冶金導論考試復習資料

〔冶金行業(yè)冶金導論考試復習資料冶金導論復習一、名詞解釋：1、焙燒：將礦石或精礦置于適當?shù)臍夥障?，加熱至低于它們的熔點溫度，發(fā)生氧化、復原或其它化學變化的過程。其目的是轉變原料中提取對象的化學組成，滿足熔煉或浸出的要求。按把握的氣氛不同，分為：氧化焙燒：復原焙燒：硫酸化焙燒氯化焙燒等。2、浸出：用適當?shù)慕鰟踩缢帷A、鹽等水溶液〕選擇性地與礦石、精礦、焙砂等礦物原料中金屬組分發(fā)生化學作用，并使之溶解而與其它不溶組分初步分別的過程。浸出又稱浸取、溶出、濕法分解。3、燒結礦：將礦粉〔包括富礦粉、精礦粉以及其它含鐵細粒狀物料、熔劑〔石灰石、白云石、生石灰等粉料、燃料〔焦粉、煤粉〕按確定比例協(xié)作后，經混勻、造粒、加溫〔預熱、布料、點火，借助爐料氧化〔主要是燃料燃燒〕產生的高溫，使燒結料水分蒸發(fā)并發(fā)生一系列化學反響，產生局部液相粘結，冷卻后成塊，經合理裂開和篩分后，最終得到的塊礦就是燒結礦。4、高爐利用系數(shù)：每立方米高爐有效容積一晝夜生產生鐵的噸數(shù)，是衡量高爐生產效率的指標，單位：噸/3·日)。5〔或鐵團塊〕呈固態(tài)的軟化溫度以下進展復原獲得金屬鐵的方法。6、熔融復原：以非焦煤為能源，在高溫熔融狀態(tài)下進展鐵氧化物復原，渣鐵能完全分別，得到類似高爐的含碳鐵水，其目的在于不使用焦炭。7、煉鋼：就是通過冶煉來降低生鐵中的碳和去除有害雜質，再依據(jù)對鋼性能的要求參與適量的合金元素，使其成為具有高的強度、韌性或其它特別性能的鋼。8〔一般≤0.40%〕和錳〔一般≤0.80%〕等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。9、合金鋼：是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等的鋼。其發(fā)生塑性變形，從而獲得所要求的外形和尺寸的金屬材料和制品。它包括軋制、鍛造、沖壓、擠壓、拉拔等方法。、軋鋼：將鋼材金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙〔各種外形，因受軋輥的壓縮使材料截面減小，長度增加的壓力加工方法，這是生產鋼材最常用的生產方式，主要用來生產鋼材型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。130～350gNa2O/L)在加熱的條件下將鋁土礦中的各種氧化鋁水合物溶解出來，生成鋁酸鈉溶液，此種溶液經稀釋后在冷卻的條件下分解出純的氫氧化鋁，同時重生成苛性鈉溶液，供循環(huán)使用。補充：濕法煉銅也稱膽銅法，其生產過程主要包括兩個方面。一是浸銅，就是把鐵放在膽礬〔CuSO4·5H2O〕溶液〔俗稱膽水〕中，使膽礬中的銅離子被金屬置換成單質銅沉積下來；二是收集，馬上置換出的銅粉收集起來，再加以熔煉、鑄造。連鑄，使鋼水不斷地通過水冷結晶器，凝成硬殼后從結晶器下方出口連續(xù)拉出，經噴水冷卻，全部凝固后切成坯料的鑄造工藝。鋼液的爐外精煉除氣、去除非金屬夾雜物、調整鋼的成分和鋼液溫度等，移到爐外的“鋼包”或者專用的容器中進展。二、簡答題：1、為什么說鋼鐵是使用最多的金屬材料？125~70%。鐵礦石冶煉和加工較簡潔，且生產規(guī)模大，效率高、質量好和本錢低，具有其它金屬生產無可比較的優(yōu)勢。鋼鐵具有良好的物理、機械和工藝性能，如有較高的強度和韌性、熱和電的良好導體、耐磨、耐腐蝕、焊接及鑄造加工性好等。