第一篇：冶金物理化學、有色金屬冶金專業

冶金物理化學、有色金屬冶金專業

綜合考試復習提綱

參考書：傅崇說主編，有色冶金原理（第2版），冶金工業出版社。考試大綱：

1、冶金爐渣

爐渣的種類與組成、硅酸度、熔融爐渣的結構和物理化學性質、二元系狀態圖、三元系狀態圖：熔體的冷卻過程、平衡反應、相組成、等溫截面圖和變溫截面圖的畫法（主要考三元系）

2、化合物的離解－生成反應（主要考計算題）

離解－生成反應的自由能與溫度的關系、氧化物的吉布斯自由能圖、氧化物離解－生成反應熱力學、鐵氧化物的離解－生成反應、碳酸鹽離解熱力學

3、氧化物的還原

燃燒反應：離解度與平衡常數、不同還原劑下的還原反應熱力學、多相反應動力學

4、硫化礦的火法冶金

硫化物及其焙燒過程的熱力學

5、氧化物和硫化物的火法氯化

氯化反應的熱力學及動力學

6、粗金屬的火法精煉

各種火法精煉的原理（必考，主要考問答題或名詞解釋）

7、濕法冶金浸出、凈化和沉積

濕法冶金反應熱力學、浸出反應的分類及反應式、浸出反應動力學、離子沉淀、沉積反應

8、溶劑萃取與離子交換

溶劑萃取基本原理：分配常數、分配比、萃取率、分離系數、萃取劑、稀釋劑、鹽析劑、萃取機理、萃取平衡、協同萃取 離子交換的基本原理

9、濕法冶金電解過程

電極過程動力學、陰極過程、陽極過程、電解過程、槽電壓、電流效率、電能效率

注：主要考試類型有：計算題、問答題、名詞解釋。除特別注明外，每一章中這三種形式都有可能出現。）

第二篇：教學大綱_冶金物理化學

《冶金物理化學》教學大綱

一、課程概要 課程編號：020401

開課院系：冶金與生態工程學院

課程類別：必修課

適用專業：冶金工程

課內總學時：88（課內64，實驗24）

課程基礎：物理化學，冶金傳輸原理

根據我校的人才培養目標，建設特色突出、國內一流、國際知名的研究型大學，對國家與地方經濟，特別是鋼鐵行業，培育創新、進取、團結、實踐能力強的一代新人。本課程采用多種教學手段和方法，精心設計教學內容，對于來自全國各地的優質學生來源，培養學生掌握運用冶金物化基本理論去解決實際問題的方法和能力，了解該學科的思維方法，培養冶金工程專業的本科生對新工藝、新流程設計能力、實踐探索能力、創新意識和創新能力。

本課程的目標是通過學習冶金物理化學的基本理論，為后續的其他專業課程學習打好扎實的理論基礎；培養運用冶金的基礎理論分析和解決實際問題的能力。

為了達到本課程的預期目的，在課程內容的設置上，注意傳統內容與現代內容的結合；課堂教學與實驗課教學的呼應，主講老師的科研成果對教學的促進，將本課程辦成具有研究性和前沿性的時代特征的國際一流新的教學平臺。

二、教學目的

1．本課程是冶金工程專業本課生必修課程，是一門重點介紹冶金物理化學基本概念、基本原理以及在冶金過程中應用的專業基礎課。2．通過本課程的學習使學生掌握冶金熱力學、冶金動力學的基本原理。學會運用這些原理分析和解決生產中出現的新問題；不斷地改造舊工藝，創造新工藝，降低生產消耗，提高生產率；不斷地向相關學科滲透，擴大冶金物理化學的研究領域。

3.通過本課程的學習，使學生掌握冶金物理化學基本的實驗技能，對冶金中的問題，利用冶金物理化學基礎和其他專業知識綜合的研究方法。

三、基本要求

1．課程重點

熱力學基本定理在冶金中應用及標準吉布斯自由能的計算方法；Elingham圖的應用；溶液（包括鐵液與渣液的活度與活度系數、Wagner模型、分子理論與離子理論模型、標準溶解自由能等）；擴散與傳質的基本理論；三個典型的冶金動力學模型（氣固相反應動力學、氣液相反應動力學、液液相反應動力學）。

2．課程難點

活度的概念及活度標準態的選擇；不同標準態活度及活度系數之間關系；相圖的基本規則（鄰接、相界限構筑、二次體系副分、切線、阿爾克馬德、零變點）。含有一個不穩定二元化合物的三元系相圖的冷卻過程分析；氣泡在均相與非均相形核、氣泡長大與上升過程動力學機理；液液反應動力學的雙膜理論的應用；不同控速條件的氣固反應動力學的未反應核模型。

3.解決辦法

1）充分發揮優質教師資源，讓國內外著名學者周國治院士給全體學生開第一課－緒論，除全面介紹冶金物理化學的發展及如何在冶金中的應用外，重點指導學生如何學習冶金物理化學，學會解決冶金物理化學中難點問題的方法。2）教師通過舉例、通俗化、強調、比較等手段使學生真正掌握教學中的重點和難點。教師在講解重點和難點內容的過程中，要放慢速度，舉一反三。3）每章教學內容完成之后，助課老師對內容進行總結，講解習題中的問題，針對不同章節的內容，講有代表性的例題。在這些過程中，也把重點和難點內容再一次滲透進去，又一次達到了舉一反三的作用；4）針對重點和難點內容，每次課后留一至兩道思考題，用“探究性”的學習方式，充分發揮學生的主觀能動性，給學生指定不同的參考書中的相關內容，要求學生課外閱讀，學生嘗試自己解決這些知識點。如對于“活度的概念及活度標準態的選擇”問題，要求學生閱讀魏壽昆院士編著的“冶金過程熱力學”的有關章節，對于“液液反應動力學的雙膜理論的應用”，要求學生閱讀韓其勇教授編寫的“冶金過程動力學”的相關章節等。針對這些問題，也作為作業，要求學生寫出評論。

