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審核
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冶金就是從礦物中提取金屬或金屬化合物,用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過程和工藝。
冶金具有悠久的發(fā)展歷史,從石器時代到隨后的青銅器時代,再到近代鋼鐵冶煉的大規(guī)模發(fā)展。人類發(fā)展的歷史融合了冶金的發(fā)展歷史。
目錄
- 4 行業(yè)分類
- 5 發(fā)展歷史
- 6 注意事項
- ? 煉鐵生產(chǎn)
- ? 煉鋼生產(chǎn)
- ? 軋鋼生產(chǎn)
- ? 冶金生產(chǎn)
- ? 有色金屬
- ? 黃金冶煉
- 7 有色冶金
冶金歷史概述
編輯30~40億年前,茫茫宇宙中誕生了地球。宇宙好比是一個高溫冶煉爐,將還原的金屬向中心聚集,沉在地球的中心成為地核(Fe、Ni金屬熔體),然后金屬的表面形成硫化物層(熔锍),再在表面形成氧化物層(渣) ,最后在金屬熔體及渣的外表面包圍一層大氣層(相當于溫度壓力氣氛),于是人類賴以生存的地球形成了。
冶金,從古代陶術(shù)中發(fā)展而來。首先是冶銅。銅的熔點相對較低,隨著陶術(shù)的發(fā)展,陶術(shù)需要的工作溫度越來越高,達到銅的熔點溫度。而在陶術(shù)制作過程中,在一些有銅礦的地方制作陶術(shù),銅自然成了附生物質(zhì)而被發(fā)現(xiàn)。隨著經(jīng)驗慢慢的積累,古人也逐漸掌握了銅的冶煉方法。
冶金主要技術(shù)
編輯冶金火法冶金
火法冶金是在高溫條件下進行的冶金過程。礦石或精礦中的部分或全部礦物在高溫下經(jīng)過一系列物理化學變化,生成另一種形態(tài)的化合物或單質(zhì),分別富集在氣體、液體或固體產(chǎn)物中,達到所要提取的金屬與脈石及其它雜質(zhì)分離的目的。實現(xiàn)火法冶金過程所需熱能,通常是依靠燃料燃燒來供給,也有依靠過程中的化學反應來供給的,比如,硫化礦的氧化焙燒和熔煉就無需由燃料供熱;金屬熱還原過程也是自熱進行的。 火法冶金包括:干燥、焙解、焙燒、熔煉,精煉,蒸餾等過程。
冶金濕法冶金
濕法冶金是在溶液中進行的冶金過程。濕法冶金溫度不高,一般低于100℃,現(xiàn)代濕法冶金中的高溫高壓過程,溫度也不過200℃左右,極個別情況溫度可達300℃。濕法冶金包括:浸出、凈化、制備金屬等過程。
1、浸出用適當?shù)娜軇┨幚淼V石或精礦,使要提取的金屬成某種離子(陽離子或絡陰離子)形態(tài)進入溶液,而脈石及其它雜質(zhì)則不溶解,這樣的過程叫浸出。浸出后經(jīng)沉清和過濾,得到含金屬(離子)的浸出液和由脈石礦物絹成的不溶殘渣(浸出渣)。對某些難浸出的礦石或精礦,在浸出前常常需要進行預備處理,使被提取的金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诮龅哪撤N化合物或鹽類。例如,轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘牧蛩猁}而進行的硫酸化焙燒等,
都是常用的預備處理方法。
1、凈化在浸出過程中,常常有部分金屬或非金屬雜質(zhì)與被提取金屬一道進入溶液,從溶液中除去這些雜質(zhì)的過程叫做凈化。
2、制備金屬用置換、還原、電積等方法從凈化液中將金屬提取出來的過程。
冶金電冶金
電冶金是利用電能提取金屬的方法。根據(jù)利用電能效應的不同,電冶金又分為電熱冶金和電化冶金。
