冶金设备设计改造的备件通用性论文[大全五篇]

第一篇：冶金设备设计改造的备件通用性论文

摘要：冶金是指金属加工业，冶金行业在我国的重工业中占有着很重要的地位。在冶金行业中，冶金设备能否稳定高效运行是影响一个冶金企业发展的重要因素之一，随着我国的不断发展，我国的冶金设备制造能力越来越强，所制造的冶金机器也在向着高效化和稳定化的方向发展。为了保证冶金设备在损坏后能快速更换部件，以最快速度实现再生产，实现冶金设备备件的通用性是很重要的。冶金设备通用化可以让维修人员更加高效的进行设备维修，降低各个设备的备件存储成本，实现高效生产。

关键词：冶金设备；设计改造；备件通用性

引言

现代的冶金行业的生产规模很大，已经基本实现了自动化。但在冶金企业的生产线上可能有不同型号不同公司出产的冶金机械，冶金行业的工作环境是很恶劣的，存在着高温高压高负荷的情况；在这种情况下很容易引起设备损坏。为了保证冶金设备在损坏后能尽快投入使用，必须要对易损坏零件进行备用，在损坏后由维修人员使用备份零件进行维修。但大部分冶金设备制造公司所使用的零件是不通用的，这就会导致冶金加工公司有很大的零件储备压力，所以冶金设备设计改造备件通用性是很重要的。

1冶金设备备件通用的重要性

冶金行业工作环境的温度很高，为了保证生产效率，冶金企业的设备大多存在高负荷生产的现象，这样极大的降低设备的使用寿命，如果冶金设备损坏，导致生产线停止运行或低效运行，将会给公司带来极大的经济损失。为了保证生产线的高效运行，提高冶金设备的使用寿命，一般采用降低设备工作功率的方式来增加冶金设备的使用寿命。在对损坏设备进行维修时，为了提高维修效率做到快速维修尽快投入使用，一般会对设备的常用零件进行备件来解决。但冶金行业的设备种类繁杂，如果各个设备的备件通用性较低将会给备件工作带来很大的麻烦。而且大量进行备件会给冶金企业带来很大的经济损失，所以冶金设备设计改造备件通用性是很重要的[1]。

2冶金设备设计改造备件通用性的可操作性

冶金设备设计改造备件通用性是可以实现的。我国现行的冶金设备一般是大型设备，而且相对来说结构较为简单，为冶金设备的通用性提供了方便。在进行设备的通用性改造时，我们可以将一套设备的大功率同类设备进行统一，同时将整套设备易损耗的零件的规格结构进行统一；在进行设备设计时可以将易损坏的结构进行升级更换，使用寿命更长更可靠的零件。例如在直流主电机的选择上，如果根据符合大小进行设计的话，那最少将会有三种设计结果，在对设备进行备件时也要对这三种设备进行分别备件，带来了极大的备件压力；冶炼设备有很多电气元器件设备，如果不能同意装配使用，也会给后来的备件工作带来很大的压力；例如在液压系统的高压油管的设计中，在进行实际设计时会按照压力和流量来进行设计，虽然这样可以节省原料节约成本，但这样也造成了型号复杂的油管类型，造成各个油管的管接头、密封圈等各个配件的型号都不相同。如果对油管进行维修，不仅需要花费大量的时间来确定更换配件的型号，而且也会给设备备件带来很大的压力。在进行冶金企业的实际工作时，单一设备重复备件所带来的额外成本较小，但需要备件的设备种类太多所造成的经济损失是很大的[2]。

