第一篇：談冶金爐渣的綜合利用論文（大全）

摘要：冶金行業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致冶金爐渣出現(xiàn)了大量的剩余，作為冶金行業(yè)的第二資源，冶金爐渣成為冶金行業(yè)需要重點關(guān)注的內(nèi)容。在此次論文中，就將針對冶金爐渣，對冶金爐渣利用的必要性進行了總結(jié)，同時對冶金爐渣的利用現(xiàn)狀做出了分析，在此次基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外冶金爐渣的利用方式提出了改進對策。

關(guān)鍵詞：冶金；爐渣；綜合利用

我國冶金行業(yè)在近年發(fā)生了快速的發(fā)展，但是伴隨快速發(fā)展的冶金行業(yè)而言，新增加的冶金爐渣出現(xiàn)了大量的累積，不僅占據(jù)了大量的土地，同時還會造成水源及環(huán)境的污染，還浪費了爐渣資源。冶金爐渣簡單理解就是在冶煉的過程中出現(xiàn)的廢棄物，包括高爐渣、電爐渣、爐外精煉爐渣等等，通過對冶金爐渣的科學(xué)有效利用能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境保護及資源的有效利用。因此說對冶金爐渣綜合利用的深入研究是非常必要的。

1冶金爐渣綜合利用的必要性

隨著對資源的深度利用導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的礦產(chǎn)資源都急劇減少，我國的礦產(chǎn)資源也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。在此次背景之下，如何充分的實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的充分利用成為當前最為關(guān)鍵的應(yīng)用研究內(nèi)容。作為我國的基礎(chǔ)工業(yè)，鋼鐵工業(yè)實際上也是一種原材料工業(yè)，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展與我國經(jīng)濟的發(fā)展是相互適應(yīng)的，鋼鐵產(chǎn)品無論是在城市建設(shè)，還是工業(yè)生產(chǎn)中都發(fā)揮著重要的關(guān)鍵。但是不同的行業(yè)及部門所應(yīng)用的鋼材規(guī)格及品種都是不同的，因此鋼鐵行業(yè)的發(fā)展直接受到產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響。我國當前正在進行大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，鋼材消費量發(fā)生了快速的發(fā)展，所以就相應(yīng)的使用了大量的鋼鐵，同時也導(dǎo)致了冶金爐渣的增多。而如何更好的利用冶金爐渣成為最為重要的研究內(nèi)容。由于不同鋼鐵企業(yè)所使用的冶金技術(shù)都是存在差異的，所產(chǎn)生的爐渣成分及產(chǎn)量都是不同的，因此需要從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對冶金爐渣的綜合利用進行分析與研究。

2冶金爐渣綜合利用現(xiàn)狀

當前，在我國的各個城市中都涉及了冶金工業(yè)，而冶金工業(yè)所產(chǎn)生的固體廢物，也就是冶金爐渣，占據(jù)了總的固體廢物數(shù)量的18%。在冶金爐渣中包含多種金屬元素，包括鐵元素、鎂元素、銅元素、鋁元素等，同時還包括鈣元素、硒元素等等。冶金爐渣是作為可以利用的第二大資源。我國當前冶煉鋼鐵過程中所產(chǎn)生的爐渣堆棄量有三億噸，占地約三萬畝。在2017年，我國所產(chǎn)生的鋼鐵總量為8546萬噸，但是在冶煉過程中缺乏科學(xué)有效的手段，尤其是對于復(fù)合礦渣中共生金屬元素的分離及充分利用技術(shù)是非常落后的，該項內(nèi)容的平均利用率僅僅達到了60%。這也就導(dǎo)致了我國冶金行業(yè)所產(chǎn)生的爐渣數(shù)量是非常龐大的，但是對爐渣的綜合利用率卻是非常低的，不僅未實現(xiàn)爐渣的再次利用，同時還導(dǎo)致了環(huán)境與水源的污染。

3冶金爐渣的綜合利用

對于冶金爐渣的綜合利用對策可以結(jié)合西方國家的利用對策進行總結(jié)，在西方國家，對于礦產(chǎn)資源伴生資源的利用是非常重視的，將污染防治戰(zhàn)略作為根本解決對策，來替代末端處理的治理污染源對策，將這種對策稱之為“清潔生產(chǎn)”戰(zhàn)略。隨之我國也在1994年出臺的《中國21世紀議程》中對清潔生產(chǎn)提出了相應(yīng)的解釋與規(guī)定，并且作為“211工程”來重點對待，我國冶金爐渣的綜合利用有著非常廣闊的發(fā)展前景。對于冶金爐渣的綜合處理包括物理處理方法與化學(xué)處理方法這兩種。

3.1物理處理方法

所謂物理處理方法就是不改變冶金爐渣的化學(xué)成分而實現(xiàn)其充分利用，物理處理方法主要就是利用冶金爐渣的機械強度特點，將其作為支撐來是實現(xiàn)的。物理處理方法主要包括礦山坑井的填埋、彩色沙料、鋪路等方式。（1）礦山坑井填埋礦山在開采出大量的礦產(chǎn)資源之后，對其進行支撐是非常必要的，從而避免礦山的坍塌與下沉，所以在開挖結(jié)束之后就需要回填。我國當前幾乎所有的礦井都必須要進行回填，而冶金爐渣組作為穩(wěn)定性非常高的材料可以進行礦井的回填。但是當前這種方式還無法保證避免對水源及環(huán)境的污染，同時這種方式實際上是對資源的一種浪費。（2）鋪路在經(jīng)過處理之后的冶金爐渣有著較強的穩(wěn)定性，所以可以作為道路的基層、墊層甚至面層。而爐渣與瀝青之間的親和性非常好，同時與天然料石進行混合還能夠用于柔性路面的鋪設(shè)。在使用煉銅爐渣作為鋪路材料就必須要在材料中摻入石灰等膠結(jié)材料，不能單獨使用冶金爐渣。（3）彩色沙料對于高爐水渣而言，具有多孔的特點，所以將無機顏料深入到空隙中，之后再加入丙烯基聚合物來阻止顏料的流出則會形成彩色沙料。將彩色沙料、水泥以及硬化劑進行混合，攤鋪在路面上作為透水層，可以在保證強度較高的情況下保證透水性，經(jīng)過長期的使用也不會出現(xiàn)褪色的情況。

3.2化學(xué)處理方法

化學(xué)處理方法就是從爐渣中提取有價值的成分，或者是通過改變爐渣中的組成而使其成為有用的物質(zhì)，化學(xué)處理方法較物理處理方法來說種類更多，下面就將對幾種重要的處理方法進行總結(jié)：（1）提取有價金屬礦物一般都是多種金屬共同存在的復(fù)合共生礦，尤其是對于有色金屬，通過冶煉獲得需要的金屬成分之后，還存在大量的有價金屬，對于這部分有價金屬進行充分利用將成為有效的資源。通過研究發(fā)現(xiàn)，有色金屬中有三十多種是作為副產(chǎn)品來回收的，而通過對有色金屬的回收所創(chuàng)造的總價值比重是非常可觀的，其中銅系統(tǒng)占據(jù)了25%，鉛系統(tǒng)占據(jù)了12%，鋅系統(tǒng)占據(jù)了20%。（2）熔制彩色玻璃冶金爐渣與玻璃都屬于硅酸鹽材料，同樣都具備共同的多相平衡特力學(xué)基礎(chǔ)，而二者之間的最為重要的區(qū)別就是化學(xué)成分的不同。與硅酸亞鐵化學(xué)成分范圍較為接近的就是有色金屬爐渣所形成的范圍，而在磷石英化學(xué)成分附近形成的就是玻璃所形成的區(qū)域，所以在CaO-FeO-SiO2中引入Na2O就會使得爐渣與玻璃之間的差距進一步縮小。所以將爐渣與石灰、石英等材料混合之后在適當?shù)臈l件之下就可以熔制成玻璃體。而通過研究發(fā)現(xiàn)用爐渣熔制成的玻璃體的機械力學(xué)性能、耐腐蝕性能等都比較好，應(yīng)用情景較為廣泛。（3）生產(chǎn)水泥當前將冶金爐渣生產(chǎn)成為水泥是研究最為廣泛與深入的利用方法，雖然冶金爐渣隨著冶金方式及冶金種類有著較大的區(qū)別，但是幾乎所有的冶金爐渣都屬于硅酸鹽材料，主要成分包括SiO2、CaO、FeO等，其中SiO2作為水泥的主要原材料可以用于水泥的生產(chǎn)，而SiO2主要是通過冶煉鋼渣來實現(xiàn)的。鋼渣水泥與普通水泥相比較，強度、凝結(jié)時間等方面都有著一定的先進性，同時后期的強度非常高，耐磨及抗腐蝕的性能也非常優(yōu)良，適用于道路工程的施工。

4結(jié)語

礦產(chǎn)行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的支撐產(chǎn)業(yè)，提高對其研究深度，實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的充分利用是非常重要的。因此加強對冶金廢渣的綜合利用研究是具有重大意義的，能夠在實現(xiàn)資源充分利用的同時，加強環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]楊慧芬,張強.固體廢物資源化[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2013.[2]戴云閣,李文秀,龍騰春.現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)[M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2012.[3]邱紹歧,祝桂華.電爐煉鋼原理及工藝[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2015.