1、電熱冶金是利用電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苓M行冶煉的方法。在電熱冶金的過程中,按其物理化學變化的實質(zhì)來說,與火法冶金過程差別不大,兩者的主要區(qū)別只是冶煉時熱能來源不同。
2、電化冶金(電解和電積)是利用電化學反應,使金屬從含金屬鹽類的溶液或熔體中析出。前者稱為溶液電解,如錒的電解精煉和鋅的電積,可列入濕法冶金一類;后者稱為熔鹽電解,不僅利用電能的化學效應,而且也利用電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,借以加熱金屬鹽類使之成為熔體,故也可列入火法冶金一類。從礦石或精礦中提取金屬的生產(chǎn)工藝流程,常常是既有火法過程,又有濕法過程,即使是以火法為主的工藝流程,比如,硫化鍋精礦的火法冶煉,最后還須要有濕法的電解精煉過程;而在濕法煉鋅中,硫化鋅精礦還需要用高溫氧化焙燒對原料進行煉前處理。
冶金技術(shù)原理
編輯冶金就是將金屬溶液中的雜質(zhì)(非意向元素)通過熔融(加熱到熔點之上)進行造渣、除渣給予消除,同時某些化學成分通過除渣、脫碳、去氧等得到相對的純凈合金成分的過程。再精細的精煉過程一般就屬于金屬鑄造廠。涉及金屬成型行業(yè),比如礦石加工冶煉(黑色金屬、有色金屬)毛坯的粗煉;毛坯的再加工煉鋼廠、煉鐵廠、有色金屬提純(一般體現(xiàn)的是鑄造廠居多)
冶金行業(yè)分類
編輯冶金工業(yè)可以分黑色冶金工業(yè)和有色冶金工業(yè),黑色冶金主要指包括生鐵、鋼和鐵合金(如鉻鐵、錳鐵等)的生產(chǎn),有色冶金指后者包括其余所有各種金屬的生產(chǎn)。
另外冶金可以分為稀有金屬冶金工業(yè)和粉末冶金工業(yè)。
冶金發(fā)展歷史
編輯2007年,中國鋼鐵行業(yè)取得了增長較快、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、效益提高、節(jié)能 國際鋼鐵界的地位和影響提高的顯著成績。生產(chǎn)粗鋼48924.08萬噸,比上年增加6625.22萬噸,增長15.66%;生產(chǎn)生鐵46944.63萬噸,比上年增加6189.22 ,總體呈較快增長態(tài)勢。2008年第一季度中國鋼鐵產(chǎn)品出口同比下降了19.3%,但出口金額卻同比上升7.6%。
中國冶金工業(yè)科技水平正在走強,“大而弱”的聲音已經(jīng)降調(diào)。中國應當以提高 一步提高冶金工業(yè)科技水平。
冶金注意事項
編輯冶金煉鐵生產(chǎn)
煉鐵生產(chǎn)工藝設(shè)備復雜、作業(yè)種類多、作業(yè)環(huán)境差,勞動強度大。煉鐵生產(chǎn)過程中存在的主要危險源有:煙塵、噪聲、高溫輻射、鐵水和熔渣噴濺與爆炸、高爐煤氣中毒、高爐煤氣燃燒爆炸、煤粉爆炸、機具及車輛傷害、高處作業(yè)危險等。根據(jù)歷年事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計,煉鐵生產(chǎn)中的主要事故類別按事故發(fā)生的次數(shù)排序分別為:灼燙、機具傷害、車輛傷害、物體打擊、煤氣中毒和各類爆炸等事故。此外,觸電、高處墜落事故以及塵肺病、矽肺病和慢性一氧化碳中毒等職業(yè)病也經(jīng)常發(fā)生。導致事故發(fā)生的主要原因為:人為因素、管理原因和物質(zhì)原因三個方面。人為原因中主要是違章作業(yè),其次是誤操作和身體疲勞。管理原因中最主要的是不懂或不熟悉操作技術(shù),勞動組織不合理;其次是現(xiàn)場缺乏檢查指導,安全規(guī)程不健全,以及技術(shù)和設(shè)計上的缺陷。物質(zhì)原因中主要是設(shè)施(備)工具缺陷,個體防護用品缺乏或有缺陷;其次是防護保險裝置有缺陷和作業(yè)環(huán)境條件差。
