冶金物理化学、有色金属冶金专业

第一篇：冶金物理化学、有色金属冶金专业

冶金物理化学、有色金属冶金专业

综合考试复习提纲

参考书：傅崇说主编，有色冶金原理（第2版），冶金工业出版社。考试大纲：

1、冶金炉渣

炉渣的种类与组成、硅酸度、熔融炉渣的结构和物理化学性质、二元系状态图、三元系状态图：熔体的冷却过程、平衡反应、相组成、等温截面图和变温截面图的画法（主要考三元系）

2、化合物的离解－生成反应（主要考计算题）

离解－生成反应的自由能与温度的关系、氧化物的吉布斯自由能图、氧化物离解－生成反应热力学、铁氧化物的离解－生成反应、碳酸盐离解热力学

3、氧化物的还原

燃烧反应：离解度与平衡常数、不同还原剂下的还原反应热力学、多相反应动力学

4、硫化矿的火法冶金

硫化物及其焙烧过程的热力学

5、氧化物和硫化物的火法氯化

氯化反应的热力学及动力学

6、粗金属的火法精炼

各种火法精炼的原理（必考，主要考问答题或名词解释）

7、湿法冶金浸出、净化和沉积

湿法冶金反应热力学、浸出反应的分类及反应式、浸出反应动力学、离子沉淀、沉积反应

8、溶剂萃取与离子交换

溶剂萃取基本原理：分配常数、分配比、萃取率、分离系数、萃取剂、稀释剂、盐析剂、萃取机理、萃取平衡、协同萃取 离子交换的基本原理

9、湿法冶金电解过程

电极过程动力学、阴极过程、阳极过程、电解过程、槽电压、电流效率、电能效率

注：主要考试类型有：计算题、问答题、名词解释。除特别注明外，每一章中这三种形式都有可能出现。）

第二篇：教学大纲_冶金物理化学

《冶金物理化学》教学大纲

一、课程概要 课程编号：020401

开课院系：冶金与生态工程学院

课程类别：必修课

适用专业：冶金工程

课内总学时：88（课内64，实验24）

课程基础：物理化学，冶金传输原理

根据我校的人才培养目标，建设特色突出、国内一流、国际知名的研究型大学，对国家与地方经济，特别是钢铁行业，培育创新、进取、团结、实践能力强的一代新人。本课程采用多种教学手段和方法，精心设计教学内容，对于来自全国各地的优质学生来源，培养学生掌握运用冶金物化基本理论去解决实际问题的方法和能力，了解该学科的思维方法，培养冶金工程专业的本科生对新工艺、新流程设计能力、实践探索能力、创新意识和创新能力。

本课程的目标是通过学习冶金物理化学的基本理论，为后续的其他专业课程学习打好扎实的理论基础；培养运用冶金的基础理论分析和解决实际问题的能力。

为了达到本课程的预期目的，在课程内容的设置上，注意传统内容与现代内容的结合；课堂教学与实验课教学的呼应，主讲老师的科研成果对教学的促进，将本课程办成具有研究性和前沿性的时代特征的国际一流新的教学平台。

二、教学目的

1．本课程是冶金工程专业本课生必修课程，是一门重点介绍冶金物理化学基本概念、基本原理以及在冶金过程中应用的专业基础课。2．通过本课程的学习使学生掌握冶金热力学、冶金动力学的基本原理。学会运用这些原理分析和解决生产中出现的新问题；不断地改造旧工艺，创造新工艺，降低生产消耗，提高生产率；不断地向相关学科渗透，扩大冶金物理化学的研究领域。

3.通过本课程的学习，使学生掌握冶金物理化学基本的实验技能，对冶金中的问题，利用冶金物理化学基础和其他专业知识综合的研究方法。

三、基本要求

1．课程重点

热力学基本定理在冶金中应用及标准吉布斯自由能的计算方法；Elingham图的应用；溶液（包括铁液与渣液的活度与活度系数、Wagner模型、分子理论与离子理论模型、标准溶解自由能等）；扩散与传质的基本理论；三个典型的冶金动力学模型（气固相反应动力学、气液相反应动力学、液液相反应动力学）。

2．课程难点

活度的概念及活度标准态的选择；不同标准态活度及活度系数之间关系；相图的基本规则（邻接、相界限构筑、二次体系副分、切线、阿尔克马德、零变点）。含有一个不稳定二元化合物的三元系相图的冷却过程分析；气泡在均相与非均相形核、气泡长大与上升过程动力学机理；液液反应动力学的双膜理论的应用；不同控速条件的气固反应动力学的未反应核模型。

3.解决办法

1）充分发挥优质教师资源，让国内外著名学者周国治院士给全体学生开第一课－绪论，除全面介绍冶金物理化学的发展及如何在冶金中的应用外，重点指导学生如何学习冶金物理化学，学会解决冶金物理化学中难点问题的方法。2）教师通过举例、通俗化、强调、比较等手段使学生真正掌握教学中的重点和难点。教师在讲解重点和难点内容的过程中，要放慢速度，举一反三。3）每章教学内容完成之后，助课老师对内容进行总结，讲解习题中的问题，针对不同章节的内容，讲有代表性的例题。在这些过程中，也把重点和难点内容再一次渗透进去，又一次达到了举一反三的作用；4）针对重点和难点内容，每次课后留一至两道思考题，用“探究性”的学习方式，充分发挥学生的主观能动性，给学生指定不同的参考书中的相关内容，要求学生课外阅读，学生尝试自己解决这些知识点。如对于“活度的概念及活度标准态的选择”问题，要求学生阅读魏寿昆院士编著的“冶金过程热力学”的有关章节，对于“液液反应动力学的双膜理论的应用”，要求学生阅读韩其勇教授编写的“冶金过程动力学”的相关章节等。针对这些问题，也作为作业，要求学生写出评论。

