《有色金属冶金过程基础理论》教学大纲
钢铁冶金学教学大纲
2023-2023 学年《钢铁冶金学Ⅰ》教学内容和教学安排一、课程教学内容与学时安排课堂教学〔45 学时〕1.概论〔4 学时〕1.1钢铁工业的进展概况1.2钢铁生产流程和炼铁工艺特点1.3高炉炼铁过程概述〔原、燃料，产品，技术经济指标，工艺流程，炉内主要过程〕2.铁矿粉造块〔6 学时〕2.1铁矿粉造块的目的和意义2.2烧结过程的理论及工艺〔主要反响，固结机理，传输现象，工艺及技术〕2.3球团过程的理论及工艺〔生球成型、枯燥、焙烧，工艺过程，特种造块方法〕2.4人造富矿的质量检验及高炉炉料构造3.高炉冶炼过程的物理化学〔10 学时〕3.1蒸发、分解与气化反响3.2复原过程〔铁的氧化物特性，复原热力学、动力学，间接、直接复原，耦合反响等〕3.3炉渣〔造渣的目的，造渣过程，炉渣的理化性能，炉渣脱硫，炉渣排碱〕3.4高炉炉缸反响〔固体碳气化的一般规律，风口区碳的燃烧，燃烧带及鼓风动能等〕4.高炉冶炼过程的传输现象〔4 学时〕4.1高炉中的动量传输〔一般规律，有效重量，流态化，充液散料层的流体力学现象等〕4.2高炉内的热量传输〔炉内热量分布规律，水当量，上、下部热交换，传热方式等〕5.高炉冶炼能量利用〔6 学时〕5.1高炉能量利用指标5.2高炉能量利用计算分析〔生产高炉的计算，设计高炉的计算，理论焦比计算〕5.3高炉能量利用图解分析〔rd-C 图解，Rist 操作线图解〕6.高炉炼铁工艺及技术〔10 学时〕6.1高炉炼铁生产原则及根本操作制度6.2高压操作技术6.3高风温操作技术6.4喷吹煤粉技术6.5富氧和综合鼓风技术7.高炉过程的计算机应用概述〔2 学时〕7.1高炉过程的计算机应用特点7.2高炉过程的数学模型及专家系统8.非高炉炼铁概述〔2 学时〕8.1直接复原炼铁法原理及工艺8.2熔融复原炼铁法原理及工艺9.复习总结〔1 学时〕二、教材与参考书教材1. 王筱留等编，《钢铁冶金学〔炼铁局部〕》，冶金工业出版社，2023 年，第2 版参考书1.周取定等编，《铁矿粉造块理论与工艺》，冶金工业出版社，1989 年，第2 版2.A.K.比斯瓦斯著，齐宝铭等译，《高炉炼铁原理》，冶金工业出版社，1989 年，第1 版3.秦民生编，《非高炉炼铁》，冶金工业出版社，1988 年，第1 版4.周传典编，《高炉炼铁生产技术手册》，冶金工业出版社，2023 年，第1 版三、思考题和大作业思考题：第一章5-7 题；其次章6-8 题；第三章10-12 题；第四章6-8 题；第六章8-10 题；第七章2-4 题；第八章2-4 题。
有色冶金概论第1讲
二、课程的内容及学时分配
• 第一部分：绪论（2学时） • 本部分的学习目的和要求：本部分首先从课程的性质引入，
讲解有色金属的分类及各种金属的所属类别，介绍有色金 属提取过程的特点，对有色金属的提取方法进行归纳性总 结。通过本部分的学习，应了解各种有色金属所属的类型， 熟悉有色金属的分类依据，掌握有色金属提取过程的特点。 • 教学内容：有色金属提取过程的特点和提取方法。 • 重点和难点：有色金属提取过程的特点。
• 2、了解主要有色金属冶金的发展状况和趋 势。
• 3、讨论课以炼钢炼铁与有色冶金的比较为 主题展开。
第1章 绪论
1.1 金属及其分类 1.2 有色金属的分类 1.3 我国有色金属的产量 1.4 冶金和冶金方法 1.5 有色金属提取的特点1.1.1 Fra bibliotek类使用金属的历史
• 人类最早使用的金属—黄金。 • 铜也是最早使用的金属之一，距今8000年以前，人类已经使用铜。 • 铅也是人类史前使用的金属，炼铅和炼铜术大致始于同一历史时期。 • 锡也是古老金属，最初是在熔炼自然铜和锡矿石或处理锡铜矿石的混合
第二部分：铜冶金（10学时）
• 本部分的教学内容：硫化铜精矿的硫酸化 焙烧和氧化焙烧；鼓风炉、反射炉、闪速 炉熔炼；冰铜吹炼；粗铜的火法精炼；电 解精炼；连续炼铜；湿法炼铜工艺流程。
• 本部分的重点和难点：硫化铜精矿的硫酸 化焙烧和氧化焙烧的工艺、基本原理；造 锍熔炼的基本原理；冰铜吹炼、粗铜的火 法精炼、电解精炼的工艺、基本原理。
《有色金属冶金概论》 课程教学大纲
任课教师：李福民 单 位：河北理工大学
冶金与能源学院
有关信息