通過教學中采取了以上方法，對解決教學過程中出現的重點和難點，收到了很好的效果。4．能力培養要求

重點要求學生牢固地掌握冶金物理化學的基本概念和基本原理，獨立完成大量習題，能夠正確熟練地計算冶金體系中化學反應的吉布斯白由能變化，判斷化學反應的方向和限度，分析化學反應的反應機理，獨立完成要求的四個實驗。以課堂講授為主，輔以習題課、課堂討論及答疑，提高作業數量及批改質量，對重點學生加強答疑，在條件成熟時實現多媒體教學。

四、教學內容

模塊一 理論課教學（64學時）

緒論（2學時）

現代冶金過程與冶金物理化學；

冶金熱力學與冶金動力學的最新發展；

如何學習冶金物理化學？

（一）冶金熱力學部分（32學時）

1． 熱力學基本定理及在冶金中的應用（4學時）1.1 幾個基本公式

1）體系中組元i的自由能的描述；理想氣體體系中組元i的自由能；液相體系中組元i的自由能；固相體系中組元i的自由能。2）等溫方程式的導出

由單個組元I的自由能推導化學反應的自由能變化；討論自由能變化的三種形式；重點討論的形式，得出

；自由能變化與標準自由能便哈的關系與聯系，二者在熱力學中分別承擔的角色。3）等壓方程式與二項式

微分式；由微分式導出積分式；討論其意義。第1、2學時

作業1-1，1-5 1.2 冶金熱力學中標準自由能的計算

1）用積分法計算化學反應的標準自由能變化；（注：講不定積分法，學生閱讀定積分法）；例題：教科書 p22 例1-6

2）由積分法得到的化學反應的標準自由能求化學反應標準自由能與溫度的二項式； 3）由標準生成自由能和標準溶解自由能求化學反應的標準自由能（二項式）； 4）由電化學反應的電動勢求化學反應的標準自由能變化； 5）由自由能函數求化學反應的標準自由能變化。第3、4學時