通过教学中采取了以上方法，对解决教学过程中出现的重点和难点，收到了很好的效果。4．能力培养要求

重点要求学生牢固地掌握冶金物理化学的基本概念和基本原理，独立完成大量习题，能够正确熟练地计算冶金体系中化学反应的吉布斯白由能变化，判断化学反应的方向和限度，分析化学反应的反应机理，独立完成要求的四个实验。以课堂讲授为主，辅以习题课、课堂讨论及答疑，提高作业数量及批改质量，对重点学生加强答疑，在条件成熟时实现多媒体教学。

四、教学内容

模块一 理论课教学（64学时）

绪论（2学时）

现代冶金过程与冶金物理化学；

冶金热力学与冶金动力学的最新发展；

如何学习冶金物理化学？

（一）冶金热力学部分（32学时）

1． 热力学基本定理及在冶金中的应用（4学时）1.1 几个基本公式

1）体系中组元i的自由能的描述；理想气体体系中组元i的自由能；液相体系中组元i的自由能；固相体系中组元i的自由能。2）等温方程式的导出

由单个组元I的自由能推导化学反应的自由能变化；讨论自由能变化的三种形式；重点讨论的形式，得出

；自由能变化与标准自由能便哈的关系与联系，二者在热力学中分别承担的角色。3）等压方程式与二项式

微分式；由微分式导出积分式；讨论其意义。第1、2学时

作业1-1，1-5 1.2 冶金热力学中标准自由能的计算

1）用积分法计算化学反应的标准自由能变化；（注：讲不定积分法，学生阅读定积分法）；例题：教科书 p22 例1-6

2）由积分法得到的化学反应的标准自由能求化学反应标准自由能与温度的二项式； 3）由标准生成自由能和标准溶解自由能求化学反应的标准自由能（二项式）； 4）由电化学反应的电动势求化学反应的标准自由能变化； 5）由自由能函数求化学反应的标准自由能变化。第3、4学时