• 课程名称：有色金属冶金概论 • 课程名称：Introduction to Metallurgy of Non-
有色金属冶金基础(理论)
β 2.17 0.83 0.69 0.84 1.04 1.49 0.64 0.66 0.67 1.01
Kc 0.46 1.21 1.45 1.19 0.96 0.67 1（1） 90℃时β最大，Kc最小，175 ℃时β仍
较大，Kc居中；说明温度相对低时不是最 佳分解条件。 （2） 200℃时随苏打量的增加，β升高，Kc 下降，说明此温度下反应能力已达到最大， 增加B已没有意义。 （3） 250℃时随苏打量的增加，β趋于稳定， Kc值较大，说明此温度下反应处于最佳条 件下（仅适用于实验条件范围）。
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二 湿法冶金的特点
1．选择性高； 2．可从低品位矿物或废物中回收有价成份； 3．多在100℃以下进行，与火法相比，能耗
低、工作环境好、劳动强度低； 4．冶金过程连续，便于实现自动化； 5．流程长，设备体积大，占地面积大。
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第二节 浸出反应特点
1 浸出过程的化学反应
浸出过程按化学反应特点可归纳为四类： （1）单一溶解
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金属离子的配位数：
Zn, Cd, Hg（二价离子，配位数为4）； Cu, Ni, Pd, Pt, Au （二价离子，配位数为4，6）； Co2+, Co3+, Fe2+，Fe3+, Mn2+, Mn3+, Cr2+, Cr3+, Mo3+, W3+, Al3+, Pt4+ （配位数为6）； Mo, W, Nb, Ti, Zr, Hf （四价离子，配位数为8）；; Ag2+ ,Cu+, （配位数为2，3，4）。 本质上讲，络合物就是含配位键的化合物，因此也称 为配合物。
合剂条件下，氨浸，氰化浸出。
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《冶金工程概论》课程教学大纲
《冶金工程概论》课程教学大纲课程编号：0802505104课程名称：冶金工程概论英文名称：Conspectus of Metallurgical Engineering课程类型：专业选修课总学时：24 讲课学时：24 实验学时：0学时：24学分：1.5适用对象：冶金、材料等专业先修课程：无机化学、材料热力学等一、课程性质、目的和任务冶金工程概论课程是从事冶金行业和金属材料的一门专业基础课，它是在学生学习无机化学的基础上，系统地介绍了钢铁和主要有色金属(铜，铝等)提取冶金过程的基本原理，工艺特点和基本工艺流程。
通过学习，学生对冶金(包括火法，湿法和电冶金)生产过程有一个全面而概括的了解，初步掌握冶金的基本知识，为进一步学习冶金学理论、机加工生产工艺和金属材料理论打下必要的专业基础。
除此之外，本课程还简要介绍了金属的分类，主要金属的性质，用途，资源状况，生产方法，近年来的世界产量和价格，以及发展我国冶金工业的基本国情等方面的内容。
本课程旨在介绍冶金工业在国民经济的地位，冶金工业的原料，冶金过程和方法，冶金工程设计和新技术。
使学生了解冶金工业概况和冶金技术的进步，为材料开发提供新的思路。
要求学生认识冶金工业是国民经济的支柱产业。
了解冶金工程的主要研究内容是从金属矿石中提取有价元素加工成纯金属和金属化合物的原理和工艺，涉及过程自动控制，工程设计，新材料制备等领域。
二、教学基本要求本课程介绍炼铁、炼钢、铜冶金和铝冶金原理、工艺及设备，以炼铁和炼钢为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：1．了解金属及其分类方法，金属的产量和价格，冶金工业在国民经济中的地位和作用；矿石、矿床和矿物的概念及金属元素在地壳中的分布；掌握冶金和冶金方法，冶金工艺流程和冶金过程；选矿的基本任务，工艺指标和选矿方法.。
2．了解高炉炼铁的基本知识，高炉附属设备和高炉生产的发展方向。
熟练掌握高炉冶炼用原料及要求，高炉冶炼中铁氧化物碳热还原的一般规律，高炉冶炼炉内反应，高炉结构以及高炉生产的主要技术经济指标。
