冶金环境保护论文

第一篇：冶金环境保护论文

摘要：高浊度钢铁废水产生量很大，浊度很高，自然沉降性能不能满足污水回用的要求。目前大多数处理方法为物理化学法，即向废水中投加混凝剂，通过絮凝沉淀的方法去除废水中的污染物。只投加一种混凝剂处理工序简单，但不同混凝剂的混凝机理不同，处理效率高的混凝剂往往价格较高，与经济性不能兼顾。关键词：钢铁冶金；高浊废水；处理技术 中图分类号：K826文献标识码： A

一、钢铁废水的来源

废水的来源：高炉和热风炉的冷却、高炉煤气的洗涤、炉渣水淬和水力输送是主要的用水装置．此外还有一些用水量较小或间断用水的地方。以用水的作用来看。炼铁厂的用水可分为：设备间接冷却水： 设备及产品的直接冷却水： 生产工艺过程用水及其他杂用水。随之而产生的废水也就是间接冷却废水、设备或产品的直接冷却废水及生产工艺过程中的废水 炼铁厂生产工艺过程中产生的废水主要是高炉煤气洗涤水和冲渣废水。

二、钢铁废水的特点

废水的水量和水质： 炼铁厂的所有给水。除极少量损失外，均转为废水．所以用水量基本上与废水量相当。高炉煤气洗涤水是炼铁厂的主要废水．其特点是水量的，悬浮物含量高，含有酚、氰等有害物质，危害大，所以它是炼铁厂具有代表性的废水。

三、常见钢铁废水的处理方法

废水处理的技术路线： 主要的处理技术有悬浮物的去除、温度的控制、水质稳定、沉渣的脱水与利用、重复用水等五方面内容。

悬浮物的去除：炼铁厂废水的污染． 以悬浮物污染为主要特征。高炉煤气洗涤水悬浮物含量达lO00~3000mg／L． 经沉淀后出水悬浮物含量应小于150mg／L。鉴于混凝药剂近年来得到广泛应用． 高炉煤气洗涤水大多采用聚丙烯酰胺与铁盐并用，都取得良好效果。

温度的控制：用水后水温升高．通称热污染，循环用水而不排放．热污染不构成对环境的破坏。但为了保证循环，针对不同系统的不同要求．应采取冷却措施。炼铁厂的几种废水都产生温升，由于生产工艺不同，有的系统可不设冷却设备，如冲渣水。水温度的高低． 对混凝沉淀效果以及解垢与腐蚀的程度均有影响。设备间接冷却水系统应设冷却塔，而直接冷却水或工艺过程冷却系统，则应视具体情况而定。

水质稳定：水的稳定性是指在输送水过程中．其本身的化学成分是否起变化，是否引起腐蚀或结垢的现象。既不结垢也不腐蚀的水称为稳定水 控制碳酸盐解垢的方法如下：(1)酸化法：酸化法是采用在水中投加硫酸或者盐酸，利用CaSO4、CaCI3的溶解度远远大于CaC0 的原理，防止结垢。(2)石灰软化法：在水中投入石灰乳，利用石灰的脱硬作用．去除暂时硬度，使水软化。(3)药剂缓垢法：加药稳定水质的机理是在水中投加有机磷类、聚羧酸型阻垢剂，利用它们的分散作用，晶格畸变效应等优异性能．控制晶体的成长，使水质得到稳定。最常用的水质稳定剂有聚磷酸钠、NTMP f氮基膦酸盐)、EDP(乙醇二膦酸盐)和聚马来酸酐等。

沉渣的脱水与利用：炼铁厂的沉渣主要是高炉煤气洗涤水沉渣和高炉渣．都是用之为宝、弃之为害的沉渣。高炉水淬渣用于生产水泥． 已是供不应求的形势。技术也十分成熟。高炉煤气洗涤沉渣的主要成分是铁的氧化物和焦炭粉． 将这些沉渣加以利用，经济效益十分可观，同时也减轻了对环境的污染。

重复用水：应该指出．悬浮物的去除、温度的控制、水质稳定和沉渣的脱水与利用是保证循环用水必不可少的关键技术。一环扣一环．哪一环解决不好，循环用水都是空谈。它们之间又不是孤立的，互相联系。互相影响。所以要坚持全面处理，形成良性循环。

四、废水处理工艺及现状

混凝剂复配使用具有良好的去除效果，适用范围较广，且具有良好的经济性。钢铁工业是用水大户，年耗水量超过30亿m3，废水排放量占全国工业废水排放量的10%以上钢铁工业生产过程包括采选、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺，其废水特点为浊度高，悬浮物质粒度小、颗粒比重不均匀、可生化性差，难以采用生物技术处理。对于高浊度废水的处理，目前国内外大多采取絮凝沉淀的方法，传统的无机混凝剂用量大，易产生大量的污泥，且絮凝效果不佳；有机高分子混凝剂，絮凝效果较好，但价格昂贵，大大增加了处理废水的成本。

(一)含油废水处理工艺

高浊含油废水是高浊废水中最难处理的一类污水。20世纪70年代，各国广泛采用气浮法去除水中悬浮态乳化油，同时结合生物法降解COD。后来日本学者研究出用电絮凝处理含油废水，用超声波分离乳化液，用亲油材料吸附油。近几年膜分离法处理含油废水得到了快速发展，并与生物法相结合，取得了较好的效果。目前含油废水处理采用的工艺主要有气浮-过滤-生物接触氧化、超滤-生物接触氧化/生物滤池-过滤、超滤-MBR。

(1)气浮一过滤一生物接触氧化工艺

气浮-过滤-生物接触氧化工艺主要是通过气浮法去除废水中的油类物质，过滤去除水中的SS和部分油类物质，采用生物接触氧化对废水中的COD进行降解。在该工艺中，也可以根据需要在生物接触氧化后增加过滤器或膜生物反应器(MBR)。