第二篇：冶金論文

重慶科技學(xué)院 冶金工程概論課程論文

計算機技術(shù)在冶金企業(yè)中的應(yīng)用于發(fā)展趨勢

摘要：主要介紹了仿真技術(shù)，三維空間計算機輔助技術(shù)，計算機輔助工程（CAE）等概況及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計算機仿真 三維空間 計算機輔助工程

1仿真技術(shù)

1.1仿真技術(shù)的概述

仿真技術(shù)亦稱為模擬技術(shù)。仿真技術(shù)是以相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行試驗研究的一門綜合性技術(shù)。仿真技術(shù)集成了當代科學(xué)技術(shù)中多種現(xiàn)代化頂尖手段，極大地擴展了人類的視野和時限能力，在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生著日益重要的作用。

隨著計算機軟硬件的高速發(fā)展,使得計算機模擬仿真技術(shù)也得到了長足的發(fā)展,目前計算機模擬仿真技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。計算機模擬與仿真技術(shù)在冶煉、精煉、連鑄、軋制過程的流場、溫度場、應(yīng)力場以及金屬組織性能的預(yù)測與控制,鋼鐵制造過程的成分與板形精確控制、工藝技術(shù)優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)的預(yù)先模擬試驗,都需要模擬與仿真。它不但可以節(jié)約新產(chǎn)品、工藝開發(fā)時間和費用,提高試驗成功率,而且,容易形成企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)的工藝與產(chǎn)品,從國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的發(fā)展來看,企業(yè)的核心技術(shù)部分來自于計算機模擬與仿真技術(shù)以及數(shù)據(jù)積累而形成的精確控制模型。

1.2仿真技術(shù)的應(yīng)用

我國在這一領(lǐng)域起步較晚,但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以及市場競爭的日益激烈,很多企業(yè)都在工藝方面加強力度,目前很多研究機構(gòu)及高校利用有限元分析對于冶煉過程和軋制過程進行了相關(guān)研究。國內(nèi)各大鋼鐵公司利用模擬仿真技術(shù),針對型鋼的軋制過程進行了相關(guān)理論研究工作,在新規(guī)格、新產(chǎn)品的開發(fā)方面取得突破,同時對汽車用鋼進行了模擬分析,直接對其客戶進行仿真分析及模具設(shè)計的理論支持。有限元軟件中的Multiphysics模塊主要用于結(jié)構(gòu)和溫度場分析,屬于多物理耦合場分析模塊:LS-DYNA模塊主要用于大變形分析,例如軋制、沖壓等;CFX模塊主要用于流場分析,例如在冶金界的高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、大包、中間包、結(jié)晶器等方面的流場分析:DYNAFORM模塊主要用于沖壓成形,例如汽車板的沖壓。

2三維空間計算機輔助技術(shù)

2.1三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)的概述

三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)的最大特點是：所見即所得。就是說設(shè)計人員通過各種三維空間軟件在計算機上進行建立模型操作，通過軟件的渲染，功能就能真實表現(xiàn)出實際需要的各種實體模型。而且三維空間軟件都有巡視功能，操作者可以通過移動鼠標調(diào)整視線的不同位置來觀察，甚至把自己置身一個煉鋼廠房中查看整個冶金工藝流線的各種設(shè)備和管道的布置。

2.2三維空間計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)工藝專業(yè)所提設(shè)計資料通過CAD軟件（CAD、3D CAD、PKP Mcad等平面及三維設(shè)計軟件）作圖繪制。而后進行確認，同時進行實體模型的建立和渲染。大型冶金工業(yè)設(shè)計牽扯工藝、設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)、通風、給排水等多個專業(yè)，各專業(yè)之間需要協(xié)調(diào)工作才能完成設(shè)計任務(wù)。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻成熟，現(xiàn)已可以實現(xiàn)不同專業(yè)、多工作站共同工作的網(wǎng)絡(luò)平臺三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用。各專業(yè)設(shè)計工作通過網(wǎng)絡(luò)平臺的三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)互相對設(shè)計方案進行調(diào)整，直至符合要求。

三維空間技術(shù)的載體是計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)組成分硬件和軟件。硬件主要有性能優(yōu)良的計算機，大屏幕顯示器，彩色噴墨打印機；軟件主要有Windows操作系統(tǒng)，CAD、3DCAD、PKPMcad等平面及三維設(shè)計軟件。大型冶金企業(yè)設(shè)計牽扯工藝、設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)、通風、給排水等多個專業(yè)，各專業(yè)之間需要協(xié)調(diào)工作才能完成設(shè)計任務(wù)。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已實現(xiàn)不同專業(yè)、多工作站共同工作的網(wǎng)絡(luò)平臺三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用。

3計算機輔助工程

3.1計算機輔助工程的概述

計算機輔助工程(CAE),包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面,但是傳統(tǒng)的CAE主要指用計算機對工程和產(chǎn)品的功能、性能與安全可靠性進行計算和優(yōu)化設(shè)計,對未來的工作狀態(tài)和運行行為進行模擬仿真,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺損,改進和優(yōu)化設(shè)計方案, 證實未來工程或產(chǎn)品的可用性和可靠性。

CAE技術(shù)主要體現(xiàn)在有限元分析、虛擬仿真技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計三個方面。有限元分析的主要對象是零件級,包括結(jié)構(gòu)剛度、強度分析、非線性和熱場計算等內(nèi)容;虛擬仿真技術(shù)的主要對象是分系統(tǒng)或系統(tǒng),包括虛擬樣機、流場計算和電磁場計算等內(nèi)容;優(yōu)化設(shè)計的主要對象是結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。

從運用有限元法對已設(shè)計工程或產(chǎn)品的性能進行簡單校核,逐步發(fā)展到對工程或產(chǎn)品性能的準確預(yù)測,再到對工程或產(chǎn)品工作過程的精確模擬仿真,有限元法和仿真技術(shù)發(fā)揮了重要作用,提高了工程或產(chǎn)品的性能、質(zhì)量。而最優(yōu)化技術(shù)的采用又降低了工程或產(chǎn)品的成本,縮短了開發(fā)周期,減輕了人的勞動,并大大增

強了產(chǎn)品的競爭力。

在工程中應(yīng)用CAE技術(shù),需要一個載體,而 CAE技術(shù)的載體就是CAE軟件。CAE軟件是結(jié)合計算力學(xué)、計算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)和現(xiàn)代計算技術(shù),而形成的綜合性、知識密集型信息產(chǎn)品,是實現(xiàn)工程或產(chǎn)品的計算分析、模擬仿真與優(yōu)化設(shè)計的工程軟件,是支持工程科學(xué)家進行創(chuàng)新研究和工程師進行創(chuàng)新設(shè)計最重要的工具和手段。

常規(guī)的通用CAE軟件一般均由前處理、有限元分析、后處理三部分組成,每部分的組成及功能如表 1所示。

表1 通用CAE軟件的組成及功能

名稱 組成及功能

前處理 三維實體建模與參數(shù)化建模，構(gòu)建的布爾運算，有限元剖分與節(jié)點編號，節(jié)點參

數(shù)生成，載荷與材料數(shù)據(jù)輸入，節(jié)點載荷生成，有限元模型信息的生成等

有限元

分析 有限單元庫，材料庫及相關(guān)算法庫，約束處理算法，靜力、動力、振動、線性與非線性解法庫及相應(yīng)的有限元系統(tǒng)組裝模塊庫等

后處理 有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑，各種物理量的加工與顯示，根據(jù)設(shè)計要求對產(chǎn)品按

