|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
5-1 材料的制备原理及方法
" y N; `1 x1 N3 v5-1-1 金属材料的制备
3 J4 y! ` c; v1. 铁的制备
D( |& y% C( Q) v' v原理：" y! Z: e: V& u' A/ V% k: l
直接还原：以C为还原剂，FeO+C=Fe+CO，高炉下部高温区进行
/ B# B: \, I9 p( F5 ]① 还原（反应）
7 c+ j7 X) z l2 F: B+ e7 c间接还原：以CO为还原剂
) D6 W# D# u$ z+ T
( H, V# l' g8 U3 ^' W- b " e. n0 ~9 M+ |, ^% `! H
② 造渣（反应）：加入一定量熔剂与矿石中, k, _5 L: e% N! r) \6 k. S8 M2 o
脉石和焦碳中灰份作用：生成一种多氧化物的熔体; G+ [7 a2 ^* p5 P# X
目的是促使需要元素进入铁水，让有害杂质进入渣中除去8 U9 X( V0 P$ Z: g) K( T8 O
造渣反应十分复杂，总体上是酸性氧化物与碱性氧化物的中和反应。4 x, H# l* l% B t
主要熔剂：石灰石（CaCO3），锰矿石（脱氧、脱硫剂）等
0 ~/ Q- y! o" ?5 b8 `) X/ A5 E; E- i高炉炼铁原料主要用铁矿石、焦碳、石灰石、锰矿石和一些铁石代用品组成。
I* {8 x; ~ |% S铁矿石：Fe含量<30%无开采价值
' z/ Y. o* _0 f# h Fe含量>40%可直接冶炼，铁矿石主要有四种：
, \3 m! `& L* F+ T* r磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）、褐铁矿（FeCO3）、菱铁矿（Fe2O3·mH2O）* z* x7 g! B( m0 P( n
焦碳要求：含炭量要高，灰份要少，含P、S愈低愈好，发热值愈高愈好，且有适当的气孔率以保证料柱的透气性和足够的机械强度$ F5 e; S; e/ w0 m
高炉内型构造及作用，见图5-1和P448) F$ |- w9 y7 Y+ g0 C! j5 h. n" K
2 M* S3 W5 q: R2. 钢的制备& ` i" N# t) ?) E- m5 t2 u
钢是含碳量<2.11%，并含有少量C、Si、Mn、S、P元素的铁碳合金5 J& x( G$ b, F5 G+ D2 m* u- Q
生铁含碳量较高（>2.11%），含Si、Mn、S、P、杂质量较高1 k9 l B4 [# v, Z2 t" s2 g" p
炼钢的目的：①降低生铁中碳含量，②去除有害杂质，③添加适量的合金元素
! o' _- y8 ~" N" B7 [% V5 E
3 F: l" q8 Y s& f! P, t0 r* G炼钢原理： M/ c/ b, s7 z( O
2Fe+O2→2FeO
3 U( P5 C$ f) Q2 C9 b& ySi+2FeO→SiO2+2Fe 氧化后钢液中存在较
. F: x& _* d. C: l① 杂质氧化（通入氧气） Mn+FeO→MnO+Fe → 多的FeO和大量的气) D6 S, P. U, D& N9 x! V/ C
C+FeO→CO+Fe 泡，必须加以除去
* s Y; o% E6 q, g K& L6 }. {8 ?# d2P+5FeO→P2O5+5Fe
% g) e5 [$ f! E5 X 2FeO+Si→SiO2+Fe% Z5 c4 i$ B2 ^. ~8 c/ x6 g
② 脱氧（还原）（加入脱氧剂） FeO+Mn→MnO+Fe
6 Z9 ?% _6 |! R6 s, L; o# } 3FeO+2Al→Al2O3+3Fe( k! P% R9 @1 y, S5 {
整个炼钢过程就是氧化和还原过程，关键是清除钢水中杂质，其中最主要的因素是造渣和除渣，仍需加入熔剂造渣1 D4 A, U* S" Q; T" B6 X9 b5 u
平炉炼钢
; J( x- F6 {$ ~! _钢的制备方法 电炉炼钢
, J- |+ v* w x# g0 {6 y' C 纯氧顶吹转炉炼钢（LD法），代表当前炼钢发展方向
/ u" l) F% f* W1 z* e3 U% B R炼钢原料：
7 @( W( s) ]7 q4 y 金属料：铁水、生铁块、废钢、铁合金0 Z) ~+ k" f9 @9 f) I( s) q
造渣材料：石灰、萤石、白之石
/ W0 p- S) F( d" {- l 氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮4 x" N( A; |0 U4 u; T9 a
脱氧剂：硅、锰、铝及铁合金
. @' r* ]. e+ m' ?% y1 E4 R 冷却剂：废钢、铁矿石、氧化铁皮
, b, A0 ^( a z: _* L' S: G0 X; x8 z) MLD法的设备及工艺见图5-2，P450-4522 u4 _/ c8 l: ~
3. 非铁合金的制备" t d4 k$ T# O6 Y5 {- n
① 铜的制备
# U! E6 ?5 f" Y火法炼铜法：冰铜的冶炼→粗铜的吹炼→铜的精炼
2 _, ?& H) ~' o' D2 a; u* G1 X制备方法
/ e. Z' v7 q( \0 P湿法炼铜法：用溶液浸泡铜矿石，使铜从矿石中浸出，再从浸出液6 z( O7 A+ r8 |5 t8 |& ?
中将金属铜析出
% @9 t \( c4 p6 T 其中火法炼铜法占主导地位。具体工艺、设备见图5-4、5-3、5-5和P454-457# W- P C5 S# D
② 铝的制备9 r6 l, ?. c+ C! U
i）Al2O3的制备
* r+ E9 X4 g7 I 湿碱法：铝矿石+NaOH溶液→2NaAlO2水溶液 , U' N$ _1 r& H0 x# }/ C
制备方法 Al(OH)3 Al2O32 T$ c7 X+ I- b2 @0 j( [) v
干碱法：铝矿石+CaCO3+Na2CO3 烧结块
7 x( Y" m0 l3 H6 ]/ [NaAlO2水溶液 Al(OH)3 Al2O3L1 V1 O% {* E5 K! G
ii）Al2O3的电解
1 L/ | s. |# e8 ]! [; D! V Al++++3e→Al 阴极 铝纯度达99.7%
1 C9 h2 C/ ~5 B& |: P. H7 hAl2O3 / W9 k" k/ B/ G ]
2AlO3––––6e→Al2O3+ O2 阳极
( y) h. \' I( K2 M% c) M4 n: t% [8 J电解槽见图5-6 |
|
[复制链接]
发表于 2006-12-27 20:22:42