將某些金屬〔如鎳、鉻、釩、錳等〕作為合金元素參與鐵中就能獲得具有各種性能的金屬材料。鋼鐵通過熱處理能調整其機械性能，以足國民經濟各方面的需要。鋼鐵材料由于具有以上特點，因此在現(xiàn)代工業(yè)中應用廣。2、什么是火法冶金和濕法冶金？火法冶金：在高溫下礦石或精礦經熔煉與精煉反響及熔化作業(yè)，使其中的有色金屬與脈石和雜質分開，獲得較純有色金屬的過程。包括原料預備、熔煉和精煉三個主要工序。過程所需能源主要靠燃料燃燒供給，也有依靠過程中的化學反響熱來供給。濕法冶金：它是在常溫〔100℃〕常壓或高溫〔100-300℃〕高壓下，用溶劑處理礦石或精礦，使所要提取的有色金屬溶解于溶液中，而其它雜質不溶解，然后再從溶液中將有色金屬提取和分別出來的過程。主要包括浸出、分別與富集和提取過程。3、崩落采礦法特點(1采單元，按確定的回采挨次，連續(xù)進展單步驟回采。(2(3)崩落法的開采是在一個階段內從上而下進展的。〔4〕采準、鑿巖和出礦在不同分段進展，互不干擾。4、依據(jù)物料存在形態(tài)的不同，可將高爐劃分哪五個區(qū)域？各區(qū)域主要的反響和特征是什么？答：依據(jù)物料存在形態(tài)的不同，可將高爐劃分為五個區(qū)域：塊狀帶、軟熔帶、滴落帶、風口前盤旋區(qū)、渣體聚攏區(qū)。各區(qū)內進展的主要反響及特征分別為：塊狀帶：爐料中水分蒸發(fā)及受熱分解，鐵礦石復原，爐料與煤氣熱交換；焦炭與礦石層狀交替分布，呈固體狀態(tài)；以氣固相反響為主。軟熔帶：爐料在該區(qū)域軟化，在下部邊界開頭熔融滴落；主要進展直接復原反響，初渣形成。滴落帶：滴落的液態(tài)渣鐵與煤氣及固體碳之間進展多種簡潔的化學反響。盤旋區(qū)：噴入的燃料與熱風發(fā)生燃燒反響，產生高熱煤氣，是爐內溫度最高的區(qū)域。渣鐵聚攏區(qū)：在渣鐵層間的交界面及鐵滴穿過渣層時發(fā)生渣金反響。5、硫和磷對鋼鐵的危害？1〕硫是對鋼鐵危害大的元素，它使鋼材具有熱脆性。“熱脆”就是SFeSFeSFe988℃，低于鋼材熱加工的開頭溫度。熱加工時，分布于晶界的共晶體先行熔化而導致開裂。磷是鋼材中的有害成分，使鋼具有冷脆性。磷能溶于α-Fe間的強度大大增高，從而使鋼材的室溫強度提高而脆性增加，稱為冷亦使鋼材冷脆的危急性增加。6、焦炭在高爐生產中起什么作用。答：焦炭是現(xiàn)代高爐冶煉的主要燃料和能源根底，在高爐冶煉過程中具有如下作用：燃料：燃燒后發(fā)熱，產生冶煉所需熱量。CO需的復原劑。液鐵滲碳劑：冶煉得到的生鐵含碳量一般在4.3%左右，在高爐煉鐵過程中，焦炭中的碳會逐步滲透到生鐵中，生鐵滲碳消耗焦炭約7%－10%。(4)料柱骨架：高爐內是布滿著爐料和熔融渣、鐵的一個料柱，焦炭約1/3~1/2，對料柱透氣性具有打算性的影響。特別是在高爐下部，礦石、熔劑已經熔化、造渣，變成液態(tài)渣和鐵，只有焦炭仍保持固態(tài)，為渣、鐵滴落和煤氣上升以及爐缸內的渣、鐵正常流通和排出，供給了必要條件，使冶煉過程得以順當進展。焦炭的這一作用目前尚不能為其他燃料所代替。7、造塊法中球團法的優(yōu)點？有利。術經濟指標極為有利。強度較高，在爐內不易產生粉末，更適于作為大型高爐的爐料。含量低對削減高爐中的直接復原有利。(6山或港口，減輕了鋼鐵廠的環(huán)境壓力。8、球團礦比燒結礦在冶金性能上的優(yōu)劣？粒度小而均勻，有利于高爐料柱透氣性的改善和氣流的均勻分布。冷態(tài)強度〔抗壓和抗磨〕高。在運輸、裝卸和貯存時產生粉末少。