工程規(guī)范進行設(shè)計數(shù)據(jù)檢驗，優(yōu)化設(shè)計，繪制設(shè)計圖等

3.2 計算機輔助工程的應(yīng)用

鋼鐵工業(yè)是世界工業(yè)化過程中最具成長性的產(chǎn)業(yè)之一,長期成為各個工業(yè)化國家的重要產(chǎn)業(yè)。在我國,雖然整個現(xiàn)代化建設(shè)以傳統(tǒng)原材料為基礎(chǔ)的狀況已在發(fā)生改變,但鋼鐵仍是基本的結(jié)構(gòu)材料和產(chǎn)量最大的功能材料。鋼鐵工業(yè)具有很強的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性,上游影響交通運輸、采礦、耐火材料等產(chǎn)業(yè),下游影響建筑、汽車、造船、金屬制品、機械電子等行業(yè)。鋼鐵工業(yè)依然是工業(yè)化國家最重要的產(chǎn)業(yè)部門之一,其發(fā)展狀況也是衡量其工業(yè)水平和綜合國力的重要指標。世界范圍內(nèi)鋼鐵工業(yè)正面臨著新技術(shù)蓬勃發(fā)展、結(jié)構(gòu)變革的局面。用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè),加速結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高市場競爭力,是發(fā)展鋼鐵工業(yè)的主流趨勢。計算機輔助工程(CAE)技術(shù)以其高效率、低成本的優(yōu)勢在鋼鐵工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過CAE技術(shù),可以對鋼鐵工業(yè)中從冶煉到加工的各個工藝過程進行計算機過程模擬、系統(tǒng)優(yōu)化、自動控制,采用計算機對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)及生產(chǎn)結(jié)果進行模擬和對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化,以實現(xiàn)生產(chǎn)的超前規(guī)劃和設(shè)計。

冶金設(shè)備作為冶金技術(shù)的載體,本身具有大型、重載、高速、連續(xù)、自動化、精密化等特點,而且往往工作在高溫、重載、高粉塵、大沖擊等惡劣條件下,許多性能無法采用實物試驗的方法獲得。近年來,國內(nèi)外冶金生產(chǎn)中,不斷出現(xiàn)重大設(shè)備事故,也都涉及到設(shè)備的力學(xué)行為。同時,冶金工業(yè)的發(fā)展對機械設(shè)備的性能和

使用條件提出了許多新的要求。如近年出現(xiàn)的短流程技術(shù)及連鑄連軋技術(shù),這些關(guān)鍵技術(shù)集中表現(xiàn)為要解決的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計及力學(xué)問題,包括強度問題、運動學(xué)及動力學(xué)問題和傳熱及熱應(yīng)力問題,也對冶金機械設(shè)計研究和開發(fā)提出了更高的要求。因此CAE技術(shù)在冶金設(shè)備的設(shè)計研究上也得到了廣泛的應(yīng)用。

目前CAE技術(shù)在煉鐵生產(chǎn)中取得的主要成果有:采用有限元法建立高爐復(fù)雜料面及中心裝焦條件下的煤氣流場和壓力場解析模型、高爐固態(tài)爐料流場和勢函數(shù)解析模型，分析高爐中心裝焦條件下的高爐狀況。利用CAE技術(shù)計算分析高爐冷卻水的穩(wěn)定性、流速、冷卻水管與冷卻壁本體的間隙及冷卻的高度對長壽高效高爐冷卻壁壽命的影響。采用有限元法對高爐爐體結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力分析等。在煉鐵機械設(shè)計優(yōu)化方面，CAE主要發(fā)揮作用在于針對上料系統(tǒng)、燒結(jié)機、球團造球機、回轉(zhuǎn)窯等一系列相關(guān)設(shè)備的力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計，提高了機械設(shè)備的效率和壽命，降低了機械的制造成本，在改善噪音和震動方面也發(fā)揮了重要作用。

結(jié)束語：隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，冶金企業(yè)中許多以前無法解決的復(fù)雜計算和過程控制，如今借助計算機技術(shù)都可實現(xiàn)或者有望解決?，F(xiàn)代冶金企業(yè)領(lǐng)域?qū)⒃絹碓蕉嗟厥褂煤鸵揽坑嬎銠C技術(shù)來處理難以用常規(guī)手段解決的問題。仿真技術(shù)在冶金企業(yè)中冶煉、精煉、連鑄、軋制過程的流場、溫度場、應(yīng)力場以及金屬組織性能的預(yù)測與控制,鋼鐵制造過程的成分與板形精確控制、工藝技術(shù)優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)的預(yù)先模擬試驗,都得到了快速發(fā)展，且不可缺少的技術(shù)手段。三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)的在冶金設(shè)計中的應(yīng)用極大的提高了設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。在冶金工業(yè)設(shè)計和施工中再也不會出現(xiàn)設(shè)備、管道、主體結(jié)構(gòu)打架的情況了。三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)的發(fā)展將會在國家實現(xiàn)技術(shù)現(xiàn)代化的復(fù)興中起到關(guān)鍵性的作用。CAE技術(shù)已成為鋼鐵工業(yè)中新工藝和新產(chǎn)品的開發(fā)研制、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、設(shè)備能力考察和優(yōu)化設(shè)計過程中不可缺少的重要手段，其應(yīng)用前景也越來越廣。

參考文獻

孫會朝 劉超，萊鋼模擬仿真新技術(shù)應(yīng)用，萊鋼科技，第5期

朱苗勇 樊俊飛，計算機模擬仿真在過程冶金中的地位和應(yīng)用，寶鋼技術(shù)，1997,4

李瑜 張雪馳，三維空間計算機輔助設(shè)計技術(shù)在冶金設(shè)計中的應(yīng)用，河南冶金，2009,8于宏林 方慶館，計算機輔助工程在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用，現(xiàn)代冶金，2009,2

第三篇：冶金論文

鋼鐵冶金企業(yè)防火對策

摘要：針對于鋼鐵冶金企業(yè)規(guī)模擴大的同時，我們有必要考慮到在鋼鐵冶金生產(chǎn)中的消防安全問題，以保證安全生產(chǎn)和在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)人員以及生產(chǎn)設(shè)備的安全。從而以保證鋼鐵生產(chǎn)對國民經(jīng)濟的促進和保證，使鋼鐵冶金生產(chǎn)達到穩(wěn)定，不會因消防安全問題帶來巨大的損失。

關(guān)鍵詞：鋼鐵冶金 ；消防安全 ；防火措施

引言：隨著科技進步和經(jīng)濟發(fā)展, 鋼鐵冶金企業(yè)規(guī)模越來越大, 鋼鐵產(chǎn)量逐年提高, 對國民經(jīng)濟起到了重要的影響作用。但鋼鐵冶金企業(yè)的消防安全形勢卻不容樂觀,近十年來發(fā)生了多起重特大火災(zāi), 損失巨大。

1.鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)

1.1鐵礦石的開采要求

鐵礦石開采技術(shù)要求:一般來說，必須有工業(yè)價值的礦床，然后才能考慮開采問題。

因為我國富鐵礦石不多，品味越高，質(zhì)量越好，我國的工業(yè)品味定在大于45%,含磷越低，鐵礦石的冶煉和分選的成本越低，是冶煉廠青睞的，價格越較高。

1.2開采設(shè)備

開采設(shè)備分兩種：

1.露天開采：成本低，利潤高，主要是利用挖掘機，裝載機，汽車，風鉆機，炸藥等。

露天開采的采礦工藝，長期采用全境推進，寬臺階緩幫作業(yè)的采剝工藝，現(xiàn)在已開始轉(zhuǎn)向陡幫開采，橫向推進新工藝。在爆破器材和技術(shù)方面也有所發(fā)展，陸續(xù)采用了巖石炸藥，銨油炸藥，硝銨炸藥乳化油炸藥等等，在生產(chǎn)中應(yīng)用了大區(qū)多排孔微差爆破技術(shù)。

2.地下開采：成本較高，還需要坑道支架和通風設(shè)備，鋪設(shè)礦山軌道，利用專門設(shè)備小火車運到地表。

目前，地下采礦的開采方法主要是無底柱采礦法，大約占72%，其次是淺孔流礦法，占9%，房柱式和壁式采礦法占8%，空場法占7%，有底柱分段崩落采礦法占3%，充填法占1%，地下開采的礦山巷道支護由50年代的木支護發(fā)展到了現(xiàn)在木支護，混凝土支護和噴錨支護三種方法并存的局面，鑿巖裝運也逐步向機械化方向發(fā)展，現(xiàn)在已普遍采用鑿巖臺車鑿巖，裝運機鏟裝，電機車運輸。由于采礦方法，技術(shù)裝備，支護方法等方面的不斷改進，地下礦山的全員勞動生產(chǎn)率有了很大提高。