生物接触氧化法是生物膜法的一种，其技术实质是在生物反应池内填充填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长在填料表面，废水以一定的流速流经填料，在微生物的作用下，有机污染物被降解去除。MBR是将膜技术与生物技术相结合的一种废水处理新方法，首先利用生化技术降解水中的有机物，驯养优势菌类、阻隔细菌，然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质，降低水浊度。与传统的生物水处理技术相比，MBR具有以下特点:处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。

(2)超滤一生物接触氧化/生物滤池工艺

超滤一生物接触氧化/生物滤池的组合工艺在高浊含油废水的处理中应用较为广泛。超滤法是膜分离法中的一种，通过超滤膜可以有效去除含油废水中的ss和油类物质，而生物接触氧化/生物滤池可以去除废水中大部分的COD。典型的超滤一生物接触氧化/生物滤池工艺如图所示。在实际应用中，通常根据需要在生物法后增加过滤或吸附工艺。

超滤-生物接触氧化/生物滤池工艺流程图

超滤是一种新型含油废水处理技术，具有物质在分离过程中无相变、耗能少、出水油含量低、油水分离过程不需要化学药剂、系统本身不产生污泥、可回收的废油浓度较高、维护管理方便等优点。超滤法的关键在于超滤膜的选择，超滤膜包括有机膜和无机膜。最早采用的超滤膜为有机膜，如醋酸纤维素膜、聚酞胺膜、聚醚矾膜等，但有机膜售价高、不耐高温、容易水解且不易清洗。20世纪90年代，南京化工大学研制出了以氧化错、氧化铝等为材料的无机陶瓷膜。无机陶瓷膜除具有有机膜的优点外，还具有稳定性好、机械强度高、使用寿命长、截油率高、清洗再生性能好等优点。

(3)超滤-MBR工艺

超滤一MBR工艺主要是先将含油废水经调节池调节后用纸带过滤机过滤，去除粗渣后进入到超滤系统进行油水分离，超滤出水进入膜生物反应器进一步处理。该工艺出水水质好，处理效率高，但需要严格控制操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性。

(二)含油废水处理现状

目前，国内高浊含油废水的处理多采用超滤技术，并将超滤技术与生物技术和MBR相组合，使出水的SS和油类物质得到了较好的控制，但COD的处理效果仍然达不到排放标准。

五、废水处理发展趋势

废水的处理，对于钢铁企业减少污水排放和新水补充量，提高废水循环利用率具有重要的意义。在轧钢废水处理工艺的选择上，应充分考虑废水的种类、水量、成分和排放制度，因地制宜地选择净化组合工艺。此外，对于高浊废水必须分质进行处理，尤其是含铬废水，在治理前绝不能与其他废水混合，这样有利于降低处理难度，减少运行费用并提高处理效率。未来应积极开发废水深度处理新工艺和新型水处理药剂，高效、低成本地处理轧钢废水。

结语

所处理废水浊度很高，达到几万NTU，须经一段时间预先沉降，对初沉池出水进行处理，然后投加混凝剂，通过投加经济性良好的传统混凝剂的方法去除废水中的污染物。传统混凝剂如膨润土、聚合氯化铝(PAC)，其单独投加时处理效果一般，不能达到国家污水回用的标准。但将二者按照一定的顺序投加后，处理效果则有所改善，通过控制生产工艺条件，能够取得很好的处理效果，较前面提到的两种混凝剂单独投加，复配混凝剂使用量较少，因此污泥产生量较少，经济性也较好。只要适当控制处理反应条件，处理后的水可以达到污水回用标准，这也为其他高浊度废水提供了一条新的处理思路。

参考文献

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第二篇：冶金工程和环境保护

冶金工程和环境保护

【摘要】当前我国正处在工业化快速发展期，处在环境污染、资源消耗的高峰期，环境状况距离全面建设小康社会的要求有相当大的差距。如何在加快发展的同时，切实保护好环境，促进人与自然的和谐发展，这是中国21世纪面临的最严峻的挑战之一。个人以为，只有牢固树立和认真落实科学的发展观，通过发展来解决环境问题，通过解决环境问题来促进发展，走发展与环境保护双赢之路，才能实现科学发展。

【关键词】

当前我国正处在工业化快速发展期，处在环境污染、资源消耗的高峰期，环境状况距离全面建设小康社会的要求有相当大的差距。如何在加快发展的同时，切实保护好环境，促进人与自然的和谐发展，这是中国21世纪面临的最严峻的挑战之一。

个人以为，只有牢固树立和认真落实科学的发展观，通过发展来解决环境问题，通过解决环境问题来促进发展，走发展与环境保护双赢之路，才能实现科学发展。

1，强化环境意识，树立生态理念。充分认识环境保护与科学发展的高度一致性，正确处理环境与建设的关系，树立人与自然和谐的生态理念。“环境保护强，教育为本”，要大力普及环保科学知识，提高全民环境意识，把协调人与自然关系的科学理念同中华民族关爱自然、勤俭节约的优良传统结合起来，通过多种途径，普及科学知识，在全社会形成了解国情、珍爱环境、保护生态、节约资源、造福后代的共识，大力倡导生态工业，以及生态环境、生态人居和生态文化建设，摒弃盲目追求过度消费，倡导正确的生活方式

2，把环境保护作为生产和消费过程中的重要环节，大力发展循环经济。解决我国经济高速增长与生态环境日益恶化这一矛盾，根本出路是转变经济增长方式，用“绿色核算体系”来重新审视和把握经济发展途径，走新型工业化道路，积极推动发展循环经济，实现经济与环境“双赢”。建立“资源——产品——废物——再生资源——再生产品”的循环生产新模式，彻底改变传统的“资源——产品——污染排放”的单向线性模式和“先污染，后治理”为特征的末端治理模式。推行清洁生产，不断运用综合性的预防战略，努力改进产品设计，改变生产工艺，减少对人体和环境的污染。要从企业内部循环的角度，大力发展生态工艺，推行清洁生产；从企业之间的循环角度，大力发展生态工业链园区；从社会整体循环的角度，大力发展绿色消费市场和资源回收产业，优化产业结构。

