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冶金

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冶金
冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工艺。冶金的技术主要包括火法冶金、湿法冶金以及电冶金，同时冶金在我国具有悠久的发展历史，从石器时代到随后的青铜器时代，再到近代钢铁冶炼的大规模发展。人类发展的历史就融合了冶金的发展。随着物理化学在冶金中成功应用，冶金从工艺走向科学，于是有了大学里的冶金工程专业。
目录
起源
历史概述
主要技术
1. 火法冶金
2. 湿法冶金
3. 电冶金
冶金分类
发展历史
危险、类别及原因
中国的冶金历史
起源
历史概述
主要技术
1. 火法冶金
2. 湿法冶金
3. 电冶金
冶金分类
发展历史
危险、类别及原因
中国的冶金历史
冶金起源
　　从古代陶术中发展而来。首先是冶铜，铜的熔点相对较低，随着陶术的发展，陶术需要的温度越来越高，达到铜的熔点温度，而在陶术制作过程中，在一些有铜矿的地方制作陶术，铜自然成了附生物质而被发现。古人也慢慢掌握铜的冶炼方法。
　　30~40亿年前，茫茫宇宙中诞生了地球。宇宙好比是一个高温冶炼炉，将还原的金属向中心聚集，沉在地球的中心成为地核（Fe、Ni金属熔体），然后金属的表面形成硫化物层（熔锍），再在表面形成氧化物层（渣） ，最后在金属熔体及渣的外表面包围一层大气层（相当于温度压力气氛），于是人类赖以生存的地球形成了。
火法冶金
　　火法冶金是在高温条件下进行的冶金过程。矿石或精矿中的部分或全部矿物在高温下经过一系列物理化学变化，生成另一种形态的化合物或单质，分别富集在气体、液体或固体产物中，达到所要捉取的金属与脉石及其它杂质分离的目的。实现火法冶金过程所需热能，通常是依靠燃料燃烧来供给，也有依靠过程中的化学反应来供给的，比如，硫化矿的氧化焙烧和熔炼就无需由燃料供热；金属热还原过程也是自热进行的。
  火法冶金包括：干燥、焙解、焙烧、熔炼，精炼，蒸馏等过程。
湿法冶金
　　湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程。湿法冶金温度不高，一般低于100℃，现代湿法冶金中的高温高压过程，温度也不过200℃左右，极个别情况温度可达300℃。湿法冶金包括：浸出、净化、制备金属等过程。
　　1、浸出用适当的溶剂处理矿石或精矿，使要提取的金属成某种离子（阳离子或络阴离子）形态进入溶液，而脉石及其它杂质则不溶解，这样的过程叫浸出。浸出后经沉清和过滤，得到含金属（离子）的浸出液和由脉石矿物绢成的不溶残渣（浸出渣）。对某些难浸出的矿石或精矿，在浸出前常常需要进行预备处理，使被提取的金属转变为易于浸出的某种化合物或盐类。例如，转变为可溶性的硫酸盐而进行的硫酸化焙烧等，
　　都是常用的预备处理方法。
　　1、净化在浸出过程中，常常有部分金属或非金属杂质与被提取金属一道进入溶液，从溶液中除去这些杂质的过程叫做净化。
　　2、制备金属用置换、还原、电积等方法从净化液中将金属提取出来的过程。
电冶金
　　电冶金是利用电能提取金属的方法。根据利用电能效应的不同，电冶金又分为电热冶金和电化冶金。
　　1、电热冶金是利用电能转变为热能进行冶炼的方法。在电热冶金的过程中，按其物理化学变化的实质来说，与火法冶金过程差别不大，两者的主要区别只饲冶炼时热能来源不同。
2、电化冶金（电解和电积）是利用电化学反应，使金属从含金属盐类的溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如锕的电解精炼和锌的电积，可列入湿法冶金一类；后者称为熔盐电解，不仅利用电能的化学效应，而且也利用电能转变为热能，借以加热金属盐类使之成为熔体，故也可列入火法冶金一类。从矿石或精矿中提取金属的生产工艺流程，常常是既有火法过程，又有湿法过程，即使是以火法为主的工艺流程，比如，硫化锅精矿的火法冶炼，最后还须要有湿法的电解精炼过程；而在湿法炼锌中，硫化锌精矿还需要用高温氧化焙烧对原料进行炼前处理。
