冶金工程概論復(fù)習(xí)大綱

1、冶金工程概論復(fù)習(xí)大綱一、填空題1、從礦石中提取金屬的方法可歸結(jié)為三種：火法冶金、濕法冶金、電冶金，其中電冶金按電能形式分為電熱冶金和電化學(xué)冶金。冶金分類：鋼鐵冶金和有色金屬冶金。2、煉鋼原材料（高爐煉鐵原料）主要由鐵礦石、溶劑和燃料組成。3、鐵礦石入爐前處理步驟包括破碎和篩分、焙燒、混勻、選礦。選礦包括重選、磁選和浮選。4、非高爐煉鐵按工藝特征、產(chǎn)品類型及用途分為直接還原法和熔融還原法。5、高爐煉鐵常用鐵礦石有赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦。6、高爐煉鐵主要產(chǎn)品是生鐵，副產(chǎn)品是爐渣、高爐煤氣及其帶出的爐塵。7、高爐煉鐵其主體設(shè)備除了高爐本體以外，還包括爐后供料和爐頂裝料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣除塵

2、系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)等。8、轉(zhuǎn)爐煉鋼原材料按性質(zhì)分類，可分為金屬料、非金屬料和氣體。金屬料包括鐵水、廢鋼、鐵合金、直接還原鐵及碳化鐵，非金屬料包括石灰、白云石、螢石、合成造渣劑，氣體包括氧氣、氮氣和氬氣等。按用途分類，可分為金屬料、造渣劑、化渣劑、氧化劑、冷卻劑和增碳劑等。9、火法煉銅主要工藝步驟包括四個主要步驟，即造鎦熔煉、銅鎦吹煉、火法精練和電解精練。10、從礦石中提取氧化鋁的方法分為酸法和堿法兩大類，酸法未能在工業(yè)中應(yīng)用，堿法分為拜耳法、堿石灰燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法，其中以拜耳法為主。11、冶金工業(yè)廢氣治理方法分為冷凝法、吸收法、吸附法、燃燒法和催化轉(zhuǎn)化法。12、冶金工業(yè)固體廢

3、物對人類環(huán)境造成的危害主要表現(xiàn)在：侵占土地、污染土壤、污染水體和污染大氣。2、簡答題1、高爐爐渣有什么作用，它是如何形成的？渣鐵之間進(jìn)行合金元素的還原及脫硫反應(yīng)，起著控制生鐵成分的作用。比如，高堿度渣能促進(jìn)脫硫反應(yīng)，有利于錳的還原，從而提高生鐵質(zhì)量；SiO%含量高的爐渣促進(jìn)Si的還原，從而控制生鐵含Si量等。爐渣的形成造成了高爐內(nèi)的軟熔帶及滴落帶，對爐內(nèi)煤氣流分布及爐料的下降都有很大的影響，因此，爐渣的性質(zhì)和數(shù)量對高爐操作直接產(chǎn)生作用。爐渣附著在爐墻上形成渣皮，起保護爐襯的作用。但是另一種情況下又可能侵蝕爐襯，起破壞性作用。因此，爐渣成分和性質(zhì)直接影響高爐壽命。 形成原因：煉鐵所用的

4、鐵礦石中金屬鐵的品位一般都不會太高，含有其它礦物，在煉鐵的時候由于密度差異這些雜質(zhì)會上浮，再通過渣鐵分離，分離出的渣即為爐渣。2、高爐冶煉設(shè)備包括哪幾大系統(tǒng)，各自的作用是什么？包括爐后供料和爐頂裝料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣除塵系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)等。爐后供料和爐頂裝料系統(tǒng)：保證連續(xù)、均衡地供應(yīng)高爐冶煉所需原料，將爐料裝入高爐并使之分布合理。送風(fēng)系統(tǒng)：及時、連續(xù)、穩(wěn)定、可靠地供給高爐冶煉所需熱風(fēng)。煤氣除塵系統(tǒng)：對高爐煤氣進(jìn)行除塵降溫處理，以滿足用戶對煤氣質(zhì)量的要求。渣鐵處理系統(tǒng)：及時處理高爐排出的渣、鐵，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。噴吹系統(tǒng)：均勻、穩(wěn)定地向高爐噴吹煤粉，促進(jìn)高爐生產(chǎn)的節(jié)能降耗。3、影