3怎样进行冶金设备设计改造备件通用性

在设计一条生产线时一般会由多个设计人员来完成设计，每个设计人员所关注的方向不同，所认为的最佳设备不同，就会造成一条生产线上有很多不同公司不同型号的冶炼设备，很难进行冶金设备的备件。所以生产线的总负责人就要有责任意识，首先要对所需要的设备有一定的认识，然后与各种设备负责人达成思想和要求上的统一，并让各个设计人员在进行设计时相互交流设计方案，在设计时做到备件统一，最大限度的统一所用的设备型号，实现冶金设备的备件通用性。在进行设备选用时，要把负荷较小的设备更换为负荷较大的设备，将使用寿命低的设备更换为使用寿命更高的设备，以此来提高设备的使用寿命，降低设备零件的更换率。为了提高更换设备配件的效率，在整条生产线的设计图纸中应该标注哪些设备的备件可以通用，哪些设备的备件只能单独配备；同时在所有可以通用的备件图纸上应该标注哪些设备可以使用这类零件。这样不仅可以有效的提高冶炼设备的备件通用性，降低备件压力，还可以更加高效的进行备件管理和图纸管理，提高相关单位的工作效率。所以只要我们在设计新生产线的时候做到以上几点就可以最大限度的实现冶金设备设计改造备件通用性，做到各个设备的备件统一，提高进行设备维修和设备备件时的工作效率，最大限度的节省人力物力的使用，减少资源浪费[3]。

4结论

在高温的工作环境下，冶金设备的损坏率和损耗周期是很高的，如果冶金生产线因冶金设备损坏而无法继续生产将会延误工期，造成很大的经济损失。为了保证生产效率，冶金公司一般会对常用的冶金设备的易损耗零件进行储备，防止因机器损坏延误工期，造成更大的经济损失。

第二篇：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

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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

第三篇：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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[2] 吴学华.特殊的军礼[J].新安全 东方消防, 2009,(02):42-43

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第四篇：冶金论文

新技术和新工艺在钢铁冶金清洁生产中的应用如今

计科普10-01 陈玲 2010441683 能源问题日益严峻，钢铁冶炼耗能逐渐加大，面对钢铁企业的可持续发展，国内外钢铁企业不断开发应用新技术新工艺，推行钢铁冶金行业的清洁生产，在能源结构调整、冶金工艺优化以及废弃物综合利用方面收到了良好的效果，实现了经济效益社会效益和环境效益协调统一。本文重点介绍了高炉废塑料喷吹、干熄焦、高炉煤气余压透平发电等一系列新技术新工艺的应用。

经济的高速发展和人类社会的不断进步，使人们的生活水平不断提高，各种 基础设施不断完善，但面对日趋恶化的环境、日趋短缺的资源，我们不得不对过 去的经济发展过程进行反思，彻底改变长期沿用的大量消耗资源和能源的粗放式 发展模式，推行行业的清洁生产，才能实现可持续发展。钢铁冶金企业是高能耗、高污染的企业，推行清洁生产是实现环境保护和可持续发展的必由之路。在众多 清洁生产的措施中，新技术和新工艺的开发应用是实现这种目的关键因素和有效 途径。近年来，许多国家围绕着清洁生产不断地开发出了许多新技术和新工艺，带来的结果是能源结构的调整、工艺的优化革新和废弃物的综合利用，收到了可 观的经济效益、社会效益和环境效益。1.能源结构调整

能源密集、能源消耗大是钢铁冶金生产的主要特点之一。推行清洁生产需要 调整能源结构：一方面采用新技术工艺改革原有资源和能源的比例结构；另一方 面开发应用替代能源。

1.1 能源和资源比例结构调整

在钢铁联合企业中，在铁前系统的成本和能耗占企业成本和能耗的70％左右，作好这一环节的资源和能源比例结构调整有重要意义。对于这一环节，一切围绕高炉生产展开。

首先，铁前认真贯彻精料方针，不断优化炉料结构，实现人炉料“高、净、匀、稳”。提高高炉熟料比，保证高炉全精料人炉，改善高炉炉料结构，为高炉增产、节焦提供了物质基础。相应地，焦化厂提高焦碳质量、稳定尺寸、降低灰分，烧结厂降低烧结矿的含粉率，稳定碱度、提高人炉矿品位；炼铁厂不断优选矿种、开发合理经济的炉料配比，取消熔剂人炉，铁水炉前就地实施脱硅、脱硫、脱磷的“三脱”技术，提高铁水质量保证炼钢工序实现精料。如安阳钢厂炉料结构凋整取得良好效果，300m?高炉渣铁比348.31kg／t，同比降低75．41 kg／t；380m? 高炉为380．5 kg／t，同比降低25．28 kg／t，减少了渣铁的排放和综台利用，取得了很好的经济效益环境效益。1.2 能源替代