作业1-6 1-7 1-8

2．热力学参数状态图（10学时）2.1 Ellingham图

思路：

氧势图的形成原理---氧势图的热力学特征---氧势图的应用 具体内容

1）氧势图的形成原理；

2）氧势图的热力学特征；（特殊的线；直线斜率；直线位置）3）氧势图的应用 第5、6学时

作业1-4，1-9，1-10，1-11，1-12

课外阅读：氧气标尺；Jeffes图；溶解在铁溶液中的元素与氧气反应的氧势图

2.2相图分析方法及基本规则

具体内容 1）相图基本定律：相律、连续原理、相应原理 2）三元系相图的构成：构成原理、浓度三角形 3）三元系浓度三角形性质：杠杆规则与重心规则

第7、8学时

作业： 3-1

4）三元系浓度三角形性质：垂线、平行线、等含线、定比例、直线

5）简单共晶型三元系：图的构成、平面投影图、结晶过程（冷却组织及量-杠杆原理应用）、等温线与截面。第9、10学时

作业： 3-2

课外阅读：相图的基本规则

6）具有一个稳定二元化合物的三元系

7）具有一个不稳定二元系的三元系：图的特点、分析相图中一个特殊的点M1的冷却过程 第11、12学时

作业：分析M2、M3点的冷却过程

2.3相图的应用

1）高炉渣系CaO-SiO2-Al2O3 分析

2）转炉渣系CaO-SiO2-FeO2 分析 第13、14学时

作业3-4

3．冶金溶液（10学时）3.1 铁溶液

3.1.1两个基本定律

具体内容 拉乌尔定律；亨利定律；两个定律的联系及区别分析。

3.1.2不同标准态活度及活度系数之间的相互转换 具体内容

三个不同标准态的活度的定义；三个不同标准态的活度之间的关系（3个关系式）；三个不同标准态的活度系数之间的关系（11个关系式）第15、16学时

作业2-1 2-2 ；思考 2-1 2-2 2-5 3.1.3标准溶解自由能

具体内容

溶解前为纯物质M，溶解在溶液中分别为三个不同标准态时标准溶解自由能；例题 2-2 3.1.4多元系铁溶液??活度相互作用系数 具体内容

瓦格纳模型（一价、二阶作用系数）;相互作用系数的关系（）；

例题2-3，2-4 第17、18学时

作业2-4 2-5 2-7 2-9； 思考2-6 3.2 二元正规溶液

具体内容

混合自由能与过剩自由能；正规溶液的定义；正规溶液的混合函数与过剩函数；

正规溶液的性质

例题2-6 第19、20学时

作业2-11 2-12； 思考2-8

3.3 冶金炉渣 3.3.1炉渣的性质

碱度（碱度，光学碱度，过剩碱）；氧化还原性

3.3.2分子理论

理论模型;例题 2-8

第21、22学时

作业2-13 2-14 2-15

3.3.3捷姆金完全离子理论

理论模型;例题2-9 3.3.4炉渣的硫容量

硫化物容量;硫酸盐容量;硫容量与碱度

第23、24学时

作业2-16 2-17 2-19

阅读 磷酸盐容量

4．冶金热力学应用（8 学时）4.1 冶金反应过程最高反应温度及炼钢中元素发热能力的计算

1.冶金反应过程标准焓的计算 2.最高反应温度的计算 3.炼钢中元素发热能力的计算

第25、26学时

4.2固体氧化物直接还原

直接还原热力学分析；直接还原机理；直接还原％CO－T平衡图。第27、28学时

阅读：固体氧化物的间接还原

4.3选择性还原-----从红土矿中提取钴和镍 选择性还原过程热力学；分析讨论。

4.4 选择性氧化-----奥氏体不锈钢的去碳保铬

1）铬的氧化物；含铬铁水的吹炼；

第29、30学时

阅读： 炉渣脱硫、脱磷的热力学分析（P127-134）

2）奥氏体不锈钢冶炼发展的三个阶段；奥氏体不锈钢的去碳保铬；理论计算；分析讨论。

第31、32学时

作业4-3 4-4 4-5

阅读：雾化提矾（P122-123）

（二）冶金动力学部分(30学时）5．冶金反应动力学基础（8学时）

5.1 化学反应速率及反应级数

1.化学反应进度； 2.化学反应速率；

3.化学反应速率方程（n级不可逆反应）； 4.1级可逆反应方程。

5.2 反应速率与温度的关系

1.阿累尼乌斯公式与活化能； 2.活化能与热力学函数关系式。

第1、2学时

作业5-1，5-2；思考题：5-1，5-

2阅读：串连反应

5.3 扩散与传质

费克第一定律；费克第二定律；费克二定律的特解（扩散偶；几何面源）第3、4学时 阅读：有效碰撞理论及过渡态理论

5.4 相际传质

边界层的概念；边界层理论；传质系数 第5、6学时

作业6-1

5.5 多相反应动力学基本模型

双膜理论；溶质渗透理论；表面更新理论；举例6－6

第7、8学时

作业6-3，6-7；思考题：6-5 6．多相反应动力学（22学时）6.1 气一固反应（8学时）

6.1.1气-固反应特点与反应机理

气固反应特点及处理方法； 6.1.2未反应核模型 1)外扩散为限制环节时反应模型 第9、10学时

2）内扩散为限制环节时反应模型 3）界面化学反应为限制环节时反应模型 第11、12学时

4）内扩散和界面化学反应混合控速时反应模型 5）一般情况 第13、14学时

作业7-1，7-2；思考题7-1

6.1.3未反应核模型应用 未反应核模型特殊条件下：外扩散、内扩散或界面化学反应控速应用 及动力学参数获取，举例 第15、16学时

作业7-3，7-4 ；思考题：7-2，7-3 6.2 气一液反应（8学时）

6.2.1气泡形成机理与动力学过程 6.2.2均相中气泡的生成机理

均相中气泡的生成机理；例：碳-氧反应；非均相气泡生成机理；活性气隙的最大半径；气泡长大与上升动力学机理。第17、18学时

作业7-5

6.2.3气泡在液相中的行为

1.气泡在液相中的运动； 2.气泡在上浮过程中长大。

6.2.2钢液中碳-氧反应动力学 1）碳氧反应机理 2）碳氧反应动力学模型

第19、20学时

作业7-6

3）碳氧反应动力学模型举例 6.2.4气泡冶金过程动力学

1)吹氩冶炼超低碳不锈钢碳氧反应机理

2)吹氩冶炼超低碳不锈钢碳氧反应模型（1）第21、22学时

作业7-7； 思考题7-4 3)吹氩冶炼超低碳不锈钢碳氧反应模型（2）4)吹氩脱氢过程动力学 第23、24学时

作业7-8 ；思考题7-5 6.3 液一液反应（4学时）

6.3.1液-液相反应特点与动力学方程

1.液-液反应特点 2.液-液反应动力学机理 3.液-液反应动力学方程

第25、26学时

作业7-9

6.3.2液-液反应应用实例

例：锰氧化反应动力学 第27、28学时

作业7-10 ；思考题7-6，7-7 6.4 液－固反应（2学时）

固-液相反应特点；固-液相反应机理；实例介绍：炉渣-耐火材料反应实例 第29、30学时

作业7-11； 思考题：7-8

模块二 冶金物理化学实验教学（24学时)

（一）课程设计的思想、效果以及课程目标 基于冶金物理化学学科特点和学生培养目标，即培养基础知识扎实，综合素质高，实践能力强，具有创新精神，适应社会发展需要的高水平研究型创新人才，不仅需要传授给学生冶金物理化学的理论知识，更要培养学生的工程实践能力和科技创新能力。实验教学作为冶金物理化学教学的重要组成部分，是培养学生理论结合实际、动手能力、创造力、想象和思维能力的有效手段，对于工程技术与研究型人才的培养尤为重要。根据冶金物理化学教学大纲，按照学生培养目标，密切结合冶金物理化学的特点，切实把握理论教学、实践教学和科技创新环节，注重相互之间的联系与结合，科学地设计实验教学内容。课程的设计思想

(1)注重实践，倡导创新，将学生分析和解决实际问题的能力及创新能力的培养放在首位；

在实验设计上，我们将传统的印证性实验改为探索性、设计性实验，用以培养学生分析和解决实际问题的能力及创新能力。教学内容重点体现在本科生综合能力、实践能力和创新能力培养与提高方面。既要符合培养适应社会发展对创新型人才、工程型人才的需要，同时又要注重层次化，即基础层次、综合层次、创新层次。在基础层次培养的基础上，加强综合层次和创新层次的能力培养的教学体系。将科研成果、科研思路、新型实验装备和新的实验技术和方法引入到课程教学内容中，拓宽课程内容和方法，让学生更多地了解冶金学科的发展，增强科技创新意识，进一步培养学生的理论联系实际、科研创新能力。将实践教学与创新教育结合，把实践教学作为创新精神与工程能力培养的重要环节，达到培养学生综合能力的目的。

(2)实验教学与课堂教学紧密结合、互相补充、相互加强。

由于课堂教学和实验教学进度一致，使得实验内容与课堂教学的重点、难点相互呼应。学生带着问题做实验，在实验中去寻找这些问题的答案，有利于巩固学生对相关知识的掌握，达到了强化课堂教学效果的目的。实验课程效果