《有色冶金概论》课程标准
《有色冶金概论》课程标准课程代码：00531101适用专业：冶金技术学时：32学分：2开课学期：第三学期第一部分前言1.课程性质与地位现代冶金通常把金属分为黑色金属和有色金属，铁、铬、锰三种金属称为黑色金属，其余金属称为有色金属。
按有色金属的比重，化学特性，自然界的分布情况以及习惯称呼，有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属、稀有金属和半金属五类。
《有色冶金概论》是高职冶金技术专业的一门专业基础课程。
本课程旨在让冶金技术专业学生全面了解，且并初步掌握现代工农业生产各行业较常用的十五种有色金属的物理、化学性质，矿物组成及冶金提取方法，重点培养学生的专业通识能力，是培养学生专业应用能力和冶金技术职业岗位能力的基础。
学生在学完《冶金基础化学》、《冶金制图》、《金属学及热处理》等课程的基础上，并通过认识实习后学习本课程，是后续课程《铝冶金》、《铝冶金》、《锌冶金》、《贵金属冶金技术》的基础。
2.课程的设计思路《有色冶金概论》课程是鉴于有色金属种类多、冶炼方法各异而开设的一门专业基础课。
本课程标准在设计上本着懂理论，重应用的总体思路，突出体现职业教育的技能型，应用性特色，注重培养学生的理论应用于实践的能力。
紧密结合企业岗位需求并考虑其与后续开设课程的关系进行课程内容的选取与组织。
主要介绍铜冶金、镍冶金、铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金、钨冶金、钛冶金及有色冶金中的综合回收。
鉴于我专业后续课程开设铅冶金、锌冶金、锡冶金、铝冶金，本课程重点介绍铜冶金、镍冶金、锡冶金、钨冶金和钛冶金。
在课程内容的设计上按有色冶金的种类设计10个学习单元，每个单元按金属的性质和用途、生产原料、冶炼方法、生产原理、工艺过程进行内容介绍。
本课程紧密结合生产实践，通过案例教学，启发引导教学，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的主体作用，充分调动学生的积极性、主动性，重在培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力。
第二部分课程目标1.知识目标（1）掌握典型有色金属的物理化学性质、生产原料和冶炼方法；（2）理解典型有色金属冶炼的原理；（3）掌握典型有色金属冶炼的工艺过程；（4）了解有色冶金中有价金属的回收方法。
《冶金工程概论》课程教学大纲
《冶金工程概论》课程教学大纲课程编号：0802505104课程名称：冶金工程概论英文名称：Conspectus of Metallurgical Engineering课程类型：专业选修课总学时：24 讲课学时：24 实验学时：0学时：24学分：1.5适用对象：冶金、材料等专业先修课程：无机化学、材料热力学等一、课程性质、目的和任务冶金工程概论课程是从事冶金行业和金属材料的一门专业基础课，它是在学生学习无机化学的基础上，系统地介绍了钢铁和主要有色金属(铜，铝等)提取冶金过程的基本原理，工艺特点和基本工艺流程。
通过学习，学生对冶金(包括火法，湿法和电冶金)生产过程有一个全面而概括的了解，初步掌握冶金的基本知识，为进一步学习冶金学理论、机加工生产工艺和金属材料理论打下必要的专业基础。
除此之外，本课程还简要介绍了金属的分类，主要金属的性质，用途，资源状况，生产方法，近年来的世界产量和价格，以及发展我国冶金工业的基本国情等方面的内容。
本课程旨在介绍冶金工业在国民经济的地位，冶金工业的原料，冶金过程和方法，冶金工程设计和新技术。
使学生了解冶金工业概况和冶金技术的进步，为材料开发提供新的思路。
要求学生认识冶金工业是国民经济的支柱产业。
了解冶金工程的主要研究内容是从金属矿石中提取有价元素加工成纯金属和金属化合物的原理和工艺，涉及过程自动控制，工程设计，新材料制备等领域。
二、教学基本要求本课程介绍炼铁、炼钢、铜冶金和铝冶金原理、工艺及设备，以炼铁和炼钢为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：1．了解金属及其分类方法，金属的产量和价格，冶金工业在国民经济中的地位和作用；矿石、矿床和矿物的概念及金属元素在地壳中的分布；掌握冶金和冶金方法，冶金工艺流程和冶金过程；选矿的基本任务，工艺指标和选矿方法.。