3制定并实施环境保护管理与执法纲要，建立健全执行环境影响评价法、完善排污申报制度、强化污染源动态管理和加强重点地区环境监管的程序，加大执法力度，认真解决关于民生的环境问题。

要以

第三篇：冶金论文

重庆科技学院 冶金工程概论课程论文

计算机技术在冶金企业中的应用于发展趋势

摘要：主要介绍了仿真技术，三维空间计算机辅助技术，计算机辅助工程（CAE）等概况及应用。

关键词：计算机仿真 三维空间 计算机辅助工程

1仿真技术

1.1仿真技术的概述

仿真技术亦称为模拟技术。仿真技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。仿真技术集成了当代科学技术中多种现代化顶尖手段，极大地扩展了人类的视野和时限能力，在科学技术领域产生着日益重要的作用。

随着计算机软硬件的高速发展,使得计算机模拟仿真技术也得到了长足的发展,目前计算机模拟仿真技术已经在国内外广泛应用。计算机模拟与仿真技术在冶炼、精炼、连铸、轧制过程的流场、温度场、应力场以及金属组织性能的预测与控制,钢铁制造过程的成分与板形精确控制、工艺技术优化、新产品开发的预先模拟试验,都需要模拟与仿真。它不但可以节约新产品、工艺开发时间和费用,提高试验成功率,而且,容易形成企业自主知识产权的工艺与产品,从国内外钢铁企业的发展来看,企业的核心技术部分来自于计算机模拟与仿真技术以及数据积累而形成的精确控制模型。

1.2仿真技术的应用

我国在这一领域起步较晚,但是随着科学技术的发展,以及市场竞争的日益激烈,很多企业都在工艺方面加强力度,目前很多研究机构及高校利用有限元分析对于冶炼过程和轧制过程进行了相关研究。国内各大钢铁公司利用模拟仿真技术,针对型钢的轧制过程进行了相关理论研究工作,在新规格、新产品的开发方面取得突破,同时对汽车用钢进行了模拟分析,直接对其客户进行仿真分析及模具设计的理论支持。有限元软件中的Multiphysics模块主要用于结构和温度场分析,属于多物理耦合场分析模块:LS-DYNA模块主要用于大变形分析,例如轧制、冲压等;CFX模块主要用于流场分析,例如在冶金界的高炉、转炉、电炉、大包、中间包、结晶器等方面的流场分析:DYNAFORM模块主要用于冲压成形,例如汽车板的冲压。

2三维空间计算机辅助技术

2.1三维空间计算机辅助设计技术的概述

三维空间计算机辅助设计技术的最大特点是：所见即所得。就是说设计人员通过各种三维空间软件在计算机上进行建立模型操作，通过软件的渲染，功能就能真实表现出实际需要的各种实体模型。而且三维空间软件都有巡视功能，操作者可以通过移动鼠标调整视线的不同位置来观察，甚至把自己置身一个炼钢厂房中查看整个冶金工艺流线的各种设备和管道的布置。

2.2三维空间计算机辅助技术的应用

根据工艺专业所提设计资料通过CAD软件（CAD、3D CAD、PKP Mcad等平面及三维设计软件）作图绘制。而后进行确认，同时进行实体模型的建立和渲染。大型冶金工业设计牵扯工艺、设备、建筑、结构、通风、给排水等多个专业，各专业之间需要协调工作才能完成设计任务。随着计算机网络技术的日臻成熟，现已可以实现不同专业、多工作站共同工作的网络平台三维空间计算机辅助设计技术的应用。各专业设计工作通过网络平台的三维空间计算机辅助设计技术互相对设计方案进行调整，直至符合要求。

三维空间技术的载体是计算机系统。系统组成分硬件和软件。硬件主要有性能优良的计算机，大屏幕显示器，彩色喷墨打印机；软件主要有Windows操作系统，CAD、3DCAD、PKPMcad等平面及三维设计软件。大型冶金企业设计牵扯工艺、设备、建筑、结构、通风、给排水等多个专业，各专业之间需要协调工作才能完成设计任务。随着计算机网络技术的快速发展，现已实现不同专业、多工作站共同工作的网络平台三维空间计算机辅助设计技术的应用。

3计算机辅助工程

3.1计算机辅助工程的概述

计算机辅助工程(CAE),包括工程和制造业信息化的所有方面,但是传统的CAE主要指用计算机对工程和产品的功能、性能与安全可靠性进行计算和优化设计,对未来的工作状态和运行行为进行模拟仿真,及早发现设计缺损,改进和优化设计方案, 证实未来工程或产品的可用性和可靠性。

CAE技术主要体现在有限元分析、虚拟仿真技术和优化设计三个方面。有限元分析的主要对象是零件级,包括结构刚度、强度分析、非线性和热场计算等内容;虚拟仿真技术的主要对象是分系统或系统,包括虚拟样机、流场计算和电磁场计算等内容;优化设计的主要对象是结构设计参数。

从运用有限元法对已设计工程或产品的性能进行简单校核,逐步发展到对工程或产品性能的准确预测,再到对工程或产品工作过程的精确模拟仿真,有限元法和仿真技术发挥了重要作用,提高了工程或产品的性能、质量。而最优化技术的采用又降低了工程或产品的成本,缩短了开发周期,减轻了人的劳动,并大大增

强了产品的竞争力。

在工程中应用CAE技术,需要一个载体,而 CAE技术的载体就是CAE软件。CAE软件是结合计算力学、计算数学、相关的工程科学、工程管理学和现代计算技术,而形成的综合性、知识密集型信息产品,是实现工程或产品的计算分析、模拟仿真与优化设计的工程软件,是支持工程科学家进行创新研究和工程师进行创新设计最重要的工具和手段。