作業1-6 1-7 1-8

2．熱力學參數狀態圖（10學時）2.1 Ellingham圖

思路：

氧勢圖的形成原理---氧勢圖的熱力學特征---氧勢圖的應用 具體內容

1）氧勢圖的形成原理；

2）氧勢圖的熱力學特征；（特殊的線；直線斜率；直線位置）3）氧勢圖的應用 第5、6學時

作業1-4，1-9，1-10，1-11，1-12

課外閱讀：氧氣標尺；Jeffes圖；溶解在鐵溶液中的元素與氧氣反應的氧勢圖

2.2相圖分析方法及基本規則

具體內容 1）相圖基本定律：相律、連續原理、相應原理 2）三元系相圖的構成：構成原理、濃度三角形 3）三元系濃度三角形性質：杠桿規則與重心規則

第7、8學時

作業： 3-1

4）三元系濃度三角形性質：垂線、平行線、等含線、定比例、直線

5）簡單共晶型三元系：圖的構成、平面投影圖、結晶過程（冷卻組織及量-杠桿原理應用）、等溫線與截面。第9、10學時

作業： 3-2

課外閱讀：相圖的基本規則

6）具有一個穩定二元化合物的三元系

7）具有一個不穩定二元系的三元系：圖的特點、分析相圖中一個特殊的點M1的冷卻過程 第11、12學時

作業：分析M2、M3點的冷卻過程

2.3相圖的應用

1）高爐渣系CaO-SiO2-Al2O3 分析

2）轉爐渣系CaO-SiO2-FeO2 分析 第13、14學時

作業3-4

3．冶金溶液（10學時）3.1 鐵溶液

3.1.1兩個基本定律

具體內容 拉烏爾定律；亨利定律；兩個定律的聯系及區別分析。

3.1.2不同標準態活度及活度系數之間的相互轉換 具體內容

三個不同標準態的活度的定義；三個不同標準態的活度之間的關系（3個關系式）；三個不同標準態的活度系數之間的關系（11個關系式）第15、16學時

作業2-1 2-2 ；思考 2-1 2-2 2-5 3.1.3標準溶解自由能

具體內容

溶解前為純物質M，溶解在溶液中分別為三個不同標準態時標準溶解自由能；例題 2-2 3.1.4多元系鐵溶液??活度相互作用系數 具體內容

瓦格納模型（一價、二階作用系數）;相互作用系數的關系（）；

例題2-3，2-4 第17、18學時

作業2-4 2-5 2-7 2-9； 思考2-6 3.2 二元正規溶液

具體內容

混合自由能與過剩自由能；正規溶液的定義；正規溶液的混合函數與過剩函數；

正規溶液的性質

例題2-6 第19、20學時

作業2-11 2-12； 思考2-8

3.3 冶金爐渣 3.3.1爐渣的性質

堿度（堿度，光學堿度，過剩堿）；氧化還原性

3.3.2分子理論

理論模型;例題 2-8

第21、22學時

作業2-13 2-14 2-15

3.3.3捷姆金完全離子理論

理論模型;例題2-9 3.3.4爐渣的硫容量

硫化物容量;硫酸鹽容量;硫容量與堿度

第23、24學時

作業2-16 2-17 2-19

閱讀 磷酸鹽容量

4．冶金熱力學應用（8 學時）4.1 冶金反應過程最高反應溫度及煉鋼中元素發熱能力的計算

1.冶金反應過程標準焓的計算 2.最高反應溫度的計算 3.煉鋼中元素發熱能力的計算

第25、26學時

4.2固體氧化物直接還原

直接還原熱力學分析；直接還原機理；直接還原％CO－T平衡圖。第27、28學時

閱讀：固體氧化物的間接還原

4.3選擇性還原-----從紅土礦中提取鈷和鎳 選擇性還原過程熱力學；分析討論。

4.4 選擇性氧化-----奧氏體不銹鋼的去碳保鉻

1）鉻的氧化物；含鉻鐵水的吹煉；

第29、30學時

閱讀： 爐渣脫硫、脫磷的熱力學分析（P127-134）

2）奧氏體不銹鋼冶煉發展的三個階段；奧氏體不銹鋼的去碳保鉻；理論計算；分析討論。

第31、32學時

作業4-3 4-4 4-5

閱讀：霧化提礬（P122-123）

（二）冶金動力學部分(30學時）5．冶金反應動力學基礎（8學時）

5.1 化學反應速率及反應級數

1.化學反應進度； 2.化學反應速率；

3.化學反應速率方程（n級不可逆反應）； 4.1級可逆反應方程。

5.2 反應速率與溫度的關系

1.阿累尼烏斯公式與活化能； 2.活化能與熱力學函數關系式。

第1、2學時

作業5-1，5-2；思考題：5-1，5-

2閱讀：串連反應

5.3 擴散與傳質

費克第一定律；費克第二定律；費克二定律的特解（擴散偶；幾何面源）第3、4學時 閱讀：有效碰撞理論及過渡態理論

5.4 相際傳質

邊界層的概念；邊界層理論；傳質系數 第5、6學時

作業6-1

5.5 多相反應動力學基本模型

雙膜理論；溶質滲透理論；表面更新理論；舉例6－6

第7、8學時

作業6-3，6-7；思考題：6-5 6．多相反應動力學（22學時）6.1 氣一固反應（8學時）

6.1.1氣-固反應特點與反應機理

氣固反應特點及處理方法； 6.1.2未反應核模型 1)外擴散為限制環節時反應模型 第9、10學時

2）內擴散為限制環節時反應模型 3）界面化學反應為限制環節時反應模型 第11、12學時

4）內擴散和界面化學反應混合控速時反應模型 5）一般情況 第13、14學時

作業7-1，7-2；思考題7-1

6.1.3未反應核模型應用 未反應核模型特殊條件下：外擴散、內擴散或界面化學反應控速應用 及動力學參數獲取，舉例 第15、16學時

作業7-3，7-4 ；思考題：7-2，7-3 6.2 氣一液反應（8學時）

6.2.1氣泡形成機理與動力學過程 6.2.2均相中氣泡的生成機理

均相中氣泡的生成機理；例：碳-氧反應；非均相氣泡生成機理；活性氣隙的最大半徑；氣泡長大與上升動力學機理。第17、18學時

作業7-5

6.2.3氣泡在液相中的行為

1.氣泡在液相中的運動； 2.氣泡在上浮過程中長大。

6.2.2鋼液中碳-氧反應動力學 1）碳氧反應機理 2）碳氧反應動力學模型

第19、20學時

作業7-6

3）碳氧反應動力學模型舉例 6.2.4氣泡冶金過程動力學

1)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應機理

2)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應模型（1）第21、22學時

作業7-7； 思考題7-4 3)吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應模型（2）4)吹氬脫氫過程動力學 第23、24學時

作業7-8 ；思考題7-5 6.3 液一液反應（4學時）

6.3.1液-液相反應特點與動力學方程

1.液-液反應特點 2.液-液反應動力學機理 3.液-液反應動力學方程

第25、26學時

作業7-9

6.3.2液-液反應應用實例

例：錳氧化反應動力學 第27、28學時

作業7-10 ；思考題7-6，7-7 6.4 液－固反應（2學時）

固-液相反應特點；固-液相反應機理；實例介紹：爐渣-耐火材料反應實例 第29、30學時

作業7-11； 思考題：7-8

模塊二 冶金物理化學實驗教學（24學時)

（一）課程設計的思想、效果以及課程目標 基于冶金物理化學學科特點和學生培養目標，即培養基礎知識扎實，綜合素質高，實踐能力強，具有創新精神，適應社會發展需要的高水平研究型創新人才，不僅需要傳授給學生冶金物理化學的理論知識，更要培養學生的工程實踐能力和科技創新能力。實驗教學作為冶金物理化學教學的重要組成部分，是培養學生理論結合實際、動手能力、創造力、想象和思維能力的有效手段，對于工程技術與研究型人才的培養尤為重要。根據冶金物理化學教學大綱，按照學生培養目標，密切結合冶金物理化學的特點，切實把握理論教學、實踐教學和科技創新環節，注重相互之間的聯系與結合，科學地設計實驗教學內容。課程的設計思想

(1)注重實踐，倡導創新，將學生分析和解決實際問題的能力及創新能力的培養放在首位；

在實驗設計上，我們將傳統的印證性實驗改為探索性、設計性實驗，用以培養學生分析和解決實際問題的能力及創新能力。教學內容重點體現在本科生綜合能力、實踐能力和創新能力培養與提高方面。既要符合培養適應社會發展對創新型人才、工程型人才的需要，同時又要注重層次化，即基礎層次、綜合層次、創新層次。在基礎層次培養的基礎上，加強綜合層次和創新層次的能力培養的教學體系。將科研成果、科研思路、新型實驗裝備和新的實驗技術和方法引入到課程教學內容中，拓寬課程內容和方法，讓學生更多地了解冶金學科的發展，增強科技創新意識，進一步培養學生的理論聯系實際、科研創新能力。將實踐教學與創新教育結合，把實踐教學作為創新精神與工程能力培養的重要環節，達到培養學生綜合能力的目的。

(2)實驗教學與課堂教學緊密結合、互相補充、相互加強。

由于課堂教學和實驗教學進度一致，使得實驗內容與課堂教學的重點、難點相互呼應。學生帶著問題做實驗，在實驗中去尋找這些問題的答案，有利于鞏固學生對相關知識的掌握，達到了強化課堂教學效果的目的。實驗課程效果

多年來，學院“211” 工程建設實驗室投入資金2000萬元，建成了符合當前世界冶金科技發展趨勢的“現代冶金技術實驗室”、“高溫物理化學實驗室”兩個特色、優勢明顯的高水平實驗室，形成了從事冶金技術和現代冶金學科領域基礎研究、進行冶金工藝改造和研究開發冶金新工藝等方面科學研究和教學基地。為冶金學科的全面發展并在整體上接近國際同類學科先進水平奠定了很好的基礎。目前已建立了軟、硬件條件良好的完善實踐教學體系。另外，實驗教學內容與課堂講授內容相互配合，極大地促進了學生對相關理論知識的掌握，使理論教學和實踐教學結合的更加緊密，相輔相成，大大促進了學生工程實踐和創新能力的培養，全面提高了課程的教學效果。課程目標