冶金分类
　　 冶金工业可以分黑色冶金工业和有色冶金工业，黑色冶金主要指包括生铁、钢和铁合金（如铬铁、锰铁等）的生产，有色冶金指后者包括其余所有各种金属的生产。
　　另外冶金可以分为稀有金属冶金工业和粉末冶金工业。
发展历史
　　冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门，包括黑色冶金工业和有色冶金工业两大类，是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。
　　新中国成立50多年来，钢铁工业发展迅速。在大连、天津、上海等沿海城市发展钢铁工业的同时，在内地的包头、太原、武汉、重庆、攀枝花等地建设了一批大型钢铁和铁合金、耐火材料等辅助原料企业。在黑色冶金工业发展的同时，中国有色金属冶炼及加工业迅速发展起来，辽宁、黑龙江、山东、河南、四川、贵州、甘肃等地先后建设了一批大型氧化铝厂、电解铝厂和铝材加工厂。还在湖南、江西、贵州、广西等地建立了大型的有色金属生产基地。
　　2007年，中国有色金属行业工业增加值（按可比价格计算）比2006年增长18.7%，增幅比全国规模以上企业工业增加值的增幅高0.2个百分点。
　　2007年，中国钢铁行业取得了增长较快、结构优化、效益提高、节能 国际钢铁界的地位和影响提高的显著成绩。生产粗钢48924.08万吨，比上年增加6625.22万吨，增长15.66%；生产生铁46944.63万吨，比上年增加6189.22 ，总体呈较快增长态势。2008年第一季度中国钢铁产品出口同比下降了19.3%，但出口金额却同比上升7.6%。
　　中国冶金工业科技水平正在走强，“大而弱”的声音已经降调。中国应当以提高 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 构建安全标准体系保障行业健康发展。
　　今后中国有色金属行业要充分利用国内、国外两种有色金属再生资源，大幅度增加再生资源回收利 年主要有色金属铜、铝、铅、锌再生利用量达到650万吨的基础上，2020年再生金属利用量达到1200万吨，占总量的40%，再生资源循环利用能力显著增强。
　　未来3年，中国钢铁行业在内需的拉动下将出现最佳发展机遇期； 国钢材的实际需求增长将保持年均7.57%的增速。预计中南地区将成为未来中国钢铁产品需求最具潜力的区域，武钢、鞍钢是最受益于下游行业需求增长的企业。未来5 将发生变化，建筑行业和资源能源行业的需求所占比例将有所下降，而机械、轻工和汽车等行业需求所占比例将有所上升。
　　 冶金技术
　　专业名称：冶金技术
　　专业培养目标：培养掌握冶金方面知识，从事冶金领域中生产、设计、管理工作的高级技术应用性专门人才
　　专业核心能力：冶炼工艺设计能力，金属材料分析检测能力，铸造车间生产管理能力
　　专业核心课程与主要实践环节：物理化学、金属学、冶金传输原理、冶金原理、钢铁冶金学、有色金属冶金学 、金工实习、生产实习、认识实习、冶金传输原理、冶金物理化学、冶炼工业、矿相岩相结构分析、课程设计、毕业设计等，以及各校的主要特色课程和实践环节。
危险、类别及原因
　　(一)炼铁生产的主要危险源及主要事故类别和原因
　　炼铁生产工艺设备复杂、作业种类多、作业环境差，劳动强度大。炼铁生产过程中存在的主要危险源有：烟尘、噪声、高温辐射、铁水和熔渣喷溅与爆炸、高炉煤气中毒、高炉煤气燃烧爆炸、煤粉爆炸、机具及车辆伤害、高处作业危险等。根据历年事故数据统计，炼铁生产中的主要事故类别按事故发生的次数排序分别为：灼烫、机具伤害、车辆伤害、物体打击、煤气中毒和各类爆炸等事故。此外，触电、高处坠落事故以及尘肺病、矽肺病和慢性一氧化碳中毒等职业病也经常发生。导致事故发生的主要原因为：人为因素、管理原因和物质原因三个方面。人为原因中主要是违章作业，其次是误操作和身体疲劳。管理原因中最主要的是不懂或不熟悉操作技术，劳动组织不合理；其次是现场缺乏检查指导，安全规程不健全，以及技术和设计上的缺陷。物质原因中主要是设施(备)工具缺陷，个体防护用品缺乏或有缺陷；其次是防护保险装置有缺陷和作业环境条件差。
　　(二)炼钢生产过程中存在的主要危险源及主要事故类别和原因
