现代冶金生产工艺

　　一、钢铁生产工艺

　　(一)烧结、球团

　　烧结、球团是粉矿造块的两种工艺，即将高品位粉矿通过烧结法或球团焙烧法制成适合高炉冶炼

　　的块矿的工艺过程。

　　(二)焦化

　　炼焦生产的基本原料是炼焦煤，将炼焦煤在密闭的焦炉内隔绝空气高温加热，释放出水分和吸附

　　气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭。焦化生产的主要产品有冶金焦、焦炉煤

　　气和炼焦化学产品。

　　(三)炼铁

　　高炉生产是对铁矿石中的铁氧化物进行还原的过程。高炉使用的含铁炉料主要是烧结矿、球团矿

　　及天然富块矿，燃料为焦炭、煤粉、重油、天然气等。高炉的主要产品是生铁，用作下游炼钢工序的

　　主要原料;副产品主要是高炉煤气和高炉渣。

　　(四)炼钢

　　炼钢是将熔融铁水、废钢、溶剂(石灰、石灰石、萤石等)放人炼钢炉(主要是转炉和电炉)内，

　　使铁水中的杂质元素氧化，并加入合金元素的过程。通过炼钢，铁水中的部分碳氧化成 CO 或 CO2 逸

　　出，其余杂质元素以氧化物或其他形态进入炉渣，使钢液达到预定的化学成分。

　　(五)连铸

　　铸钢生产的连续化，即以连铸代替模铸，是铸钢生产技术的重大革命。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，经冷却，全部凝固后切成坯料。

　　(六)轧钢

　　将钢锭或钢坯经过轧机轧制成所需的钢材，实际上是塑性加工变形和改善钢内部结构的过程。通

　　过轧机轧制，不仅使原来粗大、不均匀的铸造结构变成均匀的细晶组织，而且力学性能得以提高，从

　　而可生产各种形状和不同规格的钢材(型钢、线材、钢轨、钢板、钢管、车轮、轮毂等)，以供应有

　　不同用途和性能要求的用户。除热轧外，在常温下经冷轧机轧制的钢材具有更好的精度、力学性能、

　　表面光洁度和内部组织。

　　图 1-1 钢铁生产工艺流程

　　二、有色金属生产工艺

　　火法冶金：处理精矿能力大，能够利用硫化矿中硫的燃烧热，可以经济地回收贵金属、稀有金属

　　等优点。

　　湿法冶金：常用于处理多金属矿、低品位矿和难选矿。电冶金则适用于铝、镁、钠等活性较大的

　　金属的生产。

　　(一)铝生产工艺

　　铝在生产过程中由 4 个环节构成一个完整的产业链：铝矿石开采→氧化铝制取→电解铝冶炼→铝

　　加工生产。

　　氧化铝制取过程就是从铝矿石中提取氧化铝使之与杂质分离的过程。氧化铝生产方法大致可分为

　　4 类，即碱法、酸法、酸碱联合法、热法。但目前普遍用于工业生产氧化铝的是碱法。

　　碱法生产氧化铝就是用碱(NaOH 或 Na2CO3)来处理铝矿石，使矿石中的氧化铝(Al2O3)变成可

　　溶解的铝酸钠溶液(Na2O•Al2O3)，而矿石中的硅、铁、钛等杂质成为不溶解的化合物，将不溶解的

　　残渣(统称尾矿，由于该残渣中含氧化铁而呈红色，故也称为赤泥)与溶液分离。与赤泥分离后的纯

　　铝酸钠溶液(Na2O•Al2O3)经净化处理后，分解析出氢氧化铝[Al(OH)3]，氢氧化铝经过焙烧后变成

　　氧化铝产品。

　　电解铝冶炼采用霍尔-埃鲁铝电解法。该方法由美国的霍尔和法国的埃鲁于 1886 发明。以氧化

　　铝为原料、冰晶石(Na3AlF6)为熔剂组成的电解质，在 950-970 ℃的条件下通过电解的方法使电解

　　质熔体中的氧化铝分解为铝和氧，铝在碳阴极以液相形式析出，氧在碳阳极上主要以二氧化碳气体的

　　形式逸出。铝液通过真空抬包从电解槽内抽出，送至铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝

　　锭或直接加工成线坯、型材等。

　　图 1-3 电解铝冶炼生产基本工艺流程

　　(二)铜生产工艺

　　当前铜冶炼以火法冶炼为主，其产量占世界铜总产量的 80%以上。特别是硫化铜矿，基本上是采

　　取火法冶炼。

　　铜熔炼作为铜冶炼、工艺的重要环节，其常用技术有闪速熔炼技术和富氧吹炼铜技术。

　　其中：闪速熔炼技术是世界铜熔炼的主流工艺技术，且日臻成熟;闪速熔炼技术成熟可靠、热强

　　度高、单炉处理量大、炉子寿命长、环保效果好。

　　粗铜的火法精炼分为氧化过程(氧化除渣阶段)和还原过程(还原得到阳极铜)。还原剂有重油、

　　天然气、液化石油气、木炭等。得到的阳极铜送电解车间进行电解精炼

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