通過冶金物理化學實踐教學活動的學習與鍛煉，為后續的其他專業課程學習打好扎實的實踐基礎；提高學生實踐動手能力與理論聯系實際的能力，分析解決問題的能力和創新能力，達到培養高水平研究型人才、工程型人才的目標。

（二）課程內容 冶金物理化學實驗教學共計24學時，由三個“子模塊”組成:

子模塊一：學生在實驗室完成四個綜合實驗，每個實驗4學時，共計16學時。這部分進行的教學改革是：為了充分發揮部分同學的潛能，在每個實驗后均有相應的拓展實驗訓練內容，以供優秀的學生在業余時間選擇練習。

子模塊二：利用網絡和國際優秀物理化學軟件FactSage，設計了四個網絡實驗平臺，每個實驗2學時，共計8學時。

子模塊三：進一步培養學生的理論聯系實際、科研創新能力，將科研成果、科研思路、新型實驗裝備和新的實驗技術和方法引入到課程教學內容中，拓寬課程內容和方法，達到培養學生綜合能力的目的，設計了四個選作實驗，每個實驗4學時，共計16學時。

子模塊一內容

實驗

一、銅液定氧實驗

【實驗性質】綜合性實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠理解固體電解質定氧電池的工作原理，掌握運用冶金熱力學分析計算結果和銅液定氧的方法，定氧數據的處理計算；了解定氧探頭的制作；了解高溫爐的結構、電熱體、加熱原理；了解并掌握熱電偶的測溫原理、測溫方法、高溫爐恒溫帶的測量；了解氣體凈化方法和原理、高溫爐內氣氛控制的方法。提高學生的動手能力、綜合運用知識的能力。

在上述實驗的基礎上，學生可以在業余時間開展如下拓展實驗訓練：

（1）自己設計一個電爐；

已知：爐管尺寸Ф50*60*600mm,電源電壓220v 加熱帶長度400mm，氧化性氣氛工作，爐體中等保溫，要求爐膛溫度1000℃.計算電熱絲的直徑與長度，匝數及匝間距。（2）自己制作一個單鉑銠熱電偶；

（3）氬氣脫水、脫氧、脫除CO2的具體實驗步驟；（4）簡述定氧電池的制作步驟；（5）鐵液定氧實驗的設計。

實驗

二、利用差熱分析技術研究AlN材料的氧化行為 【實驗性質】設計性實驗；學時：4 通過本實驗的學習，使學生能夠理解熱分析技術相應的工作原理，掌握運用熱分析數據研究AlN材料的氧化反應動力學過程的方法，相關數據的處理計算；了解TG、DTA及TG-DTA（DSC）聯用熱分析儀的操作技術；掌握試樣化學反應過程中質量變化的測量方法。提高學生的動手能力、綜合運用知識的能力。

在上述實驗的基礎上，學生可以在業余時間開展如下拓展實驗訓練：

（1）用TG-DTA(DSC)法測量含水鐵礦石或紅土鎳礦在加熱過程中質量變化及熱分解溫度；

（2）通過分析軟件，計算反應的幾個階段的失重量，幾個階段的起始反應溫度，幾個階段的熱效應的變化，并輸出測量數據；

（3）根據數據處理計算結果，判斷幾個特殊階段的化學反應方程式。

實驗

三、鐵礦石900℃間接還原性能檢測 【實驗性質】綜合性實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠理解、鞏固所學冶金物理化學過程熱力學、動力學等專業基礎知識，并運用所學相關知識，對影響鐵礦石還原動力學性能的相關因素進行分析討論，提高理論聯系實際的水平；了解并掌握鐵礦石還原動力學性能測定方法；了解所用設備的工作原理及基本操作方法。通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

在上述實驗的基礎上，學生可以在業余時間開展如下拓展實驗訓練：

（1）球團礦900℃還原膨脹性能檢測；

（2）塊礦的爆裂性能。

實驗

四、含鈦高爐渣中鈦的結晶富集 【實驗性質】綜合性實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠理解、運用所學冶金物理化學熱力學相圖、動力學等專業基礎知識，對影響鈦富集相物相的組成、晶體結構、微觀形貌等相關因素進行分析討論，找出優化的選擇結晶條件；了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法，初步掌握X射線衍射進行物相鑒定的方法；了解掃描電子顯微鏡與能譜儀的結構與工作原理，初步掌握掃描電子顯微鏡與能譜儀進行物相的微觀形貌和化學組成的鑒定方法；通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

在上述實驗的基礎上，學生可以在業余時間開展如下拓展實驗訓練：（1）鋼中非金屬夾雜物的金相鑒定；（2）爐渣和燒結礦的礦相分析；

（3）利用掃描電鏡和能譜儀對鋼中夾雜物微觀形貌和組成進行分析及測定。

子模塊二內容

實驗

五、硅熱還原法煉鎂的熱力學分析 【實驗性質】網絡平臺實驗；學時：2

通過本實驗的學習，使學生能夠掌握標準狀態和非標準狀態時化學反應等溫方程式的計算方法及應用，能分析溫度、活度、分壓等因素對化學反應方向的影響；理解硅熱還原法煉鎂的熱力學原理。掌握FactSage軟件的Reaction模塊的主要用法。

實驗

六、鐵水脫硫的熱力學模擬 【實驗性質】網絡平臺實驗；學時：2

實際冶金過程多為金屬熔體、爐渣、煙氣等多元多相組成的復雜體系，計算其平衡組成目前唯一可行的方法是采用如FactSage這樣的熱化學計算專業軟件；同時，對于爐渣、熔锍等多元熔體由于多偏離理想溶液且組元眾多，其過剩熱力性質多采用溶液模型來描述。目前，同時集成熱化學數據庫并具有多種計算功能的熱力學軟件已經成為冶金工作者進行熱力學計算及過程模擬的主流工具。

通過本實驗的學習，學生應能理解多元多相反應的計算原理及用途，掌握運用冶金熱力學計算結果分析和調控脫硫反應的能力；了解FactSage軟件的爐渣、鐵水熱力學數據庫，掌握FactSage軟件的Equilib模塊的主要用法以及結算結果的分析。