多年来，学院“211” 工程建设实验室投入资金2000万元，建成了符合当前世界冶金科技发展趋势的“现代冶金技术实验室”、“高温物理化学实验室”两个特色、优势明显的高水平实验室，形成了从事冶金技术和现代冶金学科领域基础研究、进行冶金工艺改造和研究开发冶金新工艺等方面科学研究和教学基地。为冶金学科的全面发展并在整体上接近国际同类学科先进水平奠定了很好的基础。目前已建立了软、硬件条件良好的完善实践教学体系。另外，实验教学内容与课堂讲授内容相互配合，极大地促进了学生对相关理论知识的掌握，使理论教学和实践教学结合的更加紧密，相辅相成，大大促进了学生工程实践和创新能力的培养，全面提高了课程的教学效果。课程目标

通过冶金物理化学实践教学活动的学习与锻炼，为后续的其他专业课程学习打好扎实的实践基础；提高学生实践动手能力与理论联系实际的能力，分析解决问题的能力和创新能力，达到培养高水平研究型人才、工程型人才的目标。

（二）课程内容 冶金物理化学实验教学共计24学时，由三个“子模块”组成:

子模块一：学生在实验室完成四个综合实验，每个实验4学时，共计16学时。这部分进行的教学改革是：为了充分发挥部分同学的潜能，在每个实验后均有相应的拓展实验训练内容，以供优秀的学生在业余时间选择练习。

子模块二：利用网络和国际优秀物理化学软件FactSage，设计了四个网络实验平台，每个实验2学时，共计8学时。

子模块三：进一步培养学生的理论联系实际、科研创新能力，将科研成果、科研思路、新型实验装备和新的实验技术和方法引入到课程教学内容中，拓宽课程内容和方法，达到培养学生综合能力的目的，设计了四个选作实验，每个实验4学时，共计16学时。

子模块一内容

实验

一、铜液定氧实验

【实验性质】综合性实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够理解固体电解质定氧电池的工作原理，掌握运用冶金热力学分析计算结果和铜液定氧的方法，定氧数据的处理计算；了解定氧探头的制作；了解高温炉的结构、电热体、加热原理；了解并掌握热电偶的测温原理、测温方法、高温炉恒温带的测量；了解气体净化方法和原理、高温炉内气氛控制的方法。提高学生的动手能力、综合运用知识的能力。

在上述实验的基础上，学生可以在业余时间开展如下拓展实验训练：

（1）自己设计一个电炉；

已知：炉管尺寸Ф50*60*600mm,电源电压220v 加热带长度400mm，氧化性气氛工作，炉体中等保温，要求炉膛温度1000℃.计算电热丝的直径与长度，匝数及匝间距。（2）自己制作一个单铂铑热电偶；

（3）氩气脱水、脱氧、脱除CO2的具体实验步骤；（4）简述定氧电池的制作步骤；（5）铁液定氧实验的设计。

实验

二、利用差热分析技术研究AlN材料的氧化行为 【实验性质】设计性实验；学时：4 通过本实验的学习，使学生能够理解热分析技术相应的工作原理，掌握运用热分析数据研究AlN材料的氧化反应动力学过程的方法，相关数据的处理计算；了解TG、DTA及TG-DTA（DSC）联用热分析仪的操作技术；掌握试样化学反应过程中质量变化的测量方法。提高学生的动手能力、综合运用知识的能力。

在上述实验的基础上，学生可以在业余时间开展如下拓展实验训练：

（1）用TG-DTA(DSC)法测量含水铁矿石或红土镍矿在加热过程中质量变化及热分解温度；

（2）通过分析软件，计算反应的几个阶段的失重量，几个阶段的起始反应温度，几个阶段的热效应的变化，并输出测量数据；

（3）根据数据处理计算结果，判断几个特殊阶段的化学反应方程式。

实验

三、铁矿石900℃间接还原性能检测 【实验性质】综合性实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够理解、巩固所学冶金物理化学过程热力学、动力学等专业基础知识，并运用所学相关知识，对影响铁矿石还原动力学性能的相关因素进行分析讨论，提高理论联系实际的水平；了解并掌握铁矿石还原动力学性能测定方法；了解所用设备的工作原理及基本操作方法。通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高。

在上述实验的基础上，学生可以在业余时间开展如下拓展实验训练：

（1）球团矿900℃还原膨胀性能检测；

（2）块矿的爆裂性能。

实验

四、含钛高炉渣中钛的结晶富集 【实验性质】综合性实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够理解、运用所学冶金物理化学热力学相图、动力学等专业基础知识，对影响钛富集相物相的组成、晶体结构、微观形貌等相关因素进行分析讨论，找出优化的选择结晶条件；了解并初步掌握X射线衍射仪的工作原理和正确操作方法，初步掌握X射线衍射进行物相鉴定的方法；了解扫描电子显微镜与能谱仪的结构与工作原理，初步掌握扫描电子显微镜与能谱仪进行物相的微观形貌和化学组成的鉴定方法；通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高。

在上述实验的基础上，学生可以在业余时间开展如下拓展实验训练：（1）钢中非金属夹杂物的金相鉴定；（2）炉渣和烧结矿的矿相分析；

（3）利用扫描电镜和能谱仪对钢中夹杂物微观形貌和组成进行分析及测定。

子模块二内容

实验

五、硅热还原法炼镁的热力学分析 【实验性质】网络平台实验；学时：2

通过本实验的学习，使学生能够掌握标准状态和非标准状态时化学反应等温方程式的计算方法及应用，能分析温度、活度、分压等因素对化学反应方向的影响；理解硅热还原法炼镁的热力学原理。掌握FactSage软件的Reaction模块的主要用法。

实验

六、铁水脱硫的热力学模拟 【实验性质】网络平台实验；学时：2

实际冶金过程多为金属熔体、炉渣、烟气等多元多相组成的复杂体系，计算其平衡组成目前唯一可行的方法是采用如FactSage这样的热化学计算专业软件；同时，对于炉渣、熔锍等多元熔体由于多偏离理想溶液且组元众多，其过剩热力性质多采用溶液模型来描述。目前，同时集成热化学数据库并具有多种计算功能的热力学软件已经成为冶金工作者进行热力学计算及过程模拟的主流工具。

