冶金
Baike · 2010-05-04 08:45 · 13332 次点击
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冶金的定义
冶金的历史概述
冶金的技术
分类
中国冶金工业的发展
中国古代冶金名著
冶金的定义
冶金yějīn〖metallurgy〗冶炼金属冶金,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。
冶金的历史概述
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。随后上帝在地球上创造了万物,也创造了人类。上帝对人类真的是太偏爱了,他不仅给与了人类赖以生存的各种物质,同时他让人类学会了思考和利用工具,于是人类成为了主宰世界万物命运的主人(仅指地球)。
人类很早就学会了如何从大自然获取自身需要的物质。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。
冶金的技术
火法冶金
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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。冶金炉火法冶金包括: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!,现代湿法冶金中的高温高压过程,温度也不过$左右,极个别情况温度可达%。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。
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。
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。
另外冶金可以分为黑色冶金工业、有色冶金工业、稀有金属冶金工业和粉末冶金工业。
中国冶金工业的发展
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。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。
中国古代冶金名著
《盐铁论》
《盐铁论》是汉代(公元前206年~公元220年)关于煮盐、冶铁和铸钱等经济政策的重要著作,反映了西汉中期某些冶铁的技术、经济状况。全书共60篇,前41篇追溯公元前81年朝廷讨论盐铁官营政策的言论,后19篇是余论和著者的后序。著者桓宽是中国中部河南省汝南人,汉朝宣帝皇帝的侍从官,后任庐江太守丞。
《盐铁论》记载盐铁会议上关于义和利(精神和物质关系)、官营和民营(政权和经济关系)、本和末(农业和工商业关系)、贫和富(生产和消费关系)的原则争论,深刻反映封建经济的内部矛盾、其影响久远,是研究中国古代经济思想的重要资料,并为后世处理复杂的经济问题,提供了宝贵的经验。
《浸铜要略》
《浸铜要略》是北宋(公元960年~公元1127年)时期张潜撰写的一本从含铜矿水(或称胆水)提取铜的著作,见于《宋史·艺文志》著录。元代(公元1279年~公元1368年),张潜的后代张理将此书献于朝廷。明代(公元1368~公元1644年)早期危素为此书作《浸铜要略序》,称赞此书所述胆铜法具有“用费少而收功博”的优点。
《铁冶志》
中国明代时期傅浚编著的《铁冶志》二卷,现已失传。《明史》记载,傅浚字汝源,福建南安人,弘治时期(公元1488年~公元1505年)进士,任职工部郎中,正德年间(公元1506年~公元1521年)曾管理遵化铁厂。遵化是明代重要的铁冶场所。《铁冶志》在一定程度上反映遵化和明代冶铁的生产技术状况。
《天工开物》
《天工开物》是中国古代著名的综合技术著作。初刊于明代崇祯十年(公元1637年)。全书有十八个门类。其中“冶铸”、“锤锻”和“五金”三类专门论述矿冶技术;“作咸”、“陶埏”、“燔石”、“丹青”和“珠玉”五类,则全部或部分论述非金属矿产的开采和加工技术。
明代手工业生产技术先进,金属冶炼和加工工业的生产规模、产量和技术都居于世界前列。《天工开物》用了约占全书四分之一的篇幅,比较系统和全面地反映了这方面的成就。特别是在“五金”中比较详细而系统地介绍了中国明代晚期金、银、铜、铁、锡、铅、锌等七种金属矿的开采、洗选、冶炼、加工的方法。其中记录了关于生铁熔炼和炒炼(即炒钢)的生产过程以及木风箱、焦炭冶炼、铸锅、铸千钧钟、锻千钧锚、炼锌等中国劳动人民在冶炼技术上独特的发明创造。作者宋应星(公元1587年生)字长庚,江西奉新县人,《天工开物》是他在江西当官时撰写的。
《铸炮铁模图说》
《铸炮铁模图说》是世界上最早的论述金属型铸造的专著。中国清代(公元1644年~公元1911年)时期龚振麟编著,公元1842年刊印,后收入魏源所编的《海国图志》。
编著者曾任浙江嘉兴县丞,平时注重研究科学技术。1840年鸦片战争期间,被调到宁波军营监制军械。为赶铸铁炮打击侵略者,他首创铁模(即铸铁金属型)铸炮。随后写成此书,刊发沿海地区。书中详述由泥范翻铸铁模,再由铁模铸制铁炮的工艺过程和有关技术措施,指出铁模具有可以多次使用、生产费用低、产品质量好、能适应战时紧急需要等优点。