冶金煉鋼生產(chǎn)
煉鋼生產(chǎn)中高溫作業(yè)線長,設(shè)備和作業(yè)種類多,起重作業(yè)和運輸作業(yè)頻繁,主要危險源有:高溫輻射、鋼水和熔渣噴濺與爆炸、氧槍回火燃燒爆炸、煤氣中毒、車輛傷害、起重傷害、機具傷害、高處墜落傷害等。煉鋼生產(chǎn)的主要事故類別有:氧氣回火、鋼水和熔渣噴濺等引起的灼燙和爆炸,起重傷害,車輛傷害,機具傷害,物體打擊,高處墜落,以及觸電和煤氣中毒事故。統(tǒng)計表明,煉鋼生產(chǎn)安全事故的主要原因有是:人為的違章作業(yè)和誤操作,作業(yè)環(huán)境條件不良,設(shè)備有缺陷,操作技術(shù)不熟悉,作業(yè)現(xiàn)場缺乏督促檢查和指導,安全規(guī)程不健全或執(zhí)行不嚴格,操作技術(shù)不熟悉,個體防護措施和用品有缺陷或缺乏等。
冶金軋鋼生產(chǎn)
軋鋼生產(chǎn)主要由加熱、軋制和精整三個主要工序組成,生產(chǎn)過程中工藝、設(shè)備復雜,作業(yè)頻繁,作業(yè)環(huán)境溫度高,噪聲和煙霧大。主要危險源有:高溫加熱設(shè)備,高溫物流,高速運轉(zhuǎn)的機械設(shè)備,煤氣氧氣等易燃易爆和有毒有害氣體,有毒有害化學制劑,電氣和液壓設(shè)施,能源、起重運輸設(shè)備,以及作業(yè)、高溫、噪聲和煙霧影響等。根據(jù)冶金行業(yè)綜合統(tǒng)計,軋鋼生產(chǎn)過程中的安全事故在整個冶金行業(yè)中較為嚴重,高于全行業(yè)的平均水平,事故的主要類別為:機械傷害、物體打擊、起重傷害、灼燙、高處墜落、觸電和爆炸等。事故的主要原因依次為:違章操作和誤操作,技術(shù)設(shè)備缺陷和防護裝置缺陷,安全技術(shù)和操作技術(shù)不熟悉,作業(yè)環(huán)境條件缺陷,以及安全規(guī)章制度執(zhí)行不嚴格等。
冶金冶金生產(chǎn)
1.煤氣生產(chǎn)過程中存在的主要危險及事故類別和原因
冶金生產(chǎn)中大量產(chǎn)生和使用煤氣的有:高爐煤氣,焦爐煤氣,轉(zhuǎn)爐煤氣,發(fā)生爐煤氣和鐵合金煤氣。各種煤氣的組成成分及所占百分比各不相同,主要成分為一氧化碳、氫氣、甲烷、氮氣、二氧化碳等。煤氣是冶金生產(chǎn)中主要的危險源之一,其主要危害是腐蝕、毒害、燃燒和爆炸。煤氣事故的主要類別有:急性中毒和窒息事故,燃燒引起的火災和灼燙事故,爆炸形成的爆炸傷害和破壞事故。冶金生產(chǎn)過程中導致煤氣事故發(fā)生的主要原因分別是:違章操作或誤操作,設(shè)備(施)及防護裝置的自身缺陷,安全技術(shù)知識缺乏,現(xiàn)場缺乏檢查指導和監(jiān)護措施,監(jiān)護裝置與個體防護用品缺乏或有缺陷,以及事故預防與及救護措施不完善等。
2.氧氣生產(chǎn)過程中存在的主要危險源及事故類別和原因
冶金生產(chǎn)過程中大量使用氧氣。氧氣易助燃,幾乎與一切可燃物都可進行燃燒,與其他可燃氣體按一定的比例混合后極易發(fā)生爆炸,其主要危險是易燃燒和易爆炸。氧氣燃燒時通常溫度很高,火勢很猛,災害嚴重,氧氣燃燒導致的灼燙和燒傷事故往往燒傷面積大、深度深,難以治愈。氧氣爆炸時通常強度很大、很猛烈,沖擊性、破壞性和毀滅性極強。冶金生產(chǎn)過程中導致氧氣事故發(fā)生的原因主要是氧氣燃燒或助燃造成的火災、燒傷事故和氧氣爆炸形成的爆炸事故,其傷害和破壞程度都很嚴重。分析統(tǒng)計表明,冶金生產(chǎn)中引發(fā)氧氣事故的主要原因是:人為的違章操作和誤操作,設(shè)備設(shè)施裝置的缺陷,以及缺乏安全技術(shù)知識和操作不熟練等。