5、響煉鋼過程脫磷的因素有哪些？影響脫硫的因素有哪些？a. 影響煉鋼過程脫磷的因素：渣量。渣量增加，利于脫磷。爐渣的堿度。堿度高，利于脫磷，但并非越高越好。爐渣的氧化性。爐渣的氧化性高，即爐渣中FeO的活度高，利于脫磷。溫度。一定的爐渣堿度和流動性下，較低溫度利于脫磷。金屬液成分。與氧結(jié)合能力高的元素含量降低，利于脫磷。b. 影響煉鋼過程脫硫的因素：渣量。渣量高利于脫硫。爐渣堿度。堿度高利于脫硫。爐渣氧化性。氧化性低利于脫硫。熔池溫度。溫度高利于脫硫。4、鋼液的脫氧方式有哪幾種，各有何特點？根據(jù)脫氧發(fā)生地點的不同，脫氧方式分為沉淀脫氧、擴散脫氧和真空脫氧。沉淀脫氧：脫氧反應(yīng)速度快，一般為放熱反應(yīng)，

6、但脫氧產(chǎn)物可能成為鋼中夾雜物，需去除；擴散脫氧：脫氧反應(yīng)在渣中進(jìn)行，鋼液中氧向渣中轉(zhuǎn)移，脫氧速度慢，脫氧時間長，不會在鋼中形成夾雜物；真空脫氧：只適用于脫氧產(chǎn)物為氣體的脫氧，不會造成非金屬夾雜物的污染，但需要專門的設(shè)備。5、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中元素的氧化、爐渣成分和溫度的變化體現(xiàn)出哪些特征？元素變化：吹煉初期，Si、Mn大量氧化，隨著吹煉的進(jìn)行，由于石灰的溶解，2FeO·SiO2轉(zhuǎn)變?yōu)?CaO·SiO2 ，Si被氧化至很低程度。而吹煉后期，爐溫上升（MnO）被還原，Mn含量上升。C、P、S均在吹煉中期，氧化脫去速度最快。 爐渣成分變化：槍位低時，（Fe

7、O）降低，礦石多時，（FeO）增高，脫碳速度高時，（FeO）低，吹煉初期，由于Si的氧化爐渣堿度不高，但隨著石灰的溶解直至吹煉結(jié)束，爐渣堿度均呈上升。 溫度變化：入爐鐵水1300左右；吹煉前期結(jié)束：1500左右；吹煉中期：1500-1550；吹煉后期：1650-1680。6、簡述電弧爐熔化期、氧化期和還原期的主要任務(wù)。（1）熔化期：將塊狀的固體爐料快速熔化，并加熱到氧化溫度；提前造渣，早期去磷；減少鋼液吸氣與揮發(fā)。（2）氧化期：進(jìn)一步降低鋼液中磷含量，使其低于成品規(guī)格的一半；去除鋼液中氣體和非金屬夾雜物；加熱和均勻鋼水溫度；氧化與脫碳。（3）還原期：使鋼液脫氧，盡可能去除鋼液中溶解氧

8、量和氧化物夾雜；將鋼中硫去除至鋼種規(guī)格要求；調(diào)整鋼液合金成分，保證元素含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求；調(diào)整爐渣成分，使?fàn)t渣堿度合適、流動性良好；調(diào)整鋼液溫度，確保冶煉正常進(jìn)行并有良好的澆注溫度。7、簡述直流電弧爐的優(yōu)越性。對電網(wǎng)沖擊小，無需動態(tài)補償裝置，可在短路容量較小的電網(wǎng)中使用；能夠大量減少石墨電極消耗；縮短冶煉時間，降低電耗；直流電弧爐無熱點且電弧距爐壁遠(yuǎn)，可降低耐火材料消耗；可降低合金元素的揮發(fā)與氧化損失，也使合金料及廢鋼的消耗降低，即降低金屬消耗。8、簡述LF主要的設(shè)備構(gòu)成及功能特點。主要設(shè)備包括爐體、電弧加熱系統(tǒng)、合金及渣料加料系統(tǒng)、喂料系統(tǒng)、底吹氬系統(tǒng)、爐蓋及冷卻水系統(tǒng)等。功能特點：可實現(xiàn)強還