通过本实验的学习，学生应能理解多元多相反应的计算原理及用途，掌握运用冶金热力学计算结果分析和调控脱硫反应的能力；了解FactSage软件的炉渣、铁水热力学数据库，掌握FactSage软件的Equilib模块的主要用法以及结算结果的分析。

实验

七、炉渣相图的综合应用 【实验性质】网络平台实验；学时：2

通过本实验的学习，使学生熟练掌握二元系、三元系相图（等温截面、液相投影面、等组成的等温截面）的解读；以炼铜和炼钢过程的主要渣系为例，掌握利用炉渣相图分析冶金过程中的炉渣的熔化性能、饱和溶解度等性质的方法，从而达到利用所学物理化学知识分析和指导冶金生产的目的。

实验

八、优势区图在硫化物焙烧过程的应用 【实验性质】网络平台实验；学时：2

通过本实验的学习，使学生熟悉优势区图的解读，掌握利用优势区图分析硫化物焙烧过程所需的热力学条件，掌握如何控制温度、气氛获得所希望的焙烧产物；掌握FactSage软件的Predom模块的主要用法。

子模块三内容

实验

九、锆酸钙材料抗侵蚀性能研究 【实验性质】选作实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够掌握锆酸钙材料抗侵蚀性能的测定方法与测定原理；运用所学冶金物理化学过程热力学、动力学等专业基础知识，分析讨论影响锆酸钙材料抗侵蚀性能的相关因素；确定侵蚀过程的反应机理；加深对冶金液固反应动力学的理解与认识。通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高。

实验

十、铁矿石500℃低温还原粉化性能RDI检测实验 【实验性质】选作实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够掌握铁矿石低温还原粉化性能的测定方法与测试原理；能够计算铁矿石低温还原粉化性能各项指标；了解并初步掌握X射线衍射仪的工作原理和正确操作方法以及X射线衍射进行物相鉴定的方法；确定铁矿石低温还原粉化性能的影响因素。通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高。

实验

十一、电炉粉尘碳热还原回收锌的热力学和动力学研究 【实验性质】选作实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够掌握铁矿石低温还原粉化性能的测定方法与测试原理；能够计算铁矿石低温还原粉化性能各项指标；了解并初步掌握X射线衍射仪的工作原理和正确操作方法以及X射线衍射进行物相鉴定的方法；确定铁矿石低温还原粉化性能的影响因素。通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高。

实验

十二、含钛高炉渣流动性能的实验研究 【实验性质】选作实验；学时：4

通过本实验的学习，使学生能够掌握熔体粘度的测试原理及方法；实验设备的使用方法和适用范围及操作技术；了解渣粘度随温度的变化规律；影响含钛高炉渣粘度的主要因素；初步进行粘度模型的验证。通过实验，使得同学们的动手能力和分析问题与解决问题的能力得到提高

第三篇：有色金属冶金专业硕士研究生培养方案

080603有色金属冶金专业硕士研究生培养方案

一、学科简介

有色金属学属冶金工程与冶金材料学科。贵州有色金属资源丰富。铝矿资源居全国第二位,铝产量居全国榜首,钛产量占全国总量的80%以上；锌、锑矿储量也居全国前列。

本专业自1958年建校时开始招收本科生，1984年开始招收硕士研究生，根据国家教委专业指导目录，将钢铁冶金专业和有色金属冶金专业合并为冶金工程专业，几十年来为国家和地方培养了一大批工程技术人才，他们遍布全国各地，在事业上都作出了卓著的成绩。

铝冶金方面

承担校基金、省基金以及横向(贵州铝厂、贵州轻研所和广西平果铝业公司)等项目二十多项。主要科研成果有：“石灰在高压溶出贵州铝土矿过程中对赤泥相变的作用”获1991年贵州省科技进步二等奖；“氧化铝专业课程教学改革的实践和成效”获1989年全国高校教学优秀成果奖、贵州工业大学一等奖；“石灰在高压溶出贵州铝土矿过程中对赤泥相变的作用”和“拜耳赤泥相量计算方法探讨”分别获1998年贵州省科协首届自然科学优秀论文一等奖和二等奖；“铝酸钙熟料溶出工艺研究”1998年7月获第二届华中地区科学技术推广大会二等奖。锌冶金方面

“锌、二氧化锰冶炼新工艺”从七十年代就开始探索，被列入贵州省“七五”攻关项目，并获国家发明专利和北京国际发明展览会铜牌奖，处于国内领先水平，其主要研究者江声扬教授因此被评为省劳模，享受国务院津贴；“云南都龙锡矿高铁锌精矿全湿法处理的工艺研究”获中国有色金属学会一等优秀论文奖。锑冶金方面

“低温炼锑新工艺”项目，获国家发明专利并获第三届全国发明展览会“金奖”；“锑矿直接湿法生产锑白”项目完成了半工业试验，获国家发明专利；用“电氯化法”直接从矿石中制取锑白，是一具有独创性的先进工艺，技术指标先进，达到我国GB4062-83一级品标准，其中90％达到零级品标准，经济效益好，具有推广应用价值，在我国属于领先地位，国外未见报道，开创了湿法制取锑白的新途径；另外，还进行了电化法浸出硫化锑矿与锑的同时电积等新工艺的研究，并获省科技进步四等奖。

冶金过程环境保护方面

“从含镍废渣中提取金属镍”获贵州省科学大会奖；“从炼铜废渣中回收锡、铜、铅、锌等金属的方法”获1996年国家专利，并获北京国际发明展览会铜牌奖，该研究处于我国领先水平，并已成功应用于工业化生产，在有色冶金环保方面做出了巨大的贡献；“软锰矿吸收炼锑SO2废气制取硫酸锰”和“软锰矿吸收