　　炼钢生产中高温作业线长，设备和作业种类多，起重作业和运输作业频繁，主要危险源有：高温辐射、钢水和熔渣喷溅与爆炸、氧枪回火燃烧爆炸、煤气中毒、车辆伤害、起重伤害、机具伤害、高处坠落伤害等。炼钢生产的主要事故类别有：氧气回火、钢水和熔渣喷溅等引起的灼烫和爆炸，起重伤害，车辆伤害，机具伤害，物体打击，高处坠落，以及触电和煤气中毒事故。统计表明，炼钢生产安全事故的主要原因有是：人为的违章作业和误操作，作业环境条件不良，设备有缺陷，操作技术不熟悉，作业现场缺乏督促检查和指导，安全规程不健全或执行不严格，操作技术不熟悉，个体防护措施和用品有缺陷或缺乏等。
　　(三)轧钢生产过程中存在的主要危险源及主要事故类型和原因
　　轧钢生产主要由加热、轧制和精整三个主要工序组成，生产过程中工艺、设备复杂，作业频繁，作业环境温度高，噪声和烟雾大。主要危险源有：高温加热设备，高温物流，高速运转的机械设备，煤气氧气等易燃易爆和有毒有害气体，有毒有害化学制剂，电气和液压设施，能源、起重运输设备，以及作业、高温、噪声和烟雾影响等。根据冶金行业综合统计，轧钢生产过程中的安全事故在整个冶金行业中较为严重，高于全行业的平均水平，事故的主要类别为：机械伤害、物体打击、起重伤害、灼烫、高处坠落、触电和爆炸等。事故的主要原因依次为：违章操作和误操作，技术设备缺陷和防护装置缺陷，安全技术和操作技术不熟悉，作业环境条件缺陷，以及安全规章制度执行不严格等。
　　(四)冶金生产中，煤气、氧气生产过程中存在的主要危险源及事故类别和原因
　　1．煤气生产过程中存在的主要危险及事故类别和原因
　　冶金生产中大量产生和使用煤气的有：高炉煤气，焦炉煤气，转炉煤气，发生炉煤气和铁合金煤气。各种煤气的组成成分及所占百分比各不相同，主要成分为一氧化碳、氢气、甲烷、氮气、二氧化碳等。煤气是冶金生产中主要的危险源之一，其主要危害是腐蚀、毒害、燃烧和爆炸。煤气事故的主要类别有：急性中毒和窒息事故，燃烧引起的火灾和灼烫事故，爆炸形成的爆炸伤害和破坏事故。冶金生产过程中导致煤气事故发生的主要原因分别是：违章操作或误操作，设备(施)及防护装置的自身缺陷，安全技术知识缺乏，现场缺乏检查指导和监护措施，监护装置与个体防护用品缺乏或有缺陷，以及事故预防与及救护措施不完善等。
　　2．氧气生产过程中存在的主要危险源及事故类别和原因
　　冶金生产过程中大量使用氧气。氧气易助燃，几乎与一切可燃物都可进行燃烧，与其他可燃气体按一定的比例混合后极易发生爆炸，其主要危险是易燃烧和易爆炸。氧气燃烧时通常温度很高，火势很猛，灾害严重，氧气燃烧导致的灼烫和烧伤事故往往烧伤面积大、深度深，难以治愈。氧气爆炸时通常强度很大、很猛烈，冲击性、破坏性和毁灭性极强。冶金生产过程中导致氧气事故发生的原因主要是氧气燃烧或助燃造成的火灾、烧伤事故和氧气爆炸形成的爆炸事故，其伤害和破坏程度都很严重。分析统计表明，冶金生产中引发氧气事故的主要原因是：人为的违章操作和误操作，设备设施装置的缺陷，以及缺乏安全技术知识和操作不熟练等。
　　(五)有色金属冶炼生产的主要危险源及主要事故类别和原因
　　有色金属冶炼生产包括铜、铅、锌、铝和其他稀有金属和贵重金属的冶炼和加工，其生产过程具有设备、工艺复杂，设备设施、工序工种量多面广，交叉作业，频繁作业，危险因素多等特点。主要危险源有：高温，噪声，烟尘危害，有毒有害、易燃易爆气体和其他物质中毒、燃烧及爆炸危险，各种炉窑的运行和操作危险，高能高压设备的运行和操作危险，高处作业危险，复杂环境作业危险等。主要事故类别有：机械伤害，车辆伤害，起重伤害，高温及化学品导致的灼烫伤害，有毒有害气体和化学品引起的中毒和窒息，可燃气体导致的火灾和爆炸，高处坠落事故等。根据对以往事故的统计分析，有色金属冶炼生产安全事故的主要原因是：违章作业和不熟悉、不懂安全操作技术，工艺设备缺陷和技术设计缺陷，防护装置失效或缺陷，现场缺乏检查和指导，安全规章制度不完善或执行不严，以及作业环境条件不良等。
　　(六)黄金冶炼生产的主要危险源及主要事故类别和原因