9、原氣氛 惰性氣體攪拌鋼液 埋弧加熱 造堿性白渣，這四大精煉功能互相影響、互相依存，互相促進(jìn)。爐內(nèi)的還原氣氛以及有加熱條件下的鋼渣攪拌，提高了白渣的精煉能力，創(chuàng)造了一個理想的煉鋼環(huán)境，從而能生產(chǎn)出質(zhì)量和生產(chǎn)率優(yōu)于普通電弧爐鋼的鋼種。9、試比較AOD和VOD爐外精煉法之間的異同。AOD法：可吸入大量氣體，對爐料選擇靈活性大，脫碳速度快，生成效率高，成本低；AOD法熱效率好；采用電爐生產(chǎn)效率高；AOD爐可以隨時扒渣和二次造渣，生產(chǎn)含硫極低的鋼；設(shè)備簡單，投資少，維修方便；易控制，易于實現(xiàn)自動化。 VOD法：通過對真空度的控制，可完全控制C氧化進(jìn)行脫碳，減少還原劑用量；在鋼包精煉后不吸收N，

10、O，易于冶煉超低碳、氮以及氧不銹鋼；VOD法的氬氣消耗量少。10、試從資源綜合利用和生產(chǎn)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。資源利用方面：火法煉銅用于處理硫化銅礦的各種銅精礦、廢雜銅；濕法煉銅通常用于處理氧化銅礦、低品位廢礦、坑內(nèi)殘礦和難選復(fù)合礦。由此可以看出，火法煉銅偏于品味較高的精礦和廢銅，而濕法則是偏向于低品位的原礦，資源利用范圍要相對火法廣一些；環(huán)境方面：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(jīng)凈液使銅與雜質(zhì)分離，而后用電積或置換等方法，將溶液中的銅提取出來，這種方法產(chǎn)生的三廢少，對環(huán)境污染小。而火法則是要在高溫條件下對礦石中的銅進(jìn)行熔煉，會產(chǎn)

11、生大量的三廢，污染環(huán)境，因此就環(huán)保而言，濕法煉銅優(yōu)于火法。11、為什么氯化鎂水合物脫水必須分為兩個階段？氯化鎂水合物脫水不能采取簡單的加熱方法，因為當(dāng)高溫下脫去氯化鎂水合物中最后兩個結(jié)晶水時，就將發(fā)生水解反應(yīng)而生成MgOHCl和MgO。在熱空氣中加熱氯化鎂水合物（MgCl2·6H20），只能脫水得到低結(jié)晶水氯化鎂水合物（MgCl2·2H20和MgCl2·H20），如果繼續(xù)脫水，將會使MgCl2嚴(yán)重水解。水解生成氧化鎂和氯化氫氣體，氧化鎂無助于電解過程，引起鎂的損失，氯化氫則會使設(shè)備受到嚴(yán)重腐蝕。因此工業(yè)上氯化鎂水合物的脫水必須分為兩個階段。第一階段（一次脫水）：在熱空氣中，將 MgCl2·6H20MgCl2·2H20或MgCl2·H20 ；第二階段（二次脫水）：在HCl氣流或Cl2氣流下，將MgCl2·2H20或MgCl2·H20 進(jìn)一步脫水。12、試從鈦冶煉的特性解釋，為何制取致密鈦廣泛采用真空電弧爐熔煉法？保護性氣體純度有限，會影響到鈦的純度；真空法還可排除海綿鈦中帶來的雜質(zhì)。同時由于熔融鈦具有很高的化學(xué)活性，因此在熔煉中采用水冷銅坩堝，使熔融鈦迅速冷凝下來，大大減少了鈦與坩堝的相互作用。13、冶金工業(yè)固體廢物處理的原則是什么？首先