如果是向冶煉廠提供礦石，聯(lián)系到火車車皮就行，如果是提供半成品，還需要一套設(shè)備，把礦石磨細，進行初步分選然后提供給冶煉廠。

1.3選礦

在礦山要對鐵礦石和煤炭進行采選，將精選煉焦煤和品位達到要求的鐵礦石，通過陸路運送到鋼鐵企業(yè)的原料廠進行配煤和配礦、混勻，在分別在焦化廠和燒結(jié)廠煉

焦和燒結(jié)，獲得符合高爐煉鐵質(zhì)量要求的焦炭和燒結(jié)礦。

1.4冶煉

高爐是煉鐵的主要設(shè)備，使用的原料有鐵礦石、焦炭和少量溶劑，產(chǎn)品為鐵水、高爐煤氣和高爐渣。鐵水送煉鋼廠煉鋼;高爐煤氣主要用來燒熱風爐，同時供煉鋼廠和軋鋼廠使用；高爐渣經(jīng)水淬后送水泥廠生產(chǎn)水泥。煉鋼主要有轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼流程。通常將“高爐—鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐—精煉—連鑄”稱為長流程，而將“廢鋼—電爐—精煉—連鑄”稱為短流程。目前，大多數(shù)短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也開始建高爐和相應(yīng)的鐵前系統(tǒng)，電爐采用廢鋼+鐵水熱裝技術(shù)吹氧熔煉鋼水，降低了電耗，縮短了冶煉周期，提高了鋼水質(zhì)量，擴大了品種，降低了生產(chǎn)成本。

2.冶金與消防的聯(lián)系

2.1火災(zāi)案例的統(tǒng)計與分析

鋼鐵冶金企業(yè)規(guī)模龐大、工藝復(fù)雜、流程性強, 在冶煉和熱加工過程中需要耗用大量的煤、焦炭、燃油和電能, 鋼鐵冶煉的生產(chǎn)過程屬于高溫、高壓的生產(chǎn)過程。雖然生產(chǎn)鋼鐵的原料和其成品本身都是不燃燒物,但是在生產(chǎn)和加工過程中需要大量使用燃料和易燃、易爆氣體, 如純氧、氫氣、乙炔等, 而且, 鋼鐵冶煉過程中要產(chǎn)生大量易燃易爆氣體, 如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。正是由于鋼鐵冶金企業(yè)的這些行業(yè)特點決定了鋼鐵冶金企業(yè)火災(zāi)事故具有多發(fā)性和高損失的特點。

表1 是對近十年來鋼鐵冶金企業(yè)在生產(chǎn)過程中發(fā)生的74起火災(zāi)實例及其起火部位和火災(zāi)類型的統(tǒng)計和分析。雖然有限的火災(zāi)次數(shù)統(tǒng)計不能完全代表鋼鐵冶金企業(yè)的實際情況, 但還是可以看出火災(zāi)易發(fā)部位和重點防火區(qū)域。

2.2火災(zāi)危險性分析

2.2.1火災(zāi)重點防火區(qū)域

鋼鐵冶金企業(yè)的重點防火區(qū)域可分為以下8 類:

(1)電纜夾層、電氣地下室、電纜隧道、電纜豎井等電纜火災(zāi)危險場所;(2)液壓站、潤滑油站(庫)、儲油間、油管廊等以中、高閃點油類為主的可燃液體火災(zāi)危險場所;(3)變壓器、電氣控制室等電氣火災(zāi)危險場所;(4)生產(chǎn)、儲存、使用可燃氣體或其它粉料的爆炸性火災(zāi)危險場所;(5)苯、涂料等低閃點可燃液體火災(zāi)危險場所;(6)煤、炭等物料運輸皮帶系統(tǒng)火災(zāi)危險場所;(7)不銹鋼冷軋機、修磨機及熱軋機等生產(chǎn)設(shè)施;(8)辦公樓、化驗樓等中、輕危險等級場所。

僅針對鋼鐵冶金企業(yè)中火災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多的電纜火災(zāi)危險場所及電氣火災(zāi)危險場所進行分析。

2.2.2火災(zāi)危險性分析

2.2.2.1電纜火災(zāi)危險場所

鋼鐵冶金企業(yè)存在著大量的電纜隧道、電纜夾層、電氣地下室及電纜溝等, 在這些區(qū)域內(nèi), 電纜布置密集, 數(shù)量巨大, 環(huán)境惡劣, 相互貫通, 遇到電纜本身故障和外界火源, 很容易引起電纜著火, 造成巨大損失。電纜火災(zāi)事故不論是由外界火源引起的, 還是由于電纜本身故障引起, 在著火后, 都具有下列特點: 一是火勢兇猛, 蔓延迅速。電纜本身是可燃的物質(zhì), 尤其是聚氯乙炔等塑料電纜和充油電纜, 更易著火蔓延, 而且電纜隧道內(nèi)的電纜為大量密集交叉或架空敷設(shè), 一旦著火, 會沿著電纜群束迅速延燃擴大。試驗研究表明, 電纜著火后最快傳播速度可達20 m ?m in。而多起重大火災(zāi)案例分析也表明, 約10～ 20 m in 后, 大火便順著電纜延燃到主控制室、繼電室等場所燒毀控制盤、繼電盤、儀表盤等, 損失十分嚴重。二是撲救困難, 易引發(fā)二次危害。電纜隧道一般都縱深距離長, 寬度窄, 火災(zāi)時極易堵塞;同時由于電纜隧道中散熱困難, 熱煙無法順利排出。試驗表明, 起火隧道的溫度可由400 ℃很快上升到800～ 900 ℃, 易較快發(fā)生轟燃。同時, 由于隧道處于地下, 撲救時無法觀察火災(zāi)狀況和具體位置,選擇火災(zāi)撲救路線困難, 只能通過隧道出入口進入, 且地下照明條件差, 不易迅速接近起火位置。地下建筑物結(jié)構(gòu)對于通信設(shè)備的干擾等等因素都造成了火災(zāi)撲救的困難。三是火災(zāi)損傷嚴重, 修復(fù)時間長。電纜火災(zāi)事故造成損傷嚴重, 不僅直接燒毀大量的電纜和其他設(shè)備, 同時還有其他特殊危害, 如控制回路失靈等而造成事故擴大。據(jù)統(tǒng)計, 1960～ 1984 年電力行業(yè)的62 次電纜火災(zāi), 修復(fù)超過1 個月的占有35 次, 占總數(shù)的56% , 達半年以上的有16 次, 占總數(shù)的16% , 間接損失巨大。

電纜火災(zāi)事故發(fā)生原因歸納起來有兩個, 一是由于電纜過熱、短路、絕緣老化或絕緣性變壞等內(nèi)因引起的火災(zāi)事故;二是由于外界火源等可燃物著火波及下的外因引起的火災(zāi)事故。據(jù)本次調(diào)查的統(tǒng)計, 在26 例各種原因、不同區(qū)域電纜火災(zāi)中, 因電纜本身故障引發(fā)的火災(zāi)占16 起, 占到了總數(shù)的62% , 外因?qū)е碌幕馂?zāi)事故共10起, 約占38%。

2.2.2.2電氣火災(zāi)危險場所

鋼鐵企業(yè)存在著大量的、繁簡不一的電氣室、控制室、操作室、儀表室、計算機室等, 其內(nèi)部存有大量的電纜和用電設(shè)備, 在設(shè)備故障或線路短路時極易發(fā)生火災(zāi), 而且一旦發(fā)生火災(zāi), 將會影響全局, 造成大面積的停產(chǎn), 損失巨大。

2.3防火對策

鋼鐵冶金企業(yè)防火設(shè)計應(yīng)充分考慮鋼鐵冶金企業(yè)各系統(tǒng)的特點和火災(zāi)危險性, 并從防火目標的提出、工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的特點、明確鋼鐵冶金企業(yè)的重點防火區(qū)域以及如何采取確實有效的防火措施等方面, 制定一套完整有效的消防安全管理體系化標準, 以確保真正的生產(chǎn)安全。

2.3.1防火設(shè)計目標

對于鋼鐵冶金企業(yè)中的重要防火區(qū)域, 應(yīng)從“防止發(fā)生火災(zāi);快速探測并撲滅已發(fā)生的火災(zāi);防止尚未撲滅的火災(zāi)蔓延而減輕火災(zāi)”的角度來形成設(shè)計目標?！胺乐拱l(fā)生火災(zāi)”, 是要求將鋼鐵冶金企業(yè)運行中發(fā)生火災(zāi)的概率降至最低, 需要將防火設(shè)計結(jié)合工藝和生產(chǎn)管理統(tǒng)一考慮。“快速探測并撲滅已發(fā)生的火災(zāi)”, 是要求采用自動、半自動等主動的消防技術(shù), 實現(xiàn)火災(zāi)的早期探測和早期撲滅, 從而減少火災(zāi)的損害。“防止尚未撲滅的火災(zāi)蔓延而減輕火災(zāi)”, 是要求采用被動防火分隔, 延緩或阻止火災(zāi)的發(fā)展, 贏得救援時間。