2．了解高炉炼铁的基本知识，高炉附属设备和高炉生产的发展方向。
熟练掌握高炉冶炼用原料及要求，高炉冶炼中铁氧化物碳热还原的一般规律，高炉冶炼炉内反应，高炉结构以及高炉生产的主要技术经济指标。
冶炼基础知识教学大纲.doc
《冶炼基础知识》教学大纲课程编写课程类型适用专业钢铁冶炼总学时60理论学时60实践学时0制订日期2011-4-25制订人审核人一、课程性质和任务金属材料知识通过学习，使学生掌握金属和合金的成分、组织结构与性能，以及它们之间的相互关系和变化规律，并能利用这些关系和规律来指导科学研究和失产实践。
冶金过程的物理化学知识通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业课学习奠定理论基础。
冶金热工基础知识通过本部分的学习使学生具有分析解决一般热工问题的能力，掌握有关冶金生产的耐火材料的基础知识。
二、课程内容及基本要求金属材料知识1.熟悉与掌握金属及合金相结构知识，不同相组成、尺寸、形状、分布对性能的影响，晶体缺陷的种类、作用与意义；2.熟悉与掌握金属及合金的结晶基本理论、结晶过程及组织控制，铸锭组织的形成，成分偏析的原理等；3.掌握二元合金相图知识，结晶分析、杠杆定律、应用等。
特别是Fe-C相图、重点加以分析与掌握。
4.掌握钢的分类、牌号及主要性能如机械性能，使用性能等。
冶金过程的物理化学知识重点是冶金熔体的相平衡和物理化学性质、冶金的热力学平衡分析和各种条件下的多相反应动力学模型的建立和应用。
1.理解掌握热力学基本概念；理解热力学第一定律、热力学第二定律；熟练掌握化学平衡。
2.理解掌握化学反应动力学基础；2、冶金反应动力学基础；3.掌握金属熔体的结构；了解元素在金属熔体中的溶解和相互作用；掌握金属熔体的物理化学性质；4.掌握炉渣相图；理解冶金熔渣炉渣的来源、化学组成和作用；熟悉熔融炉渣的结构；掌握熔融炉渣的物理化学性质；冶金热工基础知识1 .理解掌握能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，掌握热力学第一定律、第二定律；2.掌握流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，掌握阻力损失的计算方法；3.掌握传热的三种方式及其规律；4.掌握耐火材料的结构与性能之间的关系，熟悉常见耐火材料的生产工艺，能正确合理的根据使用要求选择合适的耐火材料。
冶金原理讲授教学大纲
冶金原理教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程系冶金专业的主业课程。
本课程是在无机化学、物理化学和冶金概论的基础上进行的。
通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。
二、课程的基本要求1、了解重要基本概念和基本原理的定义和含义；2、能运用所学的理论对基本冶金过程进行定性、定量分析；3、能够初步解决具体的研究问题；4、不要背诵公式定理，而要在理解的基础上学会灵活运用。
各章的基本要求：1.冶金熔体a.冶金熔体的基本概念和特点；三元相图相平衡（初晶面，划分三角形，平衡线、平衡点的性质，冷却过程分析，等温截面图）。
要求能够熟练的进行冷却过程分析，会根据相图选择合理的熔体成分；b.了解各种冶金熔体的结构理论，特别是对于冶金炉渣，要求会应用所学的理论解释相关现象；c.了解冶金熔体的物理化学性质及其变化规律，能够使用公式进行简单的计算，以及正确的查图都区有关参数；d.掌握熔渣的酸碱性、氧化性的表示方法，会用来初步分析问题；了解渣与金属间的反应；e.会读图获取熔体的热力学参数。
2.热力学基础a.了解热力学的性质和应用，严格与动力学相区分；b.掌握吉布斯自由能图的构筑和应用方法、图中线的斜率的变化规律，会计算化合物的分解压。
c.掌握绘制热力学平衡的方法，能够熟练的绘制Me-O系、Me-O-S系的平衡图、电势-pH图，会举一反三建立其他体系的平衡图如Me-Cl-O系的平衡图等；并能用来初步解决具体问题，如解释冶金现象、选择工艺条件等；d.掌握碳的燃烧反应特别是布多尔反应的平衡关系，