實驗

七、爐渣相圖的綜合應用 【實驗性質】網絡平臺實驗；學時：2

通過本實驗的學習，使學生熟練掌握二元系、三元系相圖（等溫截面、液相投影面、等組成的等溫截面）的解讀；以煉銅和煉鋼過程的主要渣系為例，掌握利用爐渣相圖分析冶金過程中的爐渣的熔化性能、飽和溶解度等性質的方法，從而達到利用所學物理化學知識分析和指導冶金生產的目的。

實驗

八、優勢區圖在硫化物焙燒過程的應用 【實驗性質】網絡平臺實驗；學時：2

通過本實驗的學習，使學生熟悉優勢區圖的解讀，掌握利用優勢區圖分析硫化物焙燒過程所需的熱力學條件，掌握如何控制溫度、氣氛獲得所希望的焙燒產物；掌握FactSage軟件的Predom模塊的主要用法。

子模塊三內容

實驗

九、鋯酸鈣材料抗侵蝕性能研究 【實驗性質】選作實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠掌握鋯酸鈣材料抗侵蝕性能的測定方法與測定原理；運用所學冶金物理化學過程熱力學、動力學等專業基礎知識，分析討論影響鋯酸鈣材料抗侵蝕性能的相關因素；確定侵蝕過程的反應機理；加深對冶金液固反應動力學的理解與認識。通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

實驗

十、鐵礦石500℃低溫還原粉化性能RDI檢測實驗 【實驗性質】選作實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠掌握鐵礦石低溫還原粉化性能的測定方法與測試原理；能夠計算鐵礦石低溫還原粉化性能各項指標；了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法以及X射線衍射進行物相鑒定的方法；確定鐵礦石低溫還原粉化性能的影響因素。通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

實驗

十一、電爐粉塵碳熱還原回收鋅的熱力學和動力學研究 【實驗性質】選作實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠掌握鐵礦石低溫還原粉化性能的測定方法與測試原理；能夠計算鐵礦石低溫還原粉化性能各項指標；了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法以及X射線衍射進行物相鑒定的方法；確定鐵礦石低溫還原粉化性能的影響因素。通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。

實驗

十二、含鈦高爐渣流動性能的實驗研究 【實驗性質】選作實驗；學時：4

通過本實驗的學習，使學生能夠掌握熔體粘度的測試原理及方法；實驗設備的使用方法和適用范圍及操作技術；了解渣粘度隨溫度的變化規律；影響含鈦高爐渣粘度的主要因素；初步進行粘度模型的驗證。通過實驗，使得同學們的動手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高

第三篇：有色金屬冶金專業碩士研究生培養方案

080603有色金屬冶金專業碩士研究生培養方案

一、學科簡介

有色金屬學屬冶金工程與冶金材料學科。貴州有色金屬資源豐富。鋁礦資源居全國第二位,鋁產量居全國榜首,鈦產量占全國總量的80%以上；鋅、銻礦儲量也居全國前列。

本專業自1958年建校時開始招收本科生，1984年開始招收碩士研究生，根據國家教委專業指導目錄，將鋼鐵冶金專業和有色金屬冶金專業合并為冶金工程專業，幾十年來為國家和地方培養了一大批工程技術人才，他們遍布全國各地，在事業上都作出了卓著的成績。

鋁冶金方面

承擔校基金、省基金以及橫向(貴州鋁廠、貴州輕研所和廣西平果鋁業公司)等項目二十多項。主要科研成果有：“石灰在高壓溶出貴州鋁土礦過程中對赤泥相變的作用”獲1991年貴州省科技進步二等獎；“氧化鋁專業課程教學改革的實踐和成效”獲1989年全國高校教學優秀成果獎、貴州工業大學一等獎；“石灰在高壓溶出貴州鋁土礦過程中對赤泥相變的作用”和“拜耳赤泥相量計算方法探討”分別獲1998年貴州省科協首屆自然科學優秀論文一等獎和二等獎；“鋁酸鈣熟料溶出工藝研究”1998年7月獲第二屆華中地區科學技術推廣大會二等獎。鋅冶金方面

“鋅、二氧化錳冶煉新工藝”從七十年代就開始探索，被列入貴州省“七五”攻關項目，并獲國家發明專利和北京國際發明展覽會銅牌獎，處于國內領先水平，其主要研究者江聲揚教授因此被評為省勞模，享受國務院津貼；“云南都龍錫礦高鐵鋅精礦全濕法處理的工藝研究”獲中國有色金屬學會一等優秀論文獎。銻冶金方面

“低溫煉銻新工藝”項目，獲國家發明專利并獲第三屆全國發明展覽會“金獎”；“銻礦直接濕法生產銻白”項目完成了半工業試驗，獲國家發明專利；用“電氯化法”直接從礦石中制取銻白，是一具有獨創性的先進工藝，技術指標先進，達到我國GB4062-83一級品標準，其中90％達到零級品標準，經濟效益好，具有推廣應用價值，在我國屬于領先地位，國外未見報道，開創了濕法制取銻白的新途徑；另外，還進行了電化法浸出硫化銻礦與銻的同時電積等新工藝的研究，并獲省科技進步四等獎。

冶金過程環境保護方面

“從含鎳廢渣中提取金屬鎳”獲貴州省科學大會獎；“從煉銅廢渣中回收錫、銅、鉛、鋅等金屬的方法”獲1996年國家專利，并獲北京國際發明展覽會銅牌獎，該研究處于我國領先水平，并已成功應用于工業化生產，在有色冶金環保方面做出了巨大的貢獻；“軟錳礦吸收煉銻SO2廢氣制取硫酸錳”和“軟錳礦吸收