面对世界资源日趋枯竭，污染日趋严重，我们不得不为钢铁生产寻求其它形 式的能源。用其它形式的能源或废弃物替代或部分替代当今钢铁生产过程中使用 的石油、天然气和煤等不可群生的能源，对企业、对社会、对环境，都有不可替 代的促进作用。目前，已有一些研究人员着手氢还原铁矿石的研究，改变当今铁矿石的还原主要依赖于焦碳造成大量温室效应的状况，而技术上更为成熟的是吹废塑料技术。塑料的用途遍及生产、生活领域每,年产生数量极大的废塑料。经多年的研究和实践，证明高炉喷吹翅料是处理废塑料的有效手段，而且对高炉炼

铁有良好的经济效益，可以节能降耗。可以说，高炉喷吹塑料是一项兼顾社会效益、环境效益和生产效益的新技术。废塑料的成分是高分子碳氢化合物，是炼铁生产的良好还原剂和发热剂。

2．工艺优化与革新

钢铁工业高能耗、重污染的一个重要原因就是生产过程冗长、工序多、频繁 往复地加热和冷却物料，引起能量的损失和废弃物的产生。据统计，损耗的能量 约占总能耗的38.5％[1]，而经技术经济分析确定可以回收利用的大约只占总能耗 的10％。由此，各国纷纷投入科研力量，努力优化革新钢铁生产工艺流程，由传统松散型转向现代紧凑型。从源头上节能降耗、控制减少污染。实现钢铁工业的清洁生产。20世纪90年代以来，世界钢铁工业出现许多经济、灵活和更具环境保护意义的全新的工艺流程和工艺革新技术。

2.1 废钢一电弧炉一连铸一连轧流程(SC—EAF—CC—CR流程)世界废钢量逐年增加，并且钢具有良好可再生性。环境、资源和能源等方面日益苛刻的要求，使得尽可能多的利用废钢成为国际趋势。在这种情况下，出现了许多以废钢为主要原料韵电炉炼钢流程，并且其比例逐年增加，部分取代了以铁矿石为原料的高炉一转炉流程(BF-BOF流程)[2]。其中，SC—EAF—CGCR流程是由电弧炉炼钢、精炼、连铸机相应的轧制设备等工序组成，称之为“四个一”，较传统的BF—BOF流程有更好的经济效益和环境优势。

但是，废钢种类繁多、成分复杂，与冶炼纯净优质钢水不相适应，需要加入 稀释剂(如直接还原铁)或使用废钢替代品等，使出现下面更为先进的钢铁生产工 艺流程。

2.2 熔融还原／直接还原一超高功率电炉一薄板连铸连轧流程(SR／ DR-UHP-CC—CR流程)熔融还原/直接还原一超高功率电炉—薄板连铸连轧流程是上世纪90年代发展起来的全新工艺流程，具有经济、灵活、紧凑和更具环境友好的特点。该工艺流程聚合了直接还原、熔融还原技术、连铸连轧技术和近终形技术等多项先进的钢铁生产技术，使得整个生产流程更加合理化，避免常规流程中碳势和氧势的反复大幅度波动，改变了传统BF—BOF流程流程长、工序多、高能耗、重污染的特点。熔融还原和直接还原工艺是非高炉法炼铁工艺方法，有缩短工艺流程、降低基建投资、生产成本及良好的环境效益等优点，与先进的电炉炼钢和连铸连轧技术相配形成的短流程日趋成为钢铁生产工艺的发展方向。

连铸连轧技术能够大大提高了金属收得率和生产率，减少能耗。它一面世就 得到突飞猛进的发展，近终形的连铸连轧技术是它的发展趋势。3． 二次能源(废弃物)的综合利用

钢铁工业能耗高、工序多、流程长的特点，使得生产过程中产生大量的废弃物和污染物，如各种煤气、炉渣和粉尘等，而且大部分产物具有大量的显热，约占总能耗的29～39％，其中炼焦废气摄热、焦碳显热、烧结矿显热、烧结烟气显热、高炉煤气显热等占有很大比例，有的环节含有大量的余压能源，如高炉顶压操作。总之，综合利用各环节的二次能源及废气物是节能降耗、减少污染、实施清洁生产的必要措施。由此，出现了高炉TRT技术、干熄焦技术及炉渣处理等先进技术。