2.3.2防火設(shè)計要素

一是建筑防火部分。要緊密結(jié)合鋼鐵冶金企業(yè)的實際情況, 對各建(構(gòu))筑物及工藝設(shè)施的火災(zāi)危險性進行全面、詳盡而科學(xué)的分類, 從安全疏散、建筑構(gòu)造等方面

加以考慮。二是工藝系統(tǒng)的防火設(shè)計, 這是工業(yè)消防中應(yīng)重點關(guān)注的問題。首先, 確定工藝系統(tǒng)中的重點防火區(qū)域和區(qū)域內(nèi)的主要建(構(gòu))筑物及設(shè)施, 根據(jù)火災(zāi)危險性分類, 采取相應(yīng)的防火保護措施, 避免引發(fā)火災(zāi), 降低燃燒幾率, 控制火災(zāi)的蔓延燃燒。其次, 確定在發(fā)生火災(zāi)的情況下, 人員施救的必備措施和設(shè)施, 確保消防人員可以進入場所進行撲救。最后, 便是確定在發(fā)生火災(zāi)的情況下, 是否啟動自動滅火系統(tǒng)的工藝要求。自動滅火系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合工藝安全因素, 確定合適的啟動、退出時機。三是火災(zāi)報警、防排煙、消防電氣等系統(tǒng)部分。從主動防火、消防系統(tǒng)工作保障等方面予以考慮。

2.3.3統(tǒng)一規(guī)劃

鋼鐵冶金企業(yè)由于企業(yè)內(nèi)部發(fā)展的需要, 每年都有大量的新建、改建及擴建項目, 這些項目由于建造時間不一, 所遵循的建造標準也不統(tǒng)一, 導(dǎo)致各工藝系統(tǒng)的防火安全保證能力不一致。而鋼鐵冶金企業(yè)由于其流程性生產(chǎn)性質(zhì)的要求, 生產(chǎn)工藝中每一環(huán)節(jié)的不安全都可能導(dǎo)致其它系統(tǒng)不能正常生產(chǎn), 因此, 不論從技術(shù)層面、資源共享、維護管理、可持續(xù)發(fā)展等方面都應(yīng)統(tǒng)一進行消防規(guī)劃。

2.3.4消防安全評估

鋼鐵冶金企業(yè)的消防安全是一個比較寬泛的概念,涉及的方面較多, 最重要的便是生產(chǎn)工藝與火災(zāi)的發(fā)生息息相關(guān)。一方面火災(zāi)會造成工業(yè)企業(yè)重要物項或工藝過程的損害和直、間接損失;另一方面工藝安全的因素也會造成火災(zāi), 而進一步致?lián)p。因此, 消防安全和生產(chǎn)安全是不可分割的, 需要結(jié)合工藝生產(chǎn)安全因素進行綜合的消防安全評估。

參考文獻：

[1] 郭軍英.淺析火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備運行狀況及對策[J].價值工程,(05):109-110

[2] 吳學(xué)華.特殊的軍禮[J].新安全 東方消防, 2009,(02):42-43

[3] 開封指導(dǎo)漯河[J].工友, 2009,(04):36

[4] 吳學(xué)華.馬元江“尋親”[J].新安全 東方消防, 2009,(01):40-41 2009,

第四篇：冶金論文

新技術(shù)和新工藝在鋼鐵冶金清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用如今

計科普10-01 陳玲 2010441683 能源問題日益嚴峻，鋼鐵冶煉耗能逐漸加大，面對鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)不斷開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)新工藝，推行鋼鐵冶金行業(yè)的清潔生產(chǎn)，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、冶金工藝優(yōu)化以及廢棄物綜合利用方面收到了良好的效果，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益社會效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)統(tǒng)一。本文重點介紹了高爐廢塑料噴吹、干熄焦、高爐煤氣余壓透平發(fā)電等一系列新技術(shù)新工藝的應(yīng)用。

經(jīng)濟的高速發(fā)展和人類社會的不斷進步，使人們的生活水平不斷提高，各種 基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，但面對日趨惡化的環(huán)境、日趨短缺的資源，我們不得不對過 去的經(jīng)濟發(fā)展過程進行反思，徹底改變長期沿用的大量消耗資源和能源的粗放式 發(fā)展模式，推行行業(yè)的清潔生產(chǎn)，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。鋼鐵冶金企業(yè)是高能耗、高污染的企業(yè)，推行清潔生產(chǎn)是實現(xiàn)環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。在眾多 清潔生產(chǎn)的措施中，新技術(shù)和新工藝的開發(fā)應(yīng)用是實現(xiàn)這種目的關(guān)鍵因素和有效 途徑。近年來，許多國家圍繞著清潔生產(chǎn)不斷地開發(fā)出了許多新技術(shù)和新工藝，帶來的結(jié)果是能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、工藝的優(yōu)化革新和廢棄物的綜合利用，收到了可 觀的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。1.能源結(jié)構(gòu)調(diào)整

能源密集、能源消耗大是鋼鐵冶金生產(chǎn)的主要特點之一。推行清潔生產(chǎn)需要 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)：一方面采用新技術(shù)工藝改革原有資源和能源的比例結(jié)構(gòu)；另一方 面開發(fā)應(yīng)用替代能源。

1.1 能源和資源比例結(jié)構(gòu)調(diào)整

在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，在鐵前系統(tǒng)的成本和能耗占企業(yè)成本和能耗的70％左右，作好這一環(huán)節(jié)的資源和能源比例結(jié)構(gòu)調(diào)整有重要意義。對于這一環(huán)節(jié)，一切圍繞高爐生產(chǎn)展開。

首先，鐵前認真貫徹精料方針，不斷優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)人爐料“高、凈、勻、穩(wěn)”。提高高爐熟料比，保證高爐全精料人爐，改善高爐爐料結(jié)構(gòu)，為高爐增產(chǎn)、節(jié)焦提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。相應(yīng)地，焦化廠提高焦碳質(zhì)量、穩(wěn)定尺寸、降低灰分，燒結(jié)廠降低燒結(jié)礦的含粉率，穩(wěn)定堿度、提高人爐礦品位；煉鐵廠不斷優(yōu)選礦種、開發(fā)合理經(jīng)濟的爐料配比，取消熔劑人爐，鐵水爐前就地實施脫硅、脫硫、脫磷的“三脫”技術(shù)，提高鐵水質(zhì)量保證煉鋼工序?qū)崿F(xiàn)精料。如安陽鋼廠爐料結(jié)構(gòu)凋整取得良好效果，300m?高爐渣鐵比348.31kg／t，同比降低75．41 kg／t；380m? 高爐為380．5 kg／t，同比降低25．28 kg／t，減少了渣鐵的排放和綜臺利用，取得了很好的經(jīng)濟效益環(huán)境效益。1.2 能源替代

面對世界資源日趨枯竭，污染日趨嚴重，我們不得不為鋼鐵生產(chǎn)尋求其它形 式的能源。用其它形式的能源或廢棄物替代或部分替代當今鋼鐵生產(chǎn)過程中使用 的石油、天然氣和煤等不可群生的能源，對企業(yè)、對社會、對環(huán)境，都有不可替 代的促進作用。目前，已有一些研究人員著手氫還原鐵礦石的研究，改變當今鐵礦石的還原主要依賴于焦碳造成大量溫室效應(yīng)的狀況，而技術(shù)上更為成熟的是吹廢塑料技術(shù)。塑料的用途遍及生產(chǎn)、生活領(lǐng)域每,年產(chǎn)生數(shù)量極大的廢塑料。經(jīng)多年的研究和實踐，證明高爐噴吹翅料是處理廢塑料的有效手段，而且對高爐煉

鐵有良好的經(jīng)濟效益，可以節(jié)能降耗。可以說，高爐噴吹塑料是一項兼顧社會效益、環(huán)境效益和生產(chǎn)效益的新技術(shù)。廢塑料的成分是高分子碳氫化合物，是煉鐵生產(chǎn)的良好還原劑和發(fā)熱劑。