　　黄金冶炼生产过程中存在的主要危险源有：高温，噪声，烟尘危害，氰化物和汞中毒，易燃易爆气体和其他物质中毒，燃烧及爆炸危险，高能高压设备的运行和操作危险，高处作业危险，复杂环境作业危险等。主要事故类别有：机械伤害，车辆伤害，起重伤害，高温及化学品导致的灼烫伤害，有毒有害气体和化学品引起的中毒和窒息，可燃气体导致的火灾和爆炸，以及高处坠落事故等。根据对以往事故的统计分析，违章操作或误操作、设备(施)及防护装置自身缺陷，安全技术知识缺乏，现场缺乏检查指导，监护措施、监护装置与个体防护用品缺乏或有缺陷，以及事故预防与救护措施不完善等。
中国的冶金历史
　　冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门，包括黑色冶金工业和有色冶金工业两大类，是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。
　　新中国成立50多年来，钢铁工业发展迅速。在大连、天津、上海等沿海城市发展钢铁工业的同时，在内地的包头、太原、武汉、重庆、攀枝花等地建设了一批大型钢铁和铁合金、耐火材料等辅助原料企业。在黑色冶金工业发展的同时，中国有色金属冶炼及加工业迅速发展起来，辽宁、黑龙江、山东、河南、四川、贵州、甘肃等地先后建设了一批大型氧化铝厂、电解铝厂和铝材加工厂。还在湖南、江西、贵州、广西等地建立了大型的有色金属生产基地。
　　2007年，中国有色金属行业工业增加值（按可比价格计算）比2006年增长18.7%，增幅比全国规模以上企业工业增加值的增幅高0.2个百分点。
　　2007年，中国钢铁行业取得了增长较快、结构优化、效益提高、节能 国际钢铁界的地位和影响提高的显著成绩。生产粗钢48924.08万吨，比上年增加6625.22万吨，增长15.66%；生产生铁46944.63万吨，比上年增加6189.22 ，总体呈较快增长态势。2008年第一季度中国钢铁产品出口同比下降了19.3%，但出口金额却同比上升7.6%。
　　中国冶金工业科技水平正在走强，“大而弱”的声音已经降调。中国应当以提高 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 构建安全标准体系保障行业健康发展。
　　今后中国有色金属行业要充分利用国内、国外两种有色金属再生资源，大幅度增加再生资源回收利 年主要有色金属铜、铝、铅、锌再生利用量达到650万吨的基础上，2020年再生金属利用量达到1200万吨，占总量的40%，再生资源循环利用能力显著增强。
　　未来3年，中国钢铁行业在内需的拉动下将出现最佳发展机遇期； 国钢材的实际需求增长将保持年均7.57%的增速。预计中南地区将成为未来中国钢铁产品需求最具潜力的区域，武钢、鞍钢是最受益于下游行业需求增长的企业。未来将发生变化，建筑行业和资源能源行业的需求所占比例将有所下降，而机械、轻工和汽车等行业需求所占比例将有所上升。
冶金熔剂
熔剂按冶炼过程和阶段可分为熔炼熔剂和精炼熔剂；按熔剂性质可分为碱性熔剂(石灰、石灰石、白云石等)、酸性熔剂（石英、含硅高的有价金属矿石等）、中性熔剂（铝矾土、矾土质有价金属矿石等）和助熔剂（降低炉渣粘度的萤石、熔解Al2O3的冰晶石等）。一般要求熔剂中的有效成分尽可能高，有害杂质含量尽可能低（如炼钢熔剂要求含硫和磷低等），强度和块度(粒度)能满足冶炼工艺要求（如高炉炼铁要求熔剂强度好，大高炉适用块度为20～75毫米，小高炉块度为10～30毫米，有色金属硫化物精矿闪速熔炼要用粉状熔剂等）。
　　熔剂的选择同要提炼的金属和矿石成分有关。钢铁冶炼常用CaO-Al2O3-SiO2系渣，而铁矿石和焦炭的灰分大多是酸性氧化物(SiO2等)，因此主要用碱性熔剂（石灰石或白云石等）。个别情况下冶炼含碱性脉石的铁矿，也用酸性熔剂（石英或含酸性脉石的贫矿）。有色金属冶炼常用FeO－SiO2、FeO－CaO-SiO2和FeO-Al2O3-SiO2系渣，而有色金属矿石和精矿中常伴生有碱性铁矿物、方解石等，因此主要用石英或低品位石英砂金矿为熔剂。如果冶炼含酸性脉石的矿石和精矿，应配加石灰石、铁矿石或含碱性脉石的有色金属矿作熔剂 。
　参考书目
　赵天从主编：《重金属冶金学》,冶金工业出版社,北京，1981。

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