿外表附着的药剂少,易于过滤,水分含量低等。争论说明：浮选铝矿物的有效捕收剂有脂肪酸和磺酸盐类；调整剂有六偏磷酸钠、丹宁酸、焦磷酸钠、苏打、碳酸钠等。反浮选以胺类捕收剂效果较好；在矿浆pH=7～8时，用阳离子胺类捕收剂可有效地选出鲕绿泥石等硅酸盐矿物，同时六偏磷酸钠有助于矿浆的分散。〔2〕絮凝脱硅对于细粒嵌布的一水铝石型铝土矿，含泥较多时可用选择性絮凝法脱30%～40%，然后增加调整剂苏打和苛性钠、分散剂六偏磷酸钠，再使用聚丙烯