工业SO2废气制取硫酸锰”项目分别于1997年和2000年获得校基金和省基金的资助；“氧化铝生产中脱硫”项目于1988年与贵州铝厂氧化铝厂合作研究，并获

省基金资助；“用贵州高铝矿生产氧化铝时的脱硫新方法研究” 获国家自然科学基金资助；除此而外，还对“含锗氧化锌烟尘的处理”等项目进行了系统研究。

二、学习年限

硕士研究生学习年限一般为3年。

三、培养目标

1．本专业培养具有正确的政治方向，热爱祖国，拥护中国共产党的领导，努力学习，自觉遵纪守法，有良好的道德品质。

2．在有色金属冶金学科领域内，掌握坚实的理论基础和系统的专业知识，了解有色金属冶金学科的发展动向。

3．具有从事本专业科学研究和解决工程技术实际问题的能力，熟练掌握一

门外语和必要的实验及计算技能。

四、研究方向

01、轻金属冶金 02、湿法冶金

03、金属分离技术与工艺 04、冶金环保 05、冶金过程模拟

五、培养方式

培养方式包括全脱产、半脱产、不脱产三种方式（含联合培养、委托培养）。培养过程注重以下原则：

1、加强研究生的思想政治工作和道德品质、文明礼貌教育；

2、鼓励研究生参加体育锻炼和公益劳动，促进研究生身心健康和全面发展；

3、导师要从每个研究生的具体情况出发，精心制订每个研究生的培养计划。导师所在单位要为研究生培养创造良好的条件；

4、鼓励聘请外单位具有高级技术职称的专家、学者担任硕士研究生的兼职导师，对研究生进行合作培养；

5、鼓励跨一级或二级学科的两位导师共同培养一位研究生；

6、研究生课程的授课教师要采取灵活多样的授课方式和考试方式。除了注意知识的系统性外，还要注意激发学生的创新意识，培养学生的独立思考能力。

7、学生除了选修本专业课程中的任选课程外，还可根据导师要求或个人意愿，选修我校其他院（系）所开设的研究生课程；

8、凡跨学科录取的硕士研究生，一般应在导师的指导下补修至少2门本科生必修的主干课程。补修课只记成绩，不记入研究生阶段的总学分；

9、教学实践是培养提高研究生教学能力、表达能力的重要环节。内容可以是40学时左右的课程讲授或辅导、指导实习、协助指导毕业设计或论文等，要求在第四学期前完成，完成后由负责教师写出评语，不合格者应重新进行；

10、鼓励研究生在校期间撰写学术论文，一般要求研究生毕业之前要在国内外学术期刊杂志（含会议论文）公开发表至少一篇学术论文；

11、本专业硕士研究生课程学习应修满的学分总数至少为27学分，其中学位课至少14学分。

六、课程设置

课程设置见《有色金属冶金专业硕士研究生课程设置表》，如确因学科发展需要，还可在专业培养方案规定的课程之外另增开1—2门研究方向学位课（届时须报研究生部培养科备案）。

七、科学研究、教学实践和学位论文

学位论文是使研究生受到科学研究的全部训练，培养从事科学研究或担负专门技术工作能力的重要环节。对硕士生论文的指导，采取导师负责与集体培养相结合的方式，提倡组成指导小组，既要发挥导师的专长和主导作用，同时又要注意发挥指导小组及教研室其他人员的作用。

来自工厂企业的工程硕士生的学位论文选题，主要应直接来源于生产实际或有明确的生产背景及应用价值。其论文工作以学校导师为主进行指导，同时可根据需要和可能从选送单位聘1-2名具有高级技术职称的工程技术人员担任协助指导教师。硕士生应在第三学期提交文献总结及选题报告，并经考核通过后，方可进入论文工作。

硕士生论文的要求：

1、对所研究课题应有的新的见解，对某些理论或生产技术问题力求在理论或实践上对社会主义建设具有一定的意义。要求新见解有科学依据，但不一定要求对新见解进行再实践的验证或生产检验。

2、论文工作必须有一定的难度、深度、广度和工作量。论文应是由本人独立完成，要能表明作者具有从事科学研究或独立担负专门技术工作的能力，从文献综述、选题报告、确定合理的研究方案，进行实验和数据处理等，均应表明作者具有分析问题和解决问题的能力。

3、论文一般应包括立题依据（调查研究和文献综述）、实验方法、数据处理、理论分析及结论。文末应附有参考文献及科学研究过程中经过整理的原始数据，论文要求文字通顺、条理清晰、书写工整、图表精确、计量单位正确。

八、答辩和学位授予

研究生在学位论文完成后须提出论文答辩申请，经导师、教研室同意，院学位委员会批准组成答辩委员会。答辩委员会一般由五人组成，应至少聘请一名外校专家担任答辩委员会成员，由答辩委员会主席主持。申请硕士学位者必须至少公开发表1篇论文。九．学分要求

课程总学分为27-30学分。

附：有色金属冶金专业硕士课程设置一览表

说明：课程总学分27—30学分，培养环节学分不少于4学分，共31—34学分。

第四篇：《再生有色金属冶金》论文

废铝的回收再生与利用

摘要：本文比较详细地介绍了铝再生在我国的重要意义：铝再生节约铝矿资源、节约能源、减少污染、经济效益好。本文还指出了当前我国铝再生的现状和存在的问题, 提出了解决问题的一些对策, 并对铝再生在我国的发展作了展望以及废铝回收加工的基本工序。

关键词：铝资源，废铝回收，铝再生

铝及铝合金密度小, 比强度高, 耐腐蚀性和抗氧化性好, 易于加工和再生利用, 被广泛应用于建筑、运输、国防、包装等行业和日常生活领域。铝是最重 要的有色金属, 其品种规格和产量为有色金属之冠。目前全球铝市场中40%~50%的需求是通过回收再生废铝满足的，美国，日本，德国，意大利和墨西哥的再生铝产量均超过原铝。我国再生铝发展与原铝相比很缓慢。随着人们生活水平的提高, 人们对铝的需求日益增大, 加上铝资源开采的盲目性,铝资源已经趋于贫瘠, 资源与环境成为经济发展中的两大瓶颈，发展循环经济成为可持续发展的必然选择。作为绿色环保产业的铝产业，其健康发展不仅关乎行业本身，也是中国循环经济的突破口。因此, 废铝回收再生利用的意义及重要性日益显现。一.我国铝资源的现状