鐵份高和堆密度大，有利于增加高爐料柱的有效重量，提高產〔工序能耗降低〕和降低焦比。復原性好，有利于改善煤氣化學能的利用。球團礦存在的缺點：復原膨脹率要高于燒結礦。9、高爐煉鐵法與非高爐煉鐵；高爐煉鐵法即以焦炭為能源根底的傳統(tǒng)煉鐵方法。它與轉爐煉鋼相協(xié)作，是目前生產鋼鐵的主要方法。具有以下特點：〔1〕高爐冶煉生鐵的本質是從鐵礦石中將鐵復原并熔化，其復原所需的復原劑和熱量由燃料產生2〕副產品爐渣、煤氣和爐塵，都能充分利用到下面的次生工藝〔3〕從開爐投產就是一個連續(xù)生產過程，而且生產的規(guī)模大，連續(xù)自動化；〔4〕50%爐料為間接5〕節(jié)能效果。非高爐煉鐵法，泛指高爐以外，不用焦炭，用煤、燃油、自然氣、電為能源根底的一切其它煉鐵方法。具有以下特點：于高爐冶煉的一個方面〔2〕投資少，周期短，靈敏性強3〕削減高溫設備及耐火材料等要求4〕的原料，可做成鐵粉、涂層、材料等。10、煉鋼的根本任務可歸納為：A、脫碳并將其含量調整到確定范圍；B、去除雜質，主要包括：脫磷〔冷脆、脫硫〔熱脆、脫氧、去除氣體〔氫、氮〕和非金屬夾雜物〔氧化物、硫化物、磷化物、氮化物等；C、調整鋼液成分和溫度；D、將鋼液澆注成質量好的鋼錠或鋼坯。11、簡述熱軋和冷軋的生產過程；熱軋主要生產過程為：加熱—將鋼坯在加熱爐中，加熱到再結晶溫度以上的某一適當溫度。軋制—不同品種或規(guī)格產品，分別在不同類型的軋機上進展軋制。精整—包括剪切、冷卻、矯正、檢驗、外表處理等?！病乘嵯础ヅ髁贤獗淼难趸F皮〔〕〕精整。補充：高爐煉鐵合理的爐料構造是什么？為什么？FeOO含量每提高1％，1.5％；球團礦具有強度高、粒度整齊、復原性好的特點，所以配用優(yōu)質的酸性球團礦不僅能提高入爐品位，而且能改善爐料透氣性，為高爐強化冶煉制造條件；鋁電解原理：現(xiàn)代鋁工業(yè)生產，主要承受冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法，其中氧化鋁是煉鋁的原料，冰晶石是熔劑。直流電通入電解槽，在陰極和陽極上發(fā)生電化學反響。電解產物：陰極上是液體鋁，陽極上是氣體〔〕和〔。陽極氣體中還含有少量有害的氟化物、瀝青煙氣和二氧化硫。經過凈化后，廢氣排入大氣，收回的氟化物返回電解槽內連續(xù)使用。三、論述題1、拜耳法生產氧化鋁的流程。答：拜耳法流程包括三個主要步驟：鋁土礦溶出；鋁酸鈉溶液分解；氫氧化鋁煅燒。溶出：指把鋁土礦中的氧化鋁水合物〔Al2O3·xH2O)溶解在苛性鈉〔NaOH)中，生成鋁酸鈉溶液。Al2O3·xH2O+2NaOH=2NaAlO2+(x+1)H2OAl(OH)3+NaOH=NaAl(OH)4AlOOH+NaOH+H2O=NaAl(OH)4分解：析出固體氫氧化鋁Al2O3·3H2O〕〔3〕煅燒：Al2O3·3H2O=Al2O3+3H2O〔1100℃〕2、煉鋼過程中脫氧的原理和任務Fe物如MnO劑。脫氧的目的在于降低鋼中的氧含量，脫氧的任務是：MnO等。b總含氧量并沒有降低，氧對鋼的危害照舊存在。c)脫氧時還要完成調整鋼液成分和合金化的任務。3、為什么說高爐煉鐵中應提高間接復原率。高爐中的鐵氧化物有直接復原和間接復原兩種。直接復原：用固體復原劑C復原鐵氧化物的反響。直接復原是不行逆反響，是大量的吸熱反響，需要燃燒很多C它們在高爐內高溫區(qū)進展。實際的直接復原是借助于碳素溶解損失反響、水煤氣反響與間接復原反響疊加而實現(xiàn)的。