常规的通用CAE软件一般均由前处理、有限元分析、后处理三部分组成,每部分的组成及功能如表 1所示。

表1 通用CAE软件的组成及功能

名称 组成及功能

前处理 三维实体建模与参数化建模，构建的布尔运算，有限元剖分与节点编号，节点参

数生成，载荷与材料数据输入，节点载荷生成，有限元模型信息的生成等

有限元

分析 有限单元库，材料库及相关算法库，约束处理算法，静力、动力、振动、线性与非线性解法库及相应的有限元系统组装模块库等

后处理 有限元分析结果的数据平滑，各种物理量的加工与显示，根据设计要求对产品按

工程规范进行设计数据检验，优化设计，绘制设计图等

3.2 计算机辅助工程的应用

钢铁工业是世界工业化过程中最具成长性的产业之一,长期成为各个工业化国家的重要产业。在我国,虽然整个现代化建设以传统原材料为基础的状况已在发生改变,但钢铁仍是基本的结构材料和产量最大的功能材料。钢铁工业具有很强的产业关联性,上游影响交通运输、采矿、耐火材料等产业,下游影响建筑、汽车、造船、金属制品、机械电子等行业。钢铁工业依然是工业化国家最重要的产业部门之一,其发展状况也是衡量其工业水平和综合国力的重要指标。世界范围内钢铁工业正面临着新技术蓬勃发展、结构变革的局面。用高新技术改造传统钢铁工业,加速结构优化,提高市场竞争力,是发展钢铁工业的主流趋势。计算机辅助工程(CAE)技术以其高效率、低成本的优势在钢铁工业中得到了广泛的应用。通过CAE技术,可以对钢铁工业中从冶炼到加工的各个工艺过程进行计算机过程模拟、系统优化、自动控制,采用计算机对生产过程、工艺参数及生产结果进行模拟和对整个系统进行优化,以实现生产的超前规划和设计。

冶金设备作为冶金技术的载体,本身具有大型、重载、高速、连续、自动化、精密化等特点,而且往往工作在高温、重载、高粉尘、大冲击等恶劣条件下,许多性能无法采用实物试验的方法获得。近年来,国内外冶金生产中,不断出现重大设备事故,也都涉及到设备的力学行为。同时,冶金工业的发展对机械设备的性能和

使用条件提出了许多新的要求。如近年出现的短流程技术及连铸连轧技术,这些关键技术集中表现为要解决的关键结构设计及力学问题,包括强度问题、运动学及动力学问题和传热及热应力问题,也对冶金机械设计研究和开发提出了更高的要求。因此CAE技术在冶金设备的设计研究上也得到了广泛的应用。

目前CAE技术在炼铁生产中取得的主要成果有:采用有限元法建立高炉复杂料面及中心装焦条件下的煤气流场和压力场解析模型、高炉固态炉料流场和势函数解析模型，分析高炉中心装焦条件下的高炉状况。利用CAE技术计算分析高炉冷却水的稳定性、流速、冷却水管与冷却壁本体的间隙及冷却的高度对长寿高效高炉冷却壁寿命的影响。采用有限元法对高炉炉体结构进行应力分析等。在炼铁机械设计优化方面，CAE主要发挥作用在于针对上料系统、烧结机、球团造球机、回转窑等一系列相关设备的力学分析和优化设计，提高了机械设备的效率和寿命，降低了机械的制造成本，在改善噪音和震动方面也发挥了重要作用。

结束语：随着计算机技术的快速发展，冶金企业中许多以前无法解决的复杂计算和过程控制，如今借助计算机技术都可实现或者有望解决。现代冶金企业领域将越来越多地使用和依靠计算机技术来处理难以用常规手段解决的问题。仿真技术在冶金企业中冶炼、精炼、连铸、轧制过程的流场、温度场、应力场以及金属组织性能的预测与控制,钢铁制造过程的成分与板形精确控制、工艺技术优化、新产品开发的预先模拟试验,都得到了快速发展，且不可缺少的技术手段。三维空间计算机辅助设计技术的在冶金设计中的应用极大的提高了设计效率和设计质量。在冶金工业设计和施工中再也不会出现设备、管道、主体结构打架的情况了。三维空间计算机辅助设计技术的发展将会在国家实现技术现代化的复兴中起到关键性的作用。CAE技术已成为钢铁工业中新工艺和新产品的开发研制、生产工艺优化、设备能力考察和优化设计过程中不可缺少的重要手段，其应用前景也越来越广。

参考文献

孙会朝 刘超，莱钢模拟仿真新技术应用，莱钢科技，第5期

朱苗勇 樊俊飞，计算机模拟仿真在过程冶金中的地位和应用，宝钢技术，1997,4

李瑜 张雪驰，三维空间计算机辅助设计技术在冶金设计中的应用，河南冶金，2009,8于宏林 方庆館，计算机辅助工程在钢铁工业中的应用，现代冶金，2009,2

第四篇：冶金论文

钢铁冶金企业防火对策

摘要：针对于钢铁冶金企业规模扩大的同时，我们有必要考虑到在钢铁冶金生产中的消防安全问题，以保证安全生产和在生产过程中生产人员以及生产设备的安全。从而以保证钢铁生产对国民经济的促进和保证，使钢铁冶金生产达到稳定，不会因消防安全问题带来巨大的损失。

关键词：钢铁冶金 ；消防安全 ；防火措施

引言：随着科技进步和经济发展, 钢铁冶金企业规模越来越大, 钢铁产量逐年提高, 对国民经济起到了重要的影响作用。但钢铁冶金企业的消防安全形势却不容乐观,近十年来发生了多起重特大火灾, 损失巨大。