我国地大物博, 铝矿储藏丰富, 目前世界已探明的铝土矿为250 亿吨, 我国有23 亿吨, 占世界铝土矿总储量的10% , 主要分布在河南，山西，广西，贵州及山东等省。但是储量丰富不代表我们可以不看重那些废杂铝，实际上我国的铝土矿资源并不乐观，我国铝土矿的品位相对较低,铝硅比在10以上的优质铝土矿较少，以致我国氧化铝的缺口较大, 每年约1/ 3~ 1/ 2 依赖进口[ 4]。我国人均铝土矿储量远低于世界平均水平。二．我国铝再生的意义

1.节约资源

铝容易回收利用, 是最有再生价值的工程金属。铝熔炼时实收率高, 每循环一次损耗3.5%~ 8.5%, 并可以多次回收。目前世界铝产品的22%是通过回收废铝加工制成的。我国铝资源储量极为有限, 相对缺乏, 铝再生对我国节约资源具有重要意义。

2.节约能源 废铝生产再生铝与原铝生产相比节能达95%~ 97%。我国人口众多, 能源相对匮乏。如到了夏季, 因天气炎热, 我国上海、广东等地就出现了因供电不足而导致的限电现象。大力发展铝再生将对缓解我国能源紧缺局面具有重要意义。

3.减少环境污染

铝再生与原铝生产相比, 工艺简单, 流程短, 废气、废水、废渣少, 对环境的污染小。如: 铝再生大大减少了CO2 的产生和排放。用废铝生产再生铝可比用水电生产原铝减少CO2 排放量91% 以上, 比用油电生产原铝减少CO2 排放量97% 以[。这对减少大气污染, 保护环境有着重要的意义。

4.投资少、成本低、经济效益显著

发展再生铝生产设备简单, 投资少, 成本低, 经济效益显著。生产1 t 再生铝与生产1 t 原铝相比,可以节约投资87.5%, 节约生产费用40% ~50%。

5.能快速提高铝产量

我国目前属于铝进口国, 每年要从国外进口大量氧化铝、铝锭和铝制品。和发达工业国家相比, 我国再生铝的产量差距很大。发展再生铝能够快速提高铝产量, 缓解我国铝紧缺的局面。

6.可以缓解就业压力

铝再生过程中, 回收网点建设、废铝熔炼、再生铝深加工都提供许多就业岗位, 这可以缓解我国下岗人员的再就业压力。三．废杂铝的再生加工工序

废杂铝的再生加工，一般经过以下四道基本工序。

(1)废铝料的备制首先，对废铝进行初级分类，分级堆放，如纯铝、变形铝合金、铸造铝合金、混合料等。对于废铝制品，应进行拆解，去除与铝料连接的钢铁及其他有色金属件，再经清洗、破碎、磁选、烘干等工序制成废铝料。对于轻薄松散的片状废旧铝件，如汽车上的锁紧臂、速度齿轮轴套以及铝屑等，要用液压金属打包机打压成包。对于钢芯铝绞线，应先分离钢芯，然后将铝线绕成卷。

铁类杂质对于废铝的冶炼是十分有害的，铁质过多时会在铝中形成脆性的金属结晶体，从而降低其机械性能，并减弱其抗蚀能力。含铁量一般应控制在1.2%以下。对于含铁量在1.5%以上的废铅，可用于钢铁工业的脱氧剂，商业铝合金 2 很少使用含铁量高的废铝熔炼。目前，铝工业中还没有很成功的方法能令人满意地除去废铝中过量铁，尤其是以不锈钢形式存在的铁。

废铝中经常含有油漆、油类、塑料、橡胶等有机非金属杂质。在回炉冶炼前，必须设法加以清除。对于导线类废铝，一般可采用机械研磨或剪切剥离、加热剥离、化学剥离等措施去除包皮。目前国内企业常用高温烧蚀的办法去除绝缘体，烧蚀过程中将产生大量的有害气体，严重地污染空气。如果采用低温烘烤与机械剥离相结合的办法，先通过热能使绝缘体软化，机械强度降低，然后通过机械揉搓剥离下来，这样既能达到净化目的，同时又能够回收绝缘体材料。废铝器皿表面的涂层、油污以及其他污染物，可采用丙酮等有机溶剂清洗，若仍不能清除，就应当采用脱漆炉脱漆。脱漆炉的最高温度不宜超过566℃，只要废物料在炉内停留足够的时间，一般的油类和涂层均能够清除干净。

对于铝箔纸，用普通的废纸造浆设备很难把铝箔层和纸纤维层有效分离，有效的分离方法是将铝箔纸首先放在水溶液中加热、加压，然后迅速排至低压环境减压，并进行机械搅拌。这种分离方法，既可以回收纤维纸浆，又可回收铝箔。

废铝的液化分离是今后回收金属铝的发展方向，它将废铝杂料的预处理与重新熔铸相结合，既缩短了工艺流程，又可以最大限度地避免空气污染，而且使得净金属的回收率大大提高。

装置中有一个允许气体微粒通过的过滤器，在液化层，铝沉淀于底部，废铝中附着的油漆等有机物在450℃以上分解成气体、焦油和固体炭，再通过分离器内部的氧化装置完全燃烧。废料通过旋转鼓搅拌，与仓中的溶解液混合，砂石等杂质分离到砂石分离区，被废料带出的溶解渡通过回收螺旋桨返回液化仓。