工業SO2廢氣制取硫酸錳”項目分別于1997年和2000年獲得校基金和省基金的資助；“氧化鋁生產中脫硫”項目于1988年與貴州鋁廠氧化鋁廠合作研究，并獲

省基金資助；“用貴州高鋁礦生產氧化鋁時的脫硫新方法研究” 獲國家自然科學基金資助；除此而外，還對“含鍺氧化鋅煙塵的處理”等項目進行了系統研究。

二、學習年限

碩士研究生學習年限一般為3年。

三、培養目標

1．本專業培養具有正確的政治方向，熱愛祖國，擁護中國共產黨的領導，努力學習，自覺遵紀守法，有良好的道德品質。

2．在有色金屬冶金學科領域內，掌握堅實的理論基礎和系統的專業知識，了解有色金屬冶金學科的發展動向。

3．具有從事本專業科學研究和解決工程技術實際問題的能力，熟練掌握一

門外語和必要的實驗及計算技能。

四、研究方向

01、輕金屬冶金 02、濕法冶金

03、金屬分離技術與工藝 04、冶金環保 05、冶金過程模擬

五、培養方式

培養方式包括全脫產、半脫產、不脫產三種方式（含聯合培養、委托培養）。培養過程注重以下原則：

1、加強研究生的思想政治工作和道德品質、文明禮貌教育；

2、鼓勵研究生參加體育鍛煉和公益勞動，促進研究生身心健康和全面發展；

3、導師要從每個研究生的具體情況出發，精心制訂每個研究生的培養計劃。導師所在單位要為研究生培養創造良好的條件；

4、鼓勵聘請外單位具有高級技術職稱的專家、學者擔任碩士研究生的兼職導師，對研究生進行合作培養；

5、鼓勵跨一級或二級學科的兩位導師共同培養一位研究生；

6、研究生課程的授課教師要采取靈活多樣的授課方式和考試方式。除了注意知識的系統性外，還要注意激發學生的創新意識，培養學生的獨立思考能力。

7、學生除了選修本專業課程中的任選課程外，還可根據導師要求或個人意愿，選修我校其他院（系）所開設的研究生課程；

8、凡跨學科錄取的碩士研究生，一般應在導師的指導下補修至少2門本科生必修的主干課程。補修課只記成績，不記入研究生階段的總學分；

9、教學實踐是培養提高研究生教學能力、表達能力的重要環節。內容可以是40學時左右的課程講授或輔導、指導實習、協助指導畢業設計或論文等，要求在第四學期前完成，完成后由負責教師寫出評語，不合格者應重新進行；

10、鼓勵研究生在校期間撰寫學術論文，一般要求研究生畢業之前要在國內外學術期刊雜志（含會議論文）公開發表至少一篇學術論文；

11、本專業碩士研究生課程學習應修滿的學分總數至少為27學分，其中學位課至少14學分。

六、課程設置

課程設置見《有色金屬冶金專業碩士研究生課程設置表》，如確因學科發展需要，還可在專業培養方案規定的課程之外另增開1—2門研究方向學位課（屆時須報研究生部培養科備案）。

七、科學研究、教學實踐和學位論文

學位論文是使研究生受到科學研究的全部訓練，培養從事科學研究或擔負專門技術工作能力的重要環節。對碩士生論文的指導，采取導師負責與集體培養相結合的方式，提倡組成指導小組，既要發揮導師的專長和主導作用，同時又要注意發揮指導小組及教研室其他人員的作用。

來自工廠企業的工程碩士生的學位論文選題，主要應直接來源于生產實際或有明確的生產背景及應用價值。其論文工作以學校導師為主進行指導，同時可根據需要和可能從選送單位聘1-2名具有高級技術職稱的工程技術人員擔任協助指導教師。碩士生應在第三學期提交文獻總結及選題報告，并經考核通過后，方可進入論文工作。

碩士生論文的要求：

1、對所研究課題應有的新的見解，對某些理論或生產技術問題力求在理論或實踐上對社會主義建設具有一定的意義。要求新見解有科學依據，但不一定要求對新見解進行再實踐的驗證或生產檢驗。

2、論文工作必須有一定的難度、深度、廣度和工作量。論文應是由本人獨立完成，要能表明作者具有從事科學研究或獨立擔負專門技術工作的能力，從文獻綜述、選題報告、確定合理的研究方案，進行實驗和數據處理等，均應表明作者具有分析問題和解決問題的能力。

3、論文一般應包括立題依據（調查研究和文獻綜述）、實驗方法、數據處理、理論分析及結論。文末應附有參考文獻及科學研究過程中經過整理的原始數據，論文要求文字通順、條理清晰、書寫工整、圖表精確、計量單位正確。

八、答辯和學位授予

研究生在學位論文完成后須提出論文答辯申請，經導師、教研室同意，院學位委員會批準組成答辯委員會。答辯委員會一般由五人組成，應至少聘請一名外校專家擔任答辯委員會成員，由答辯委員會主席主持。申請碩士學位者必須至少公開發表1篇論文。九．學分要求

課程總學分為27-30學分。

附：有色金屬冶金專業碩士課程設置一覽表

說明：課程總學分27—30學分，培養環節學分不少于4學分，共31—34學分。

第四篇：《再生有色金屬冶金》論文

廢鋁的回收再生與利用

摘要：本文比較詳細地介紹了鋁再生在我國的重要意義：鋁再生節約鋁礦資源、節約能源、減少污染、經濟效益好。本文還指出了當前我國鋁再生的現狀和存在的問題, 提出了解決問題的一些對策, 并對鋁再生在我國的發展作了展望以及廢鋁回收加工的基本工序。

關鍵詞：鋁資源，廢鋁回收，鋁再生

鋁及鋁合金密度小, 比強度高, 耐腐蝕性和抗氧化性好, 易于加工和再生利用, 被廣泛應用于建筑、運輸、國防、包裝等行業和日常生活領域。鋁是最重 要的有色金屬, 其品種規格和產量為有色金屬之冠。目前全球鋁市場中40%~50%的需求是通過回收再生廢鋁滿足的，美國，日本，德國，意大利和墨西哥的再生鋁產量均超過原鋁。我國再生鋁發展與原鋁相比很緩慢。隨著人們生活水平的提高, 人們對鋁的需求日益增大, 加上鋁資源開采的盲目性,鋁資源已經趨于貧瘠, 資源與環境成為經濟發展中的兩大瓶頸，發展循環經濟成為可持續發展的必然選擇。作為綠色環保產業的鋁產業，其健康發展不僅關乎行業本身，也是中國循環經濟的突破口。因此, 廢鋁回收再生利用的意義及重要性日益顯現。一.我國鋁資源的現狀