1.钢铁联合企业的生产

1.1铁矿石的开采要求

铁矿石开采技术要求:一般来说，必须有工业价值的矿床，然后才能考虑开采问题。

因为我国富铁矿石不多，品味越高，质量越好，我国的工业品味定在大于45%,含磷越低，铁矿石的冶炼和分选的成本越低，是冶炼厂青睐的，价格越较高。

1.2开采设备

开采设备分两种：

1.露天开采：成本低，利润高，主要是利用挖掘机，装载机，汽车，风钻机，炸药等。

露天开采的采矿工艺，长期采用全境推进，宽台阶缓帮作业的采剥工艺，现在已开始转向陡帮开采，横向推进新工艺。在爆破器材和技术方面也有所发展，陆续采用了岩石炸药，铵油炸药，硝铵炸药乳化油炸药等等，在生产中应用了大区多排孔微差爆破技术。

2.地下开采：成本较高，还需要坑道支架和通风设备，铺设矿山轨道，利用专门设备小火车运到地表。

目前，地下采矿的开采方法主要是无底柱采矿法，大约占72%，其次是浅孔流矿法，占9%，房柱式和壁式采矿法占8%，空场法占7%，有底柱分段崩落采矿法占3%，充填法占1%，地下开采的矿山巷道支护由50年代的木支护发展到了现在木支护，混凝土支护和喷锚支护三种方法并存的局面，凿岩装运也逐步向机械化方向发展，现在已普遍采用凿岩台车凿岩，装运机铲装，电机车运输。由于采矿方法，技术装备，支护方法等方面的不断改进，地下矿山的全员劳动生产率有了很大提高。

如果是向冶炼厂提供矿石，联系到火车车皮就行，如果是提供半成品，还需要一套设备，把矿石磨细，进行初步分选然后提供给冶炼厂。

1.3选矿

在矿山要对铁矿石和煤炭进行采选，将精选炼焦煤和品位达到要求的铁矿石，通过陆路运送到钢铁企业的原料厂进行配煤和配矿、混匀，在分别在焦化厂和烧结厂炼

焦和烧结，获得符合高炉炼铁质量要求的焦炭和烧结矿。

1.4冶炼

高炉是炼铁的主要设备，使用的原料有铁矿石、焦炭和少量溶剂，产品为铁水、高炉煤气和高炉渣。铁水送炼钢厂炼钢;高炉煤气主要用来烧热风炉，同时供炼钢厂和轧钢厂使用；高炉渣经水淬后送水泥厂生产水泥。炼钢主要有转炉炼钢和电炉炼钢流程。通常将“高炉—铁水预处理—转炉—精炼—连铸”称为长流程，而将“废钢—电炉—精炼—连铸”称为短流程。目前，大多数短流程钢铁生产企业也开始建高炉和相应的铁前系统，电炉采用废钢+铁水热装技术吹氧熔炼钢水，降低了电耗，缩短了冶炼周期，提高了钢水质量，扩大了品种，降低了生产成本。

2.冶金与消防的联系

2.1火灾案例的统计与分析

钢铁冶金企业规模庞大、工艺复杂、流程性强, 在冶炼和热加工过程中需要耗用大量的煤、焦炭、燃油和电能, 钢铁冶炼的生产过程属于高温、高压的生产过程。虽然生产钢铁的原料和其成品本身都是不燃烧物,但是在生产和加工过程中需要大量使用燃料和易燃、易爆气体, 如纯氧、氢气、乙炔等, 而且, 钢铁冶炼过程中要产生大量易燃易爆气体, 如高炉煤气、转炉煤气等。正是由于钢铁冶金企业的这些行业特点决定了钢铁冶金企业火灾事故具有多发性和高损失的特点。

表1 是对近十年来钢铁冶金企业在生产过程中发生的74起火灾实例及其起火部位和火灾类型的统计和分析。虽然有限的火灾次数统计不能完全代表钢铁冶金企业的实际情况, 但还是可以看出火灾易发部位和重点防火区域。

2.2火灾危险性分析

2.2.1火灾重点防火区域

钢铁冶金企业的重点防火区域可分为以下8 类:

(1)电缆夹层、电气地下室、电缆隧道、电缆竖井等电缆火灾危险场所;(2)液压站、润滑油站(库)、储油间、油管廊等以中、高闪点油类为主的可燃液体火灾危险场所;(3)变压器、电气控制室等电气火灾危险场所;(4)生产、储存、使用可燃气体或其它粉料的爆炸性火灾危险场所;(5)苯、涂料等低闪点可燃液体火灾危险场所;(6)煤、炭等物料运输皮带系统火灾危险场所;(7)不锈钢冷轧机、修磨机及热轧机等生产设施;(8)办公楼、化验楼等中、轻危险等级场所。