2．工藝優(yōu)化與革新

鋼鐵工業(yè)高能耗、重污染的一個重要原因就是生產(chǎn)過程冗長、工序多、頻繁 往復(fù)地加熱和冷卻物料，引起能量的損失和廢棄物的產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計，損耗的能量 約占總能耗的38.5％[1]，而經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析確定可以回收利用的大約只占總能耗 的10％。由此，各國紛紛投入科研力量，努力優(yōu)化革新鋼鐵生產(chǎn)工藝流程，由傳統(tǒng)松散型轉(zhuǎn)向現(xiàn)代緊湊型。從源頭上節(jié)能降耗、控制減少污染。實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的清潔生產(chǎn)。20世紀90年代以來，世界鋼鐵工業(yè)出現(xiàn)許多經(jīng)濟、靈活和更具環(huán)境保護意義的全新的工藝流程和工藝革新技術(shù)。

2.1 廢鋼一電弧爐一連鑄一連軋流程(SC—EAF—CC—CR流程)世界廢鋼量逐年增加，并且鋼具有良好可再生性。環(huán)境、資源和能源等方面日益苛刻的要求，使得盡可能多的利用廢鋼成為國際趨勢。在這種情況下，出現(xiàn)了許多以廢鋼為主要原料韻電爐煉鋼流程，并且其比例逐年增加，部分取代了以鐵礦石為原料的高爐一轉(zhuǎn)爐流程(BF-BOF流程)[2]。其中，SC—EAF—CGCR流程是由電弧爐煉鋼、精煉、連鑄機相應(yīng)的軋制設(shè)備等工序組成，稱之為“四個一”，較傳統(tǒng)的BF—BOF流程有更好的經(jīng)濟效益和環(huán)境優(yōu)勢。

但是，廢鋼種類繁多、成分復(fù)雜，與冶煉純凈優(yōu)質(zhì)鋼水不相適應(yīng)，需要加入 稀釋劑(如直接還原鐵)或使用廢鋼替代品等，使出現(xiàn)下面更為先進的鋼鐵生產(chǎn)工 藝流程。

2.2 熔融還原／直接還原一超高功率電爐一薄板連鑄連軋流程(SR／ DR-UHP-CC—CR流程)熔融還原/直接還原一超高功率電爐—薄板連鑄連軋流程是上世紀90年代發(fā)展起來的全新工藝流程，具有經(jīng)濟、靈活、緊湊和更具環(huán)境友好的特點。該工藝流程聚合了直接還原、熔融還原技術(shù)、連鑄連軋技術(shù)和近終形技術(shù)等多項先進的鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)，使得整個生產(chǎn)流程更加合理化，避免常規(guī)流程中碳勢和氧勢的反復(fù)大幅度波動，改變了傳統(tǒng)BF—BOF流程流程長、工序多、高能耗、重污染的特點。熔融還原和直接還原工藝是非高爐法煉鐵工藝方法，有縮短工藝流程、降低基建投資、生產(chǎn)成本及良好的環(huán)境效益等優(yōu)點，與先進的電爐煉鋼和連鑄連軋技術(shù)相配形成的短流程日趨成為鋼鐵生產(chǎn)工藝的發(fā)展方向。

連鑄連軋技術(shù)能夠大大提高了金屬收得率和生產(chǎn)率，減少能耗。它一面世就 得到突飛猛進的發(fā)展，近終形的連鑄連軋技術(shù)是它的發(fā)展趨勢。3． 二次能源(廢棄物)的綜合利用

鋼鐵工業(yè)能耗高、工序多、流程長的特點，使得生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢棄物和污染物，如各種煤氣、爐渣和粉塵等，而且大部分產(chǎn)物具有大量的顯熱，約占總能耗的29～39％，其中煉焦廢氣攝熱、焦碳顯熱、燒結(jié)礦顯熱、燒結(jié)煙氣顯熱、高爐煤氣顯熱等占有很大比例，有的環(huán)節(jié)含有大量的余壓能源，如高爐頂壓操作。總之，綜合利用各環(huán)節(jié)的二次能源及廢氣物是節(jié)能降耗、減少污染、實施清潔生產(chǎn)的必要措施。由此，出現(xiàn)了高爐TRT技術(shù)、干熄焦技術(shù)及爐渣處理等先進技術(shù)。

高爐余壓利用一高爐煤氣余壓透平發(fā)電技術(shù)(TRT技術(shù))現(xiàn)代鋼鐵廠煉鐵高爐大都采用高壓爐頂操作來提高冶金強度和產(chǎn)量，從爐頂排放出的高爐煤氣具有較高的壓力和溫度，為促進這些可燃廢氣的綜合利用，通常采用目前國內(nèi)外公認 的先進的高爐煤氣余壓透平發(fā)電冶金節(jié)能裝置。TRT技術(shù)是利用一臺透平膨脹機在減壓閥前作功，將煤氣的壓力能和熱能轉(zhuǎn)化為機械能并驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電的一種能量回收裝置。TRT在運行中不需要燃燒，不改變原高爐煤氣的品質(zhì)和正常使用，卻回收了相當可觀的能量(約占高爐煤氣鼓風機所需能量的 30％)[3]，同時又具有凈化煤氣，減少噪音，改善煤氣爐頂壓力控制品質(zhì)的作用。更為可貴的是它本身不產(chǎn)生新的污染，發(fā)電成本極低．因此，TRT是典型的高效：諦能環(huán)保裝目前，隨著高爐向大型化和高壓爐頂方向發(fā)展以及干式除塵裝置的應(yīng)用，TRT也正朝著干式和干濕兩用型軸流反動式的方向發(fā)展。在國內(nèi)，寶鋼應(yīng)用TRT技術(shù)較為成熟，平均噸鐵回收電力34kw·h，處于世界先進水。． 3．2 焦碳余熱利用一干熄焦技術(shù)

鋼鐵生產(chǎn)中余熱利用主要放在余熱資源率較高、余熱回收技術(shù)成熟的干熄焦余 熱、燒結(jié)礦顯熱、熱風爐煙氣余熱回收等幾方面，在這里介紹一下成熟而先進的干熄焦技術(shù)。

干熄焦(CDQ)是通過循環(huán)風機將冷的惰性氣體(通常為氮氣)鼓人干熄爐內(nèi)與 熾熱紅焦換熱后將焦碳冷卻，而吸收了紅焦熱量的惰性氣體將熱量傳給鍋爐產(chǎn)生 蒸汽，最終冷卻后的惰性氣體經(jīng)風機鼓人干熄爐循環(huán)使用。其主要流程包括焦碳 流程、惰性氣體流程、鍋爐汽水流程、除塵流程等。與水熄焦相比，干熄焦具有 明顯的節(jié)能、環(huán)保和改善焦碳質(zhì)量的作用。干熄每噸紅焦所回收的顯熱可產(chǎn)生0．4～0.5 t中壓蒸汽[4]，且減少了濕熄焦所需的熄焦水量，又可以改善周圍環(huán)境，清除水汽及有害氣體對設(shè)備和建筑物的腐蝕，清除和控制有毒、有害物的排放，提高焦碳質(zhì)量。使其機械強度提高、真密度增大、耐磨性改善，反應(yīng)性降低。

3.3 爐渣的處理

鋼鐵冶金生產(chǎn)離不開爐渣，包括高爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣和鐵合金渣等。傳統(tǒng)思想認為，冶金渣是廢棄物，但隨著鋼鐵技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護意識的提高，人們轉(zhuǎn)變了對渣的認識，渣實質(zhì)上是冶金生產(chǎn)過程中的一個中問產(chǎn)品。因此，人們不斷地研究開發(fā)出各種新技術(shù)工藝綜合利用備種冶金渣。

下面著重介紹一種處理高爐渣的新技術(shù)——干式成粒法[5]。干式成粒法是建 立在熔渣經(jīng)變速旋轉(zhuǎn)杯或盤霧化成粒的基礎(chǔ)上，熔渣從流渣道送至旋轉(zhuǎn)杯的中心，借助離心力將其拋至邊緣，同時被冷卻．為防止顆粒與室壁粘連，渣顆粒在飛向水冷墻壁之前必須完全固化，水玲爐壁的作用是增強冷卻和固化效果，提高成粒質(zhì)量和數(shù)量。

固化顆粒落入渣粒運動床并確保不結(jié)塊?？諝饫鋮s分配器可使床層保持運動 并使渣粒作圓周運動。然后一部分已冷卻渣粒落入料槽，一部分渣粒等待飛落的 新渣粒以助其冷卻。在出料口渣料進一步被空氣冷卻，減少固化渣粒在旋轉(zhuǎn)杯飛 出過程中粘附墻壁的可能性。最后冷卻空氣被加熱，并經(jīng)煙道排出，這些攜帶著 余熱的熱空氣再經(jīng)熱風爐加熱后送入高爐，充分利用其顯熱；出的高爐渣可以用 于生產(chǎn)水泥和耐火材料。這種思路也值得推廣到其他冶金渣的處理上。