我國地大物博, 鋁礦儲藏豐富, 目前世界已探明的鋁土礦為250 億噸, 我國有23 億噸, 占世界鋁土礦總儲量的10% , 主要分布在河南，山西，廣西，貴州及山東等省。但是儲量豐富不代表我們可以不看重那些廢雜鋁，實際上我國的鋁土礦資源并不樂觀，我國鋁土礦的品位相對較低,鋁硅比在10以上的優質鋁土礦較少，以致我國氧化鋁的缺口較大, 每年約1/ 3~ 1/ 2 依賴進口[ 4]。我國人均鋁土礦儲量遠低于世界平均水平。二．我國鋁再生的意義

1.節約資源

鋁容易回收利用, 是最有再生價值的工程金屬。鋁熔煉時實收率高, 每循環一次損耗3.5%~ 8.5%, 并可以多次回收。目前世界鋁產品的22%是通過回收廢鋁加工制成的。我國鋁資源儲量極為有限, 相對缺乏, 鋁再生對我國節約資源具有重要意義。

2.節約能源 廢鋁生產再生鋁與原鋁生產相比節能達95%~ 97%。我國人口眾多, 能源相對匱乏。如到了夏季, 因天氣炎熱, 我國上海、廣東等地就出現了因供電不足而導致的限電現象。大力發展鋁再生將對緩解我國能源緊缺局面具有重要意義。

3.減少環境污染

鋁再生與原鋁生產相比, 工藝簡單, 流程短, 廢氣、廢水、廢渣少, 對環境的污染小。如: 鋁再生大大減少了CO2 的產生和排放。用廢鋁生產再生鋁可比用水電生產原鋁減少CO2 排放量91% 以上, 比用油電生產原鋁減少CO2 排放量97% 以[。這對減少大氣污染, 保護環境有著重要的意義。

4.投資少、成本低、經濟效益顯著

發展再生鋁生產設備簡單, 投資少, 成本低, 經濟效益顯著。生產1 t 再生鋁與生產1 t 原鋁相比,可以節約投資87.5%, 節約生產費用40% ~50%。

5.能快速提高鋁產量

我國目前屬于鋁進口國, 每年要從國外進口大量氧化鋁、鋁錠和鋁制品。和發達工業國家相比, 我國再生鋁的產量差距很大。發展再生鋁能夠快速提高鋁產量, 緩解我國鋁緊缺的局面。

6.可以緩解就業壓力

鋁再生過程中, 回收網點建設、廢鋁熔煉、再生鋁深加工都提供許多就業崗位, 這可以緩解我國下崗人員的再就業壓力。三．廢雜鋁的再生加工工序

廢雜鋁的再生加工，一般經過以下四道基本工序。

(1)廢鋁料的備制首先，對廢鋁進行初級分類，分級堆放，如純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金、混合料等。對于廢鋁制品，應進行拆解，去除與鋁料連接的鋼鐵及其他有色金屬件，再經清洗、破碎、磁選、烘干等工序制成廢鋁料。對于輕薄松散的片狀廢舊鋁件，如汽車上的鎖緊臂、速度齒輪軸套以及鋁屑等，要用液壓金屬打包機打壓成包。對于鋼芯鋁絞線，應先分離鋼芯，然后將鋁線繞成卷。

鐵類雜質對于廢鋁的冶煉是十分有害的，鐵質過多時會在鋁中形成脆性的金屬結晶體，從而降低其機械性能，并減弱其抗蝕能力。含鐵量一般應控制在1.2%以下。對于含鐵量在1.5%以上的廢鉛，可用于鋼鐵工業的脫氧劑，商業鋁合金 2 很少使用含鐵量高的廢鋁熔煉。目前，鋁工業中還沒有很成功的方法能令人滿意地除去廢鋁中過量鐵，尤其是以不銹鋼形式存在的鐵。

廢鋁中經常含有油漆、油類、塑料、橡膠等有機非金屬雜質。在回爐冶煉前，必須設法加以清除。對于導線類廢鋁，一般可采用機械研磨或剪切剝離、加熱剝離、化學剝離等措施去除包皮。目前國內企業常用高溫燒蝕的辦法去除絕緣體，燒蝕過程中將產生大量的有害氣體，嚴重地污染空氣。如果采用低溫烘烤與機械剝離相結合的辦法，先通過熱能使絕緣體軟化，機械強度降低，然后通過機械揉搓剝離下來，這樣既能達到凈化目的，同時又能夠回收絕緣體材料。廢鋁器皿表面的涂層、油污以及其他污染物，可采用丙酮等有機溶劑清洗，若仍不能清除，就應當采用脫漆爐脫漆。脫漆爐的最高溫度不宜超過566℃，只要廢物料在爐內停留足夠的時間，一般的油類和涂層均能夠清除干凈。

對于鋁箔紙，用普通的廢紙造漿設備很難把鋁箔層和紙纖維層有效分離，有效的分離方法是將鋁箔紙首先放在水溶液中加熱、加壓，然后迅速排至低壓環境減壓，并進行機械攪拌。這種分離方法，既可以回收纖維紙漿，又可回收鋁箔。

廢鋁的液化分離是今后回收金屬鋁的發展方向，它將廢鋁雜料的預處理與重新熔鑄相結合，既縮短了工藝流程，又可以最大限度地避免空氣污染，而且使得凈金屬的回收率大大提高。

裝置中有一個允許氣體微粒通過的過濾器，在液化層，鋁沉淀于底部，廢鋁中附著的油漆等有機物在450℃以上分解成氣體、焦油和固體炭，再通過分離器內部的氧化裝置完全燃燒。廢料通過旋轉鼓攪拌，與倉中的溶解液混合，砂石等雜質分離到砂石分離區，被廢料帶出的溶解渡通過回收螺旋槳返回液化倉。