仅针对钢铁冶金企业中火灾发生次数最多的电缆火灾危险场所及电气火灾危险场所进行分析。

2.2.2火灾危险性分析

2.2.2.1电缆火灾危险场所

钢铁冶金企业存在着大量的电缆隧道、电缆夹层、电气地下室及电缆沟等, 在这些区域内, 电缆布置密集, 数量巨大, 环境恶劣, 相互贯通, 遇到电缆本身故障和外界火源, 很容易引起电缆着火, 造成巨大损失。电缆火灾事故不论是由外界火源引起的, 还是由于电缆本身故障引起, 在着火后, 都具有下列特点: 一是火势凶猛, 蔓延迅速。电缆本身是可燃的物质, 尤其是聚氯乙炔等塑料电缆和充油电缆, 更易着火蔓延, 而且电缆隧道内的电缆为大量密集交叉或架空敷设, 一旦着火, 会沿着电缆群束迅速延燃扩大。试验研究表明, 电缆着火后最快传播速度可达20 m öm in。而多起重大火灾案例分析也表明, 约10～ 20 m in 后, 大火便顺着电缆延燃到主控制室、继电室等场所烧毁控制盘、继电盘、仪表盘等, 损失十分严重。二是扑救困难, 易引发二次危害。电缆隧道一般都纵深距离长, 宽度窄, 火灾时极易堵塞;同时由于电缆隧道中散热困难, 热烟无法顺利排出。试验表明, 起火隧道的温度可由400 ℃很快上升到800～ 900 ℃, 易较快发生轰燃。同时, 由于隧道处于地下, 扑救时无法观察火灾状况和具体位置,选择火灾扑救路线困难, 只能通过隧道出入口进入, 且地下照明条件差, 不易迅速接近起火位置。地下建筑物结构对于通信设备的干扰等等因素都造成了火灾扑救的困难。三是火灾损伤严重, 修复时间长。电缆火灾事故造成损伤严重, 不仅直接烧毁大量的电缆和其他设备, 同时还有其他特殊危害, 如控制回路失灵等而造成事故扩大。据统计, 1960～ 1984 年电力行业的62 次电缆火灾, 修复超过1 个月的占有35 次, 占总数的56% , 达半年以上的有16 次, 占总数的16% , 间接损失巨大。

电缆火灾事故发生原因归纳起来有两个, 一是由于电缆过热、短路、绝缘老化或绝缘性变坏等内因引起的火灾事故;二是由于外界火源等可燃物着火波及下的外因引起的火灾事故。据本次调查的统计, 在26 例各种原因、不同区域电缆火灾中, 因电缆本身故障引发的火灾占16 起, 占到了总数的62% , 外因导致的火灾事故共10起, 约占38%。

2.2.2.2电气火灾危险场所

钢铁企业存在着大量的、繁简不一的电气室、控制室、操作室、仪表室、计算机室等, 其内部存有大量的电缆和用电设备, 在设备故障或线路短路时极易发生火灾, 而且一旦发生火灾, 将会影响全局, 造成大面积的停产, 损失巨大。

2.3防火对策

钢铁冶金企业防火设计应充分考虑钢铁冶金企业各系统的特点和火灾危险性, 并从防火目标的提出、工艺生产系统的特点、明确钢铁冶金企业的重点防火区域以及如何采取确实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体系化标准, 以确保真正的生产安全。

2.3.1防火设计目标

对于钢铁冶金企业中的重要防火区域, 应从“防止发生火灾;快速探测并扑灭已发生的火灾;防止尚未扑灭的火灾蔓延而减轻火灾”的角度来形成设计目标。“防止发生火灾”, 是要求将钢铁冶金企业运行中发生火灾的概率降至最低, 需要将防火设计结合工艺和生产管理统一考虑。“快速探测并扑灭已发生的火灾”, 是要求采用自动、半自动等主动的消防技术, 实现火灾的早期探测和早期扑灭, 从而减少火灾的损害。“防止尚未扑灭的火灾蔓延而减轻火灾”, 是要求采用被动防火分隔, 延缓或阻止火灾的发展, 赢得救援时间。

2.3.2防火设计要素

一是建筑防火部分。要紧密结合钢铁冶金企业的实际情况, 对各建(构)筑物及工艺设施的火灾危险性进行全面、详尽而科学的分类, 从安全疏散、建筑构造等方面

加以考虑。二是工艺系统的防火设计, 这是工业消防中应重点关注的问题。首先, 确定工艺系统中的重点防火区域和区域内的主要建(构)筑物及设施, 根据火灾危险性分类, 采取相应的防火保护措施, 避免引发火灾, 降低燃烧几率, 控制火灾的蔓延燃烧。其次, 确定在发生火灾的情况下, 人员施救的必备措施和设施, 确保消防人员可以进入场所进行扑救。最后, 便是确定在发生火灾的情况下, 是否启动自动灭火系统的工艺要求。自动灭火系统应结合工艺安全因素, 确定合适的启动、退出时机。三是火灾报警、防排烟、消防电气等系统部分。从主动防火、消防系统工作保障等方面予以考虑。

2.3.3统一规划

钢铁冶金企业由于企业内部发展的需要, 每年都有大量的新建、改建及扩建项目, 这些项目由于建造时间不一, 所遵循的建造标准也不统一, 导致各工艺系统的防火安全保证能力不一致。而钢铁冶金企业由于其流程性生产性质的要求, 生产工艺中每一环节的不安全都可能导致其它系统不能正常生产, 因此, 不论从技术层面、资源共享、维护管理、可持续发展等方面都应统一进行消防规划。

2.3.4消防安全评估

钢铁冶金企业的消防安全是一个比较宽泛的概念,涉及的方面较多, 最重要的便是生产工艺与火灾的发生息息相关。一方面火灾会造成工业企业重要物项或工艺过程的损害和直、间接损失;另一方面工艺安全的因素也会造成火灾, 而进一步致损。因此, 消防安全和生产安全是不可分割的, 需要结合工艺生产安全因素进行综合的消防安全评估。

参考文献：

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第五篇：冶金论文

浅谈炼铜技术与进展

姓名：明伟 班级：化学2010级2班 学号：2010442124 摘要：炼铜技术是冶金工程中的一个重要部分。从大方面讲炼铜有两种方法即火法炼铜和湿法炼铜。但火法炼铜有其致命弱点：产生二氧化硫等污染性气体，加之废气处理技术的不成熟，成本高；而湿法炼铜可以解决二氧化硫对环境的污染、低品位矿石的开发和复杂矿石及二次资源的综合利用问题。70年代以来，湿法炼铜技术发展迅速，目前产量已占矿产铜的20%。所以文章着重简述了湿法炼铜的历史、发展、现状和展望。关键词：火法炼铜