冶金有色金屬
有色金屬冶煉生產(chǎn)包括銅、鉛、鋅、鋁和其他稀有金屬和貴重金屬的冶煉和加工,其生產(chǎn)過程具有設(shè)備、工藝復雜,設(shè)備設(shè)施、工序工種量多面廣,交叉作業(yè),頻繁作業(yè),危險因素多等特點。主要危險源有:高溫,噪聲,煙塵危害,有毒有害、易燃易爆氣體和其他物質(zhì)中毒、燃燒及爆炸危險,各種爐窯的運行和操作危險,高處墜落事故等。根據(jù)對以往事故的統(tǒng)計分析,有色金屬冶煉生產(chǎn)安全事故的主要原因是:違章作業(yè)和不熟悉、不懂安全操作技術(shù),工藝設(shè)備缺陷和技術(shù)設(shè)計缺陷,防護裝置失效或缺陷,現(xiàn)場缺乏檢查和指導,安全規(guī)章制度不完善或執(zhí)行不嚴,以及作業(yè)環(huán)境條件不良等。
冶金黃金冶煉
黃金冶煉生產(chǎn)過程中存在的主要危險源有:高溫,噪聲,煙塵危害,氰化物和汞中毒,易燃易爆氣體和其他物質(zhì)中毒,燃燒及爆炸危險,以及高處墜落事故等。根據(jù)對以往事故的統(tǒng)計分析,違章操作或誤操作、設(shè)備(施)及防護裝置自身缺陷,安全技術(shù)知識缺乏,現(xiàn)場缺乏檢查指導,監(jiān)護措施、監(jiān)護裝置與個體防護用品缺乏或有缺陷,以及事故預防與救護措施不完善等。
冶金有色冶金
編輯有色金屬的生產(chǎn), 包括地質(zhì)勘探、 開采、 加工、 冶煉和加工等過程。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展, 物理、 化學先進技術(shù)不斷運用到有色金屬冶金技術(shù)的革新中, 使得有色冶金技術(shù)取得了新的進展。 目前, 火法冶金由于自身的諸多不足已經(jīng)逐步被淘汰; 現(xiàn)在大多有色冶金企業(yè)及研究團隊多以濕法冶金和電冶金為主進行生產(chǎn)及研究。 有色冶金技術(shù)的不斷革新面臨著諸多的挑戰(zhàn), 目前有色冶金正朝著綠色環(huán)保、 海洋資源利用及金屬替代品的開發(fā)等方向發(fā)展; 但工業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾, 海洋資源利用技術(shù)難度大、 金屬替代品研發(fā)及生產(chǎn)成本高的問題仍沒得到有效的方法解決。 考慮到諸多影響因素, 相對上述研究方向二次資源回收再利用的研究前景是較廣闊的; 如果切實做到將前期實驗室的研發(fā)成果應用到后期的生產(chǎn)線上, 將是有色冶金技術(shù)的又一重大突破
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- 參考資料
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- 1. 崔志強,倪海濤,鄧瑩等.淺談有色冶金的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].廣州化工,2014,(17):43-44,126. .萬方[引用日期2017-11-08]
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