高炉余压利用一高炉煤气余压透平发电技术(TRT技术)现代钢铁厂炼铁高炉大都采用高压炉顶操作来提高冶金强度和产量，从炉顶排放出的高炉煤气具有较高的压力和温度，为促进这些可燃废气的综合利用，通常采用目前国内外公认 的先进的高炉煤气余压透平发电冶金节能装置。TRT技术是利用一台透平膨胀机在减压阀前作功，将煤气的压力能和热能转化为机械能并驱动发电机发电的一种能量回收装置。TRT在运行中不需要燃烧，不改变原高炉煤气的品质和正常使用，却回收了相当可观的能量(约占高炉煤气鼓风机所需能量的 30％)[3]，同时又具有净化煤气，减少噪音，改善煤气炉顶压力控制品质的作用。更为可贵的是它本身不产生新的污染，发电成本极低．因此，TRT是典型的高效：谛能环保装目前，随着高炉向大型化和高压炉顶方向发展以及干式除尘装置的应用，TRT也正朝着干式和干湿两用型轴流反动式的方向发展。在国内，宝钢应用TRT技术较为成熟，平均吨铁回收电力34kw·h，处于世界先进水。． 3．2 焦碳余热利用一干熄焦技术

钢铁生产中余热利用主要放在余热资源率较高、余热回收技术成熟的干熄焦余 热、烧结矿显热、热风炉烟气余热回收等几方面，在这里介绍一下成熟而先进的干熄焦技术。

干熄焦(CDQ)是通过循环风机将冷的惰性气体(通常为氮气)鼓人干熄炉内与 炽热红焦换热后将焦碳冷却，而吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给锅炉产生 蒸汽，最终冷却后的惰性气体经风机鼓人干熄炉循环使用。其主要流程包括焦碳 流程、惰性气体流程、锅炉汽水流程、除尘流程等。与水熄焦相比，干熄焦具有 明显的节能、环保和改善焦碳质量的作用。干熄每吨红焦所回收的显热可产生0．4～0.5 t中压蒸汽[4]，且减少了湿熄焦所需的熄焦水量，又可以改善周围环境，清除水汽及有害气体对设备和建筑物的腐蚀，清除和控制有毒、有害物的排放，提高焦碳质量。使其机械强度提高、真密度增大、耐磨性改善，反应性降低。

3.3 炉渣的处理

钢铁冶金生产离不开炉渣，包括高炉渣、转炉渣、电炉渣和铁合金渣等。传统思想认为，冶金渣是废弃物，但随着钢铁技术的发展和环境保护意识的提高，人们转变了对渣的认识，渣实质上是冶金生产过程中的一个中问产品。因此，人们不断地研究开发出各种新技术工艺综合利用备种冶金渣。

下面着重介绍一种处理高炉渣的新技术——干式成粒法[5]。干式成粒法是建 立在熔渣经变速旋转杯或盘雾化成粒的基础上，熔渣从流渣道送至旋转杯的中心，借助离心力将其抛至边缘，同时被冷却．为防止颗粒与室壁粘连，渣颗粒在飞向水冷墙壁之前必须完全固化，水玲炉壁的作用是增强冷却和固化效果，提高成粒质量和数量。

固化颗粒落入渣粒运动床并确保不结块。空气冷却分配器可使床层保持运动 并使渣粒作圆周运动。然后一部分已冷却渣粒落入料槽，一部分渣粒等待飞落的 新渣粒以助其冷却。在出料口渣料进一步被空气冷却，减少固化渣粒在旋转杯飞 出过程中粘附墙壁的可能性。最后冷却空气被加热，并经烟道排出，这些携带着 余热的热空气再经热风炉加热后送入高炉，充分利用其显热；出的高炉渣可以用 于生产水泥和耐火材料。这种思路也值得推广到其他冶金渣的处理上。

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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