湿法炼铜

技术

进展 概 述

从大方面讲炼铜有两种方法即火法炼铜和湿法炼铜。火法炼铜，顾名思义，就是使用高温熔融的铜矿石冶金出铜，它是一个氧化还原过程，氧化就是向融矿中通入氧气以除去铁，硫等杂质，由此设计出多种熔炼炉和熔炼技术如浸没顶吹熔炼法；还原就是通过一些方法来降低金属熔体中的氧，进而得到一定纯度的铜纵。湿法炼铜就是对铜矿处理变成溶液进行各种处理得到铜的过程即浸出———萃取———电积技术。

纵观历史，火法冶金是先于湿法冶金发展的，我国古代制造的青铜器等就是火法冶金配合其他技术的结果。经过几千年的发展，火法冶金技术较成熟，通过区域熔炼，涡旋熔炼得到纯铜。我国是世界上最早采用湿法冶金提取铜的国家。写于纪元前六、七世纪的《山海经》就有记载。唐朝已有官办的湿法炼铜场。宋代则技术更为成熟，产量更为可观。但湿法炼铜发展很慢，欧洲18世纪在西班牙南部的胡尔瓦建立了从矿石浸出，浸出液用铁屑置换法生产金属铜的工厂。1912年在智利开始采用电积法从浸出液中生产电解铜。以后在美国出现了多家氧化矿酸浸———电积法回收铜的工厂。1957年在美国亚利桑那州湖岸建成了世界上第一个硫化铜精矿沸腾焙烧———浸出———电积的工厂。随着化学工业的发展出现了有机萃取剂，可以有效地从贫铜溶液中萃取铜。1968年美国亚利桑那州兰鸟矿建成了世界上第一个工业规模的浸出———萃取———电积工厂，经过30多年此法不断发展和完善，目前全世界采用此工艺生产的铜量年产已超过200万吨，占全球矿产铜量的20%。1997年智利建成世界上最大的浸出———萃取———电积(简称L-SX-EW)法炼铜工厂，其生产能力为年产22.5万吨，产品达到伦敦金属交易所(LME)A级铜标准[1]。1999年，位于北纬50°13′，东经125°49′的黑龙江多宝山矿L-SX-EW工厂建成投产，标志着我国已具有高纬度寒冷地区的堆浸技术。北京矿冶研究总院和云南东川矿务局合作研究开发了处理高碱性脉石难选氧化矿的氨浸———萃取———电积工艺，建成年产500吨电铜的试验工厂[2]。2000年，在福建紫金山铜矿建成处理次生硫化铜矿，年产300吨阴极铜的细菌浸出试验工厂[3]。云南铜业集团大红山铜矿正在进行低品位硫化铜矿井下细菌堆浸研究[4]。这些都标志着湿法炼铜已具有相当水平，并具有相当大的生产规模，已成为铜工业中的一种重要的技术倾向，特别是在回收低品位矿石或采铜废石及就地浸出方面将发挥更大的作用。我国的湿法炼铜技术已具有一定水平。浸出———萃取———电积工艺

该工艺包括四个主要步骤：硫酸介质中溶解铜———浸出；采用一种萃取剂把铜萃入有机相———萃取；用硫酸溶液把铜反萃入水相———反萃；反萃液即电解液用电积法沉积铜———电积。

2．1 浸 出

浸出是该工艺的基础，有效地使铜从矿石中转入溶液中，是该工艺的前提。2．1．1 浸出方式

浸出有槽浸、搅拌浸出、堆浸和就地浸出等多种形式。槽浸适合处理高品位的氧化矿，浸出周期较短，浸出液含铜高时，可直接送电积。但是，目前应用不广。搅拌浸出要求矿石品位较高，或经过预先富集，对于硫化矿可采用细菌浸出或预先进行氧化焙烧。堆浸和就地溶浸等技术的发展更具多样性，故本文着重讨论。

(1)堆浸[5~7] 堆浸常用于低铜表外矿、铜废石的浸出。浸出场地多选在不透水的山坡处，将开采出的废矿石破碎到一定粒度筑堆；在矿堆表面喷洒浸出剂，浸出剂渗过矿堆时铜被浸出，浸出液返流到集液池以回收。堆浸的特点是浸出设备投资少，运行费用低。氧化矿的堆浸已进行了多年，技术较为成熟。堆浸厂已遍及各个地区，不受地理位置和气候条件限制。堆浸的主要方式：堆浸场按使用情况分为永久堆场和多次重复使用的堆场。按处理的物料，堆浸又可分为： 废石堆浸；尾矿堆浸；矿石堆浸

新发展的堆浸方式有：

①硫酸熟化薄层堆浸法 该法是堆浸的改型。它主要包括两个步骤：一是用浓硫酸熟化细碎的氧化铜矿或氧化———硫化混合矿；二是用稀硫酸溶液进行薄层堆浸。

②制粒浸出 针对含泥铜矿堆浸时，矿堆渗透性差的问题，发展了制粒堆浸技术。制粒堆浸是将含泥铜矿加入适当的粘结剂，在制粒设备中通过滚动作用形成团粒，粒矿筑堆后，经堆放固化，使其具有一定湿强度，再用浸矿剂喷淋浸矿的方法。该法通过制粒提高矿石和矿堆的渗透性，在制粒过程中预加浸出溶剂使之与矿石提前接触，并预先反应，加快了浸出速度；同时采用薄层堆浸可保证布液均匀，并有充足的氧气。(2)就地浸出[

8、9]就地浸出又称为地下浸出或化学采矿，可用于处理矿山的残留矿石或未开采的氧化铜矿和贫铜矿。地下浸出是将溶浸剂通过钻孔注入天然埋藏条件下的矿体中，有选择性地浸出有用成分(铜)；并将含铜的溶液，通过抽液钻孔抽到地面后输送到萃取电积厂处理的方法。2．1．2 矿石的浸出(1)氧化铜矿的浸出

氧化铜矿的矿物有100多种，其中主要有赤铜矿、黑铜矿、孔雀石、硅孔雀石及兰铜矿等，当用硫酸浸出时，均可浸出来。然而，在铜的矿物浸出的同时，一些碱性脉石也会被酸浸出。所以，当矿石中钙、镁含量高时，因其大量浸出使酸耗大大增加而失去经济性。对此类矿可采用氨浸。(2)硫化铜矿的浸出