間接復原COH2間接復原，間接復原反響為可逆反響，并放出大量熱，因此其消耗熱量少，它們在高爐內塊狀帶的中低溫區(qū)進展。高爐冶煉中總熱量主要消耗于直接復原吸熱和溶化渣鐵所需熱量。而高爐的熱收入主要來自于風口燃料〔焦炭和煤粉〕的燃燒物理熱。因此在高爐內應盡可能降低直接復原度、提高中溫區(qū)的間接復原率，以降低燃料比〔或焦比。4、煉鋼脫磷反響的根本條件和方法將鋼中的磷脫除到要求的范圍內，是煉鋼的任務之一。脫磷的根本反響放熱從反響式中可以看出：較低的溫度、高(FeO)、高(CaO)有利于脫磷反響的進展。脫磷的根本條件和方法爐渣的堿度要適當高，流淌性要好。爭論結果認為，脫磷時的爐渣2.5～3適當提高爐渣的氧化性，即渣中的氧化鐵要高。適當?shù)臏囟?。盡管低溫有利于放熱反響的進展，但低溫不利于石灰所以，為了獲得最正確的脫磷效果，熔池應有適當?shù)臏囟?，不能太高也不能太低。d〕大渣量是提高脫磷效果的有效方法之一。對于電爐來說，承受自動流渣的方法，放舊渣、造渣就是大渣量的另一種操作形式。5、試從資源綜合利用和生產過程對環(huán)境的友好兩方面，分析火法煉銅和濕法煉銅的主要優(yōu)缺點?；鸱掋~是將銅礦〔或焙砂、燒結塊等〕和熔劑一起在高溫下熔化，或直接煉成粗銅，或先煉成冰銅〔銅、鐵、硫為主的熔體〕然后再煉成粗銅。濕法煉銅是在常壓或高壓下，用溶劑浸出礦石或焙燒礦中的銅，經凈液使銅與雜質分別，而后用電積或置換等方法，將溶液中的銅提取出來?；鸱鞒套畲蟮膬?yōu)點是適應性廣，對各種不同的銅礦均能處理，特別是對一船硫化礦和富氧化礦很適用。濕法煉銅是在常溫、常壓或高壓下用溶劑使銅從礦石中浸出，然后從浸出液中除去各種雜質，再將銅從浸出液中沉淀出來。對氧化銅礦和自然銅礦，大多數(shù)可用溶劑直接浸出；而硫化銅礦則一般先經焙燒，然后溶浸。火法煉銅與濕法煉銅的根本差異在于濕法浸出時，只有銅和少數(shù)其他成分溶解，絕大多數(shù)的脈石成分和雜質仍留在浸出渣中。濕法過程可在常溫下進展，不需要更多的燃料；不造渣；產品輸送便利；勞動條件較好；無煙害。從今后銅資源的變化狀況看，銅礦日益貧化，將會遇到低品位難選復合礦處理的問題更多，這會促使?jié)穹ㄒ苯鹣蚯斑M展。6、高硅鋁土礦選礦脫硅的根本方法浮選法脫硅〔1〕浮選法脫硅浮選法脫除硅包括正浮選脫硅和反浮選脫硅。正浮選存在以下缺點:精礦上浮量大,導致脫硅過程中藥劑用量大、精礦中藥劑剩余量高,精上浮產品產率小,藥劑用量低,精礦外表附著的藥劑少,易于過濾,水分含量低等。爭論說明：浮選鋁礦物的有效捕收劑有脂肪酸和磺酸鹽類；調整劑有六偏磷酸鈉、丹寧酸、焦磷酸鈉、蘇打、碳酸鈉等。反浮選以胺類捕收劑效果較好；在礦漿pH=7～8時，用陽離子胺類捕收劑可有效地選出鮞綠泥石等硅酸鹽礦物，同時六偏磷酸鈉有助于礦漿的分散?！?〕絮凝脫硅對于細粒嵌布的一水鋁石型鋁土礦，含泥較多時可用選擇性絮凝法脫30%～40%，然后增加調整浮選法脫除硅包括正浮選脫硅和反浮選脫硅。正浮選存在以下缺點:精礦上浮量大,導致脫硅過程中藥劑用量大、精礦中藥劑剩余量高,精上浮產品產率小,藥劑用量低,精礦外表附著的藥劑少,易于過濾,水分含量低等。爭論說明：浮選鋁礦物的有效捕收劑有脂肪酸和磺酸鹽類；調整劑有六偏磷酸鈉、丹寧酸、焦磷酸鈉、蘇打、碳酸鈉等。反浮選以胺類捕收劑效果較好；在礦漿pH=7～8時，用陽離子胺類捕收劑可有效地選出鮞綠泥石等硅酸鹽礦物，同時六偏磷酸鈉有助于礦漿的分散?！?〕絮凝脫硅對于細粒嵌布的一水鋁石型鋁土礦，含泥較多時可用選擇性絮凝法脫30%～40%，然后增加調整劑蘇打和苛性鈉、分散劑六偏磷酸鈉，再使用聚丙烯