(2)配料根據廢鋁料的備制及質量狀況，按照再生產品的技術要求，選用搭配并計算出各類料的用量。配料應考慮金屬的氧化燒損程度，硅、鎂的氧化燒損較其他合金元素要大，各種合金元素的燒損率應事先通過實驗確定之。廢鋁料的物理規格及表面潔凈度將直接影響到再生成品質量及金屬實收率，除油不干凈的廢鋁，最高將有20%的有效成分進入熔渣。

(3)再生變形鋁合金用廢鋁合金可生產的變形鋁合金有3003、3105、3004、3005、5050等，其中主要是生產3105合金。為保證合金材料的化學成分符合技術要求及壓力加工的工藝需要，必要時應配加一部分原生鋁錠。

(4)再生鑄造鋁合金廢鋁料只有一小部分再生為變形鋁合金，約1／4再生成煉鋼用的脫氧劑，大部分用于再生鑄造用鋁合金。美、日等國廣泛應用的壓鑄鋁合金A380、ADCl0等基本上是用廢鋁再生的。

再生鋁的主要設備是熔煉爐和精煉凈化爐，一般采用燃油或燃氣的專用靜置爐。我國最大的再生鋁企業是位于上海市郊的上海新格有色金屬有限公司，該公司有兩組50t的熔煉靜置爐，一組40t燃油熔煉靜置爐；一臺12t的燃油回轉爐。小型企業可采用池窯、坩堝窯等冶煉。四.廢鋁回收再生產業存在的主要問題 鋁再生企業規模小

鋁再生企業規模小, 過于分散, 我國大部分鋁再生企業是家庭作坊式小企業, 難于統一管理, 阻礙了我國再生鋁工業的發展。技術力量薄弱

裝備陳舊, 工藝落后, 技術力量薄弱, 我國好多廢鋁回收企業采用“土法”熔煉,技術含量低, 工人勞動強度大, 生產率低, 鋁燒損大, 實收率低。鋁實收率只有70% ~ 80%, 有的還不足60% , 而發達國家則在90%以上, 有的高達98%。因此, 我國鋁再生嚴重浪費了寶貴的鋁資源。目前, 我國在再生鋁科研方面投入少, 從事這方面的研究人員少。有些企業, 特別是規模小的企業只重視眼前利益不注重技術投資, 致使我國再生鋁技術長期處于落后狀態。預處理技術水平很低

我國目前廢鋁破碎、篩分、挑選、分類等預處理技術水平很低。大部分靠人工挑選與分類, 甚至有些鄉鎮企業和個體企業, 不挑選, 不分類, 只要是鋁廢料就一起往爐子里裝。這使再生鋁的成分變的極為混雜, 污染嚴重, 大大降低了再生鋁的利用價值。同時, 我國鋁廢料有相當多的油漆、塑料、橡膠等, 由于熔煉前預處理不好, 熔煉時會放出大量的煙塵, 嚴重污染環境和危害身體健康。4 對鋁再生的重要性宣傳不夠

我國對鋁再生的重要性宣傳不夠。很多人對我國鋁資源危機缺乏重視, 從而影響了鋁再生方面的投入。

五．解決當前鋁再生存在問題的對策

1.制定相應的政策和法律法規 2.制定相應的行業標準 3 大量進口廢鋁

4.提高深加工能力, 向終端產品靠攏 5 采用先進的生產工藝, 提高技術水平6 加強廢鋁回收網絡建設, 提高廢鋁分揀水平7 加大科研投入 六 總結

國內經濟的快速發展所帶來的旺盛需求以及經濟的全球化，已經為我 國再生鋁工業帶來了很好的發展前景，再生鋁產業的發展已經成為循環經濟 的重要組成部分。我國再生鋁行業的發展有其自身規律，市場需求和價格是關鍵，降低廢料再生生產成本、開發廢鋁再生工藝新技術、新設備迫在眉睫。近年來，國家相繼出臺有關政策與法規，加強行業規劃和宏觀調控，扶持再生鋁產業的發展，促進再生資源產業的健康發展，提高我國鋁資源利用水平。我國企業應立足長遠發展，努力加大技術改造力度，采用先進的再生鋁生產技術提高再生鋁產品的技術含量、獲取更大的經濟效益；廢舊鋁的處理、鋁液的凈化、組織控制、再生鋁生成的冶金質量控制及其環境保護等這一系列問題都急待于工程技術人員與科研人員去開發研究加以解決，以適應我國國民經濟可持續發展的需要。

如何以最簡易的方法、最低成本、最有效的工藝使廢棄鋁再生成成份合乎理想合金要求、性能滿足使用，質量能達到或按近原生材料水平的再生利用技術是世界各國本行業的追求目標。在這些方面，我國還有很長的路要走。鋁再生能夠變廢為寶、節約資源、節約能源、減少污染, 還能提供廉價的鋁合金, 具有良好的社會效益和經濟效益。我國廢鋁再生利用存在著巨大潛力, 極其豐富的再生資源有待我們去開發利用。我國再生鋁產量將逐年提高, 我國鋁再生工業具有廣闊的發展前景。

參考文獻：

[1] 梁生杰，《淺談再生資源對經濟發展的重要作用》，山西省爐料交易市場, 山西太原 030001

[2] 左玉波, 崔建忠，《我國廢鋁再生的意義、現狀及對策》

東北大學材料電磁過程研究教育部重點實驗室, 遼寧沈陽110004 [3]翁利民，康軍偉，《再生鋁——循環經濟的亮點》，中國科技股份有限公司，河南洛陽 471039 [4]《廢銅和廢鋁的處理方法——有色金屬大量回收處理工藝及行業方法》 [5]《廢鋁回收是在走可持續發展道路》

第五篇：東北大學-有色金屬冶金教授-高波

高波，男，1976年4月出生，2005年獲得大連理工大學博士學位，現任有色金屬研究所副教授，美國納米協會會員，離子束電子束專業委員會委員，承擔科技支撐專題1項，參與國家863計劃一項，承擔教育部基本科研業務費、教育廳創新團隊項目以及沈陽市科學基金各一項，發表學術論文50余篇，SCI15篇，EI20多篇，被他引90多次，申請專利9項，授權2項，獲得省部級獎勵2項。辦公電話：02483681320 電子郵箱：gaob@smm.neu.edu.cn