硫化铜矿又分原生硫化矿和次生硫化矿，它们都不能被硫酸浸出。次生硫化矿主要是辉铜矿、铜蓝等矿物，易被硫酸加氧、硫酸高铁溶液和细菌浸出。原生

硫化矿主要是黄铜矿，较难为上述溶液浸出。而单一的氧化铜矿较少，一般矿床上部为氧化矿，下部为硫化矿，中部为混合矿。故采用一般的酸浸处理混合矿，因硫化铜矿物浸不出来，而使浸出率不高。对硫化铜矿酸浸更无能为力。目前，如何提高硫化铜矿的浸出率是冶金工作者的一个研究热点。硫化铜矿的浸出主要有下列方法：细菌浸出法；加压氧化浸出法；焙烧———浸出———电积法

2．2 萃 取

萃取是L-SX-EW法成功的关键。经过30多年的不断进步，目前常用的萃取剂可从含铜~1 g/l的溶液经二级萃取，一级反萃使溶液含铜达到40~50 g/l，能满足电积的要求。典型的改性醛肟类有汉高公司的LIX622、LIX622N、LIX64N和AVE-CIA公司的M5640、PT5050。醛肟———酮肟类如汉高公司的LIX984、LIX984N、LIX973N。可以从氨性溶液萃取铜的LIX54—100[23]。国内如北京矿冶研究总院研究的萃取及中国科学院上海有机化学研究所和昆明冶金研究院研究铜的萃取剂—N901,性能与国外萃取剂基本相同,成本大大低于国外[10]。用于萃取的主要设备有三种：混合———澄清萃取器、萃取塔、离心萃取器。铜的萃取工厂绝大多数采用混合———沉清萃取器。目前,澳大利亚南部奥林匹克埃的WMC公司3 m直径的萃取塔已代替了混合———澄清萃取器[11]。2、3 电 积

在L-SX-EW工艺中，由于电解液经过萃取，杂质较少纯度较高，所以可以生产高纯阴极铜。甚至生产99.999%的高纯铜。电积技术也在不断进步。(1)采用永久不锈钢阴极法(ISA)该法是澳大利亚铜业有限公司开发的技术，1978年在澳大利亚汤士威尔冶炼厂问世。该法有许多优点：阴极垂直，短路较少；产品质量好，可达高纯阴极铜标准；流程简化，省去了始极片制作系统，使电解槽内积压的铜量减少；能耗和成本较传统电解法低，故受到世界各国关注。采用ISA电解工艺(电解精炼加电积)产出的阴极铜已超过390万吨，约占世界阴极铜产量的35%[12]。(2)有机物的控制

反萃的富铜溶液会夹带少量有机相，有机相进入电积过程会影响电铜质量，并使阴极铜粘板，而且这部分有机相在电积过程中降解而增加了有机相的消耗。所以要将富铜液中的有机相尽量除去。传统的沉淀法效率不高，砂滤法有效，但需反复洗涤设备。

(3)电解液中积铁的控制

每一个SX-EW工厂的铜电解液中铁含量都会逐渐积累，致使Fe2+和Fe3+在阳极和阴极间反复耗电，而降低电流效率。传统的方法是定期抽部分废电解液开路。而现在发展了离子交换法和膜技术法。展望

湿法炼铜特别是L-SX-EW技术，由于具有流程短，仅三、四道工序，取消了花钱最多的选矿和火法熔炼，可称为是一次技术革命：原材料消耗低，主要消耗为硫酸，萃取剂和稀释剂的消耗大体与选矿药剂消耗相当；扩大了铜原料选择的范围，含铜0.04%~0.07%就可利用，经济上合算的资源均可提取，扩大了资源范围，降低了能耗，节约了大量燃料、电力和耐火材料等；对环境的污染小，不产生污染环境的SO2，流程自成回路，基本没有废水，只有浸出废渣要做处理，环保治理费用低；成本较火法流程低，故湿法炼铜发展迅速。湿法炼铜的技术也不断发展，一是，L-SX-EW技术不断发展、完善。如，浸出液采用滴浸器代替喷淋；浸出液输送泵站，采用浮船泵站，既可节约建设投资，也有利于生产管理；等等。二是，新的湿法炼铜技术不断出现。

我国的湿法炼铜技术取得了许多进展，然而与国外相比还有不少差距，应加强研究，加快发展。我国的铜矿资源相对匮乏，而且贫矿多富矿少，发展湿法炼铜，可扩大资源范围。

(1)我国大量氧化铜矿资源的开发利用我国氧化铜矿储量约800万吨金属量,分布在云南、四川、西藏、新疆和黑龙江等省[1],可采用L-SX-EW技术提取铜。目前已有一些小的L-SX-EW工厂,但规模太小。应针对这些资源的特点,加强研究,形成我国特有的L-SX-EW技术。

(2)原有矿山的低品位铜矿资源的开发利用我国原有铜矿山露天开采剥离的铜矿废石,据估计已有3.3亿吨,若平均品位0.1%,则含铜33万吨。每年矿山还有相当数量的铜矿废石排放。应学习国外采用废石堆浸———萃取———电积技术,从铜矿废石中回收铜。此外,原有矿山采空区的残矿,如采用地下溶浸技术,加以利用也是相当可观的。

(3)西部丰富的铜矿资源的开发利用我国的西部矿产资源丰富,新疆、西藏、云南等地有一些尚未开发的铜矿资源,为了保护生态环境不受破坏,可考虑采用地下溶浸技术。

(4)培养我国特有的高温菌种

总结：相信随着技术的不断突破，火法冶金和湿法冶金将扬长避短，实现相互补充，打造铜冶金工业的新局面。参考文献：

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