(2)配料根据废铝料的备制及质量状况，按照再生产品的技术要求，选用搭配并计算出各类料的用量。配料应考虑金属的氧化烧损程度，硅、镁的氧化烧损较其他合金元素要大，各种合金元素的烧损率应事先通过实验确定之。废铝料的物理规格及表面洁净度将直接影响到再生成品质量及金属实收率，除油不干净的废铝，最高将有20%的有效成分进入熔渣。

(3)再生变形铝合金用废铝合金可生产的变形铝合金有3003、3105、3004、3005、5050等，其中主要是生产3105合金。为保证合金材料的化学成分符合技术要求及压力加工的工艺需要，必要时应配加一部分原生铝锭。

(4)再生铸造铝合金废铝料只有一小部分再生为变形铝合金，约1／4再生成炼钢用的脱氧剂，大部分用于再生铸造用铝合金。美、日等国广泛应用的压铸铝合金A380、ADCl0等基本上是用废铝再生的。

再生铝的主要设备是熔炼炉和精炼净化炉，一般采用燃油或燃气的专用静置炉。我国最大的再生铝企业是位于上海市郊的上海新格有色金属有限公司，该公司有两组50t的熔炼静置炉，一组40t燃油熔炼静置炉；一台12t的燃油回转炉。小型企业可采用池窑、坩埚窑等冶炼。四.废铝回收再生产业存在的主要问题 铝再生企业规模小

铝再生企业规模小, 过于分散, 我国大部分铝再生企业是家庭作坊式小企业, 难于统一管理, 阻碍了我国再生铝工业的发展。技术力量薄弱

装备陈旧, 工艺落后, 技术力量薄弱, 我国好多废铝回收企业采用“土法”熔炼,技术含量低, 工人劳动强度大, 生产率低, 铝烧损大, 实收率低。铝实收率只有70% ~ 80%, 有的还不足60% , 而发达国家则在90%以上, 有的高达98%。因此, 我国铝再生严重浪费了宝贵的铝资源。目前, 我国在再生铝科研方面投入少, 从事这方面的研究人员少。有些企业, 特别是规模小的企业只重视眼前利益不注重技术投资, 致使我国再生铝技术长期处于落后状态。预处理技术水平很低

我国目前废铝破碎、筛分、挑选、分类等预处理技术水平很低。大部分靠人工挑选与分类, 甚至有些乡镇企业和个体企业, 不挑选, 不分类, 只要是铝废料就一起往炉子里装。这使再生铝的成分变的极为混杂, 污染严重, 大大降低了再生铝的利用价值。同时, 我国铝废料有相当多的油漆、塑料、橡胶等, 由于熔炼前预处理不好, 熔炼时会放出大量的烟尘, 严重污染环境和危害身体健康。4 对铝再生的重要性宣传不够

我国对铝再生的重要性宣传不够。很多人对我国铝资源危机缺乏重视, 从而影响了铝再生方面的投入。

五．解决当前铝再生存在问题的对策

1.制定相应的政策和法律法规 2.制定相应的行业标准 3 大量进口废铝

4.提高深加工能力, 向终端产品靠拢 5 采用先进的生产工艺, 提高技术水平6 加强废铝回收网络建设, 提高废铝分拣水平7 加大科研投入 六 总结

国内经济的快速发展所带来的旺盛需求以及经济的全球化，已经为我 国再生铝工业带来了很好的发展前景，再生铝产业的发展已经成为循环经济 的重要组成部分。我国再生铝行业的发展有其自身规律，市场需求和价格是关键，降低废料再生生产成本、开发废铝再生工艺新技术、新设备迫在眉睫。近年来，国家相继出台有关政策与法规，加强行业规划和宏观调控，扶持再生铝产业的发展，促进再生资源产业的健康发展，提高我国铝资源利用水平。我国企业应立足长远发展，努力加大技术改造力度，采用先进的再生铝生产技术提高再生铝产品的技术含量、获取更大的经济效益；废旧铝的处理、铝液的净化、组织控制、再生铝生成的冶金质量控制及其环境保护等这一系列问题都急待于工程技术人员与科研人员去开发研究加以解决，以适应我国国民经济可持续发展的需要。

如何以最简易的方法、最低成本、最有效的工艺使废弃铝再生成成份合乎理想合金要求、性能满足使用，质量能达到或按近原生材料水平的再生利用技术是世界各国本行业的追求目标。在这些方面，我国还有很长的路要走。铝再生能够变废为宝、节约资源、节约能源、减少污染, 还能提供廉价的铝合金, 具有良好的社会效益和经济效益。我国废铝再生利用存在着巨大潜力, 极其丰富的再生资源有待我们去开发利用。我国再生铝产量将逐年提高, 我国铝再生工业具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1] 梁生杰，《浅谈再生资源对经济发展的重要作用》，山西省炉料交易市场, 山西太原 030001

[2] 左玉波, 崔建忠，《我国废铝再生的意义、现状及对策》

东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室, 辽宁沈阳110004 [3]翁利民，康军伟，《再生铝——循环经济的亮点》，中国科技股份有限公司，河南洛阳 471039 [4]《废铜和废铝的处理方法——有色金属大量回收处理工艺及行业方法》 [5]《废铝回收是在走可持续发展道路》

第五篇：东北大学-有色金属冶金教授-高波

高波，男，1976年4月出生，2005年获得大连理工大学博士学位，现任有色金属研究所副教授，美国纳米协会会员，离子束电子束专业委员会委员，承担科技支撑专题1项，参与国家863计划一项，承担教育部基本科研业务费、教育厅创新团队项目以及沈阳市科学基金各一项，发表学术论文50余篇，SCI15篇，EI20多篇，被他引90多次，申请专利9项，授权2项，获得省部级奖励2项。办公电话：02483681320 电子邮箱：gaob@smm.neu.edu.cn