第五篇：冶金論文

淺談煉銅技術(shù)與進展

姓名：明偉 班級：化學(xué)2010級2班 學(xué)號：2010442124 摘要：煉銅技術(shù)是冶金工程中的一個重要部分。從大方面講煉銅有兩種方法即火法煉銅和濕法煉銅。但火法煉銅有其致命弱點：產(chǎn)生二氧化硫等污染性氣體，加之廢氣處理技術(shù)的不成熟，成本高；而濕法煉銅可以解決二氧化硫?qū)Νh(huán)境的污染、低品位礦石的開發(fā)和復(fù)雜礦石及二次資源的綜合利用問題。70年代以來，濕法煉銅技術(shù)發(fā)展迅速，目前產(chǎn)量已占礦產(chǎn)銅的20%。所以文章著重簡述了濕法煉銅的歷史、發(fā)展、現(xiàn)狀和展望。關(guān)鍵詞：火法煉銅

濕法煉銅

技術(shù)

進展 概 述

從大方面講煉銅有兩種方法即火法煉銅和濕法煉銅。火法煉銅，顧名思義，就是使用高溫熔融的銅礦石冶金出銅，它是一個氧化還原過程，氧化就是向融礦中通入氧氣以除去鐵，硫等雜質(zhì)，由此設(shè)計出多種熔煉爐和熔煉技術(shù)如浸沒頂吹熔煉法；還原就是通過一些方法來降低金屬熔體中的氧，進而得到一定純度的銅縱。濕法煉銅就是對銅礦處理變成溶液進行各種處理得到銅的過程即浸出———萃取———電積技術(shù)。

縱觀歷史，火法冶金是先于濕法冶金發(fā)展的，我國古代制造的青銅器等就是火法冶金配合其他技術(shù)的結(jié)果。經(jīng)過幾千年的發(fā)展，火法冶金技術(shù)較成熟，通過區(qū)域熔煉，渦旋熔煉得到純銅。我國是世界上最早采用濕法冶金提取銅的國家。寫于紀元前六、七世紀的《山海經(jīng)》就有記載。唐朝已有官辦的濕法煉銅場。宋代則技術(shù)更為成熟，產(chǎn)量更為可觀。但濕法煉銅發(fā)展很慢，歐洲18世紀在西班牙南部的胡爾瓦建立了從礦石浸出，浸出液用鐵屑置換法生產(chǎn)金屬銅的工廠。1912年在智利開始采用電積法從浸出液中生產(chǎn)電解銅。以后在美國出現(xiàn)了多家氧化礦酸浸———電積法回收銅的工廠。1957年在美國亞利桑那州湖岸建成了世界上第一個硫化銅精礦沸騰焙燒———浸出———電積的工廠。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了有機萃取劑，可以有效地從貧銅溶液中萃取銅。1968年美國亞利桑那州蘭鳥礦建成了世界上第一個工業(yè)規(guī)模的浸出———萃取———電積工廠，經(jīng)過30多年此法不斷發(fā)展和完善，目前全世界采用此工藝生產(chǎn)的銅量年產(chǎn)已超過200萬噸，占全球礦產(chǎn)銅量的20%。1997年智利建成世界上最大的浸出———萃取———電積(簡稱L-SX-EW)法煉銅工廠，其生產(chǎn)能力為年產(chǎn)22.5萬噸，產(chǎn)品達到倫敦金屬交易所(LME)A級銅標準[1]。1999年，位于北緯50°13′，東經(jīng)125°49′的黑龍江多寶山礦L-SX-EW工廠建成投產(chǎn)，標志著我國已具有高緯度寒冷地區(qū)的堆浸技術(shù)。北京礦冶研究總院和云南東川礦務(wù)局合作研究開發(fā)了處理高堿性脈石難選氧化礦的氨浸———萃取———電積工藝，建成年產(chǎn)500噸電銅的試驗工廠[2]。2000年，在福建紫金山銅礦建成處理次生硫化銅礦，年產(chǎn)300噸陰極銅的細菌浸出試驗工廠[3]。云南銅業(yè)集團大紅山銅礦正在進行低品位硫化銅礦井下細菌堆浸研究[4]。這些都標志著濕法煉銅已具有相當水平，并具有相當大的生產(chǎn)規(guī)模，已成為銅工業(yè)中的一種重要的技術(shù)傾向，特別是在回收低品位礦石或采銅廢石及就地浸出方面將發(fā)揮更大的作用。我國的濕法煉銅技術(shù)已具有一定水平。浸出———萃取———電積工藝

該工藝包括四個主要步驟：硫酸介質(zhì)中溶解銅———浸出；采用一種萃取劑把銅萃入有機相———萃??；用硫酸溶液把銅反萃入水相———反萃；反萃液即電解液用電積法沉積銅———電積。

2．1 浸 出

浸出是該工藝的基礎(chǔ)，有效地使銅從礦石中轉(zhuǎn)入溶液中，是該工藝的前提。2．1．1 浸出方式

浸出有槽浸、攪拌浸出、堆浸和就地浸出等多種形式。槽浸適合處理高品位的氧化礦，浸出周期較短，浸出液含銅高時，可直接送電積。但是，目前應(yīng)用不廣。攪拌浸出要求礦石品位較高，或經(jīng)過預(yù)先富集，對于硫化礦可采用細菌浸出或預(yù)先進行氧化焙燒。堆浸和就地溶浸等技術(shù)的發(fā)展更具多樣性，故本文著重討論。

(1)堆浸[5~7] 堆浸常用于低銅表外礦、銅廢石的浸出。浸出場地多選在不透水的山坡處，將開采出的廢礦石破碎到一定粒度筑堆；在礦堆表面噴灑浸出劑，浸出劑滲過礦堆時銅被浸出，浸出液返流到集液池以回收。堆浸的特點是浸出設(shè)備投資少，運行費用低。氧化礦的堆浸已進行了多年，技術(shù)較為成熟。堆浸廠已遍及各個地區(qū)，不受地理位置和氣候條件限制。堆浸的主要方式：堆浸場按使用情況分為永久堆場和多次重復(fù)使用的堆場。按處理的物料，堆浸又可分為： 廢石堆浸；尾礦堆浸；礦石堆浸

新發(fā)展的堆浸方式有：

①硫酸熟化薄層堆浸法 該法是堆浸的改型。它主要包括兩個步驟：一是用濃硫酸熟化細碎的氧化銅礦或氧化———硫化混合礦；二是用稀硫酸溶液進行薄層堆浸。

②制粒浸出 針對含泥銅礦堆浸時，礦堆滲透性差的問題，發(fā)展了制粒堆浸技術(shù)。制粒堆浸是將含泥銅礦加入適當?shù)恼辰Y(jié)劑，在制粒設(shè)備中通過滾動作用形成團粒，粒礦筑堆后，經(jīng)堆放固化，使其具有一定濕強度，再用浸礦劑噴淋浸礦的方法。該法通過制粒提高礦石和礦堆的滲透性，在制粒過程中預(yù)加浸出溶劑使之與礦石提前接觸，并預(yù)先反應(yīng)，加快了浸出速度；同時采用薄層堆浸可保證布液均勻，并有充足的氧氣。(2)就地浸出[

8、9]就地浸出又稱為地下浸出或化學(xué)采礦，可用于處理礦山的殘留礦石或未開采的氧化銅礦和貧銅礦。地下浸出是將溶浸劑通過鉆孔注入天然埋藏條件下的礦體中，有選擇性地浸出有用成分(銅)；并將含銅的溶液，通過抽液鉆孔抽到地面后輸送到萃取電積廠處理的方法。2．1．2 礦石的浸出(1)氧化銅礦的浸出

氧化銅礦的礦物有100多種，其中主要有赤銅礦、黑銅礦、孔雀石、硅孔雀石及蘭銅礦等，當用硫酸浸出時，均可浸出來。然而，在銅的礦物浸出的同時，一些堿性脈石也會被酸浸出。所以，當?shù)V石中鈣、鎂含量高時，因其大量浸出使酸耗大大增加而失去經(jīng)濟性。對此類礦可采用氨浸。(2)硫化銅礦的浸出

硫化銅礦又分原生硫化礦和次生硫化礦，它們都不能被硫酸浸出。次生硫化礦主要是輝銅礦、銅藍等礦物，易被硫酸加氧、硫酸高鐵溶液和細菌浸出。原生

硫化礦主要是黃銅礦，較難為上述溶液浸出。而單一的氧化銅礦較少，一般礦床上部為氧化礦，下部為硫化礦，中部為混合礦。故采用一般的酸浸處理混合礦，因硫化銅礦物浸不出來，而使浸出率不高。對硫化銅礦酸浸更無能為力。目前，如何提高硫化銅礦的浸出率是冶金工作者的一個研究熱點。硫化銅礦的浸出主要有下列方法：細菌浸出法；加壓氧化浸出法；焙燒———浸出———電積法

2．2 萃 取

萃取是L-SX-EW法成功的關(guān)鍵。經(jīng)過30多年的不斷進步，目前常用的萃取劑可從含銅~1 g/l的溶液經(jīng)二級萃取，一級反萃使溶液含銅達到40~50 g/l，能滿足電積的要求。典型的改性醛肟類有漢高公司的LIX622、LIX622N、LIX64N和AVE-CIA公司的M5640、PT5050。醛肟———酮肟類如漢高公司的LIX984、LIX984N、LIX973N。可以從氨性溶液萃取銅的LIX54—100[23]。國內(nèi)如北京礦冶研究總院研究的萃取及中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所和昆明冶金研究院研究銅的萃取劑—N901,性能與國外萃取劑基本相同,成本大大低于國外[10]。用于萃取的主要設(shè)備有三種：混合———澄清萃取器、萃取塔、離心萃取器。銅的萃取工廠絕大多數(shù)采用混合———沉清萃取器。目前,澳大利亞南部奧林匹克埃的WMC公司3 m直徑的萃取塔已代替了混合———澄清萃取器[11]。2、3 電 積

在L-SX-EW工藝中，由于電解液經(jīng)過萃取，雜質(zhì)較少純度較高，所以可以生產(chǎn)高純陰極銅。甚至生產(chǎn)99.999%的高純銅。電積技術(shù)也在不斷進步。(1)采用永久不銹鋼陰極法(ISA)該法是澳大利亞銅業(yè)有限公司開發(fā)的技術(shù)，1978年在澳大利亞湯士威爾冶煉廠問世。該法有許多優(yōu)點：陰極垂直，短路較少；產(chǎn)品質(zhì)量好，可達高純陰極銅標準；流程簡化，省去了始極片制作系統(tǒng)，使電解槽內(nèi)積壓的銅量減少；能耗和成本較傳統(tǒng)電解法低，故受到世界各國關(guān)注。采用ISA電解工藝(電解精煉加電積)產(chǎn)出的陰極銅已超過390萬噸，約占世界陰極銅產(chǎn)量的35%[12]。(2)有機物的控制

反萃的富銅溶液會夾帶少量有機相，有機相進入電積過程會影響電銅質(zhì)量，并使陰極銅粘板，而且這部分有機相在電積過程中降解而增加了有機相的消耗。所以要將富銅液中的有機相盡量除去。傳統(tǒng)的沉淀法效率不高，砂濾法有效，但需反復(fù)洗滌設(shè)備。

(3)電解液中積鐵的控制

每一個SX-EW工廠的銅電解液中鐵含量都會逐漸積累，致使Fe2+和Fe3+在陽極和陰極間反復(fù)耗電，而降低電流效率。傳統(tǒng)的方法是定期抽部分廢電解液開路。而現(xiàn)在發(fā)展了離子交換法和膜技術(shù)法。展望

濕法煉銅特別是L-SX-EW技術(shù)，由于具有流程短，僅三、四道工序，取消了花錢最多的選礦和火法熔煉，可稱為是一次技術(shù)革命：原材料消耗低，主要消耗為硫酸，萃取劑和稀釋劑的消耗大體與選礦藥劑消耗相當；擴大了銅原料選擇的范圍，含銅0.04%~0.07%就可利用，經(jīng)濟上合算的資源均可提取，擴大了資源范圍，降低了能耗，節(jié)約了大量燃料、電力和耐火材料等；對環(huán)境的污染小，不產(chǎn)生污染環(huán)境的SO2，流程自成回路，基本沒有廢水，只有浸出廢渣要做處理，環(huán)保治理費用低；成本較火法流程低，故濕法煉銅發(fā)展迅速。濕法煉銅的技術(shù)也不斷發(fā)展，一是，L-SX-EW技術(shù)不斷發(fā)展、完善。如，浸出液采用滴浸器代替噴淋；浸出液輸送泵站，采用浮船泵站，既可節(jié)約建設(shè)投資，也有利于生產(chǎn)管理；等等。二是，新的濕法煉銅技術(shù)不斷出現(xiàn)。

我國的濕法煉銅技術(shù)取得了許多進展，然而與國外相比還有不少差距，應(yīng)加強研究，加快發(fā)展。我國的銅礦資源相對匱乏，而且貧礦多富礦少，發(fā)展?jié)穹掋~，可擴大資源范圍。

(1)我國大量氧化銅礦資源的開發(fā)利用我國氧化銅礦儲量約800萬噸金屬量,分布在云南、四川、西藏、新疆和黑龍江等省[1],可采用L-SX-EW技術(shù)提取銅。目前已有一些小的L-SX-EW工廠,但規(guī)模太小。應(yīng)針對這些資源的特點,加強研究,形成我國特有的L-SX-EW技術(shù)。

(2)原有礦山的低品位銅礦資源的開發(fā)利用我國原有銅礦山露天開采剝離的銅礦廢石,據(jù)估計已有3.3億噸,若平均品位0.1%,則含銅33萬噸。每年礦山還有相當數(shù)量的銅礦廢石排放。應(yīng)學(xué)習國外采用廢石堆浸———萃取———電積技術(shù),從銅礦廢石中回收銅。此外,原有礦山采空區(qū)的殘礦,如采用地下溶浸技術(shù),加以利用也是相當可觀的。

(3)西部豐富的銅礦資源的開發(fā)利用我國的西部礦產(chǎn)資源豐富,新疆、西藏、云南等地有一些尚未開發(fā)的銅礦資源,為了保護生態(tài)環(huán)境不受破壞,可考慮采用地下溶浸技術(shù)。

(4)培養(yǎng)我國特有的高溫菌種

總結(jié)：相信隨著技術(shù)的不斷突破，火法冶金和濕法冶金將揚長避短，實現(xiàn)相互補充，打造銅冶金工業(yè)的新局面。參考文獻：

期刊，[1]史有高摘譯.世界最大的堆浸———溶劑萃取———電積銅生產(chǎn)廠在智利建成投產(chǎn)〔J〕.有色冶煉, 1997,(1): 1-2 會議論文集，[2]馬繼倫.發(fā)展?jié)穹掋~技術(shù),提高我國銅資源利用率 銅鎳濕法冶金技術(shù)交流及應(yīng)用推廣會議文集〔C〕.廈門, 2001.會議論文集，[3]劉大星.中國銅濕法冶金技術(shù)的進展.銅鎳濕法冶金技術(shù)交流及應(yīng)用推廣會議文集〔C〕.廈門, 2001.技術(shù)標準，[4]易門礦務(wù)局,昆明冶金研究院.低品位硫化銅礦井下細菌堆浸回收工藝技術(shù)中試研究〔R〕.2001.期刊，[5]曹異生.世界銅浸出、萃取、電積技術(shù)進展及在我國推廣應(yīng)用前景展望〔J〕.云南冶金, 1996,(5): 1-9.期刊，[6]方金謂,等.浸出———溶劑萃取———電積提銅技術(shù)的發(fā)展概況及應(yīng)用前景〔J〕.有色冶煉, 1999, 2.30-32.會議論文集，[7]王 卉.開發(fā)制粒堆浸技術(shù)處理含泥銅礦的進展〔R〕.銅鎳濕法冶金技術(shù)交流及應(yīng)用推廣會議交流.廈門, 2001.會議論文集，[8]楊佼庸.全國重冶新技術(shù)新工藝成果交流大會文集〔C〕.1998,(11): 342-344.期刊，[9]王 卉.銅原地溶浸采礦技術(shù)專集〔J〕.濕法冶金, 1999,增刊.會議論文集，[10]李超忠,等.高效銅萃取劑的研制〔C〕.銅鎳濕法冶金技術(shù)交流及應(yīng)用推廣會議文集,廈門, 2001,(5): 129-131.會議論文集，[11]科萊恩,等.溶劑萃取在銅濕法冶金中的發(fā)展和應(yīng)用〔C〕.銅鎳濕法冶金技術(shù)交流及應(yīng)用推廣會議文集.廈門, 2001,(5): 85-110.著作，[12]姚素平,等.ISA電解技術(shù)在中國的應(yīng)用前景 有色金屬科技進步與展望〔M〕.北京:冶金工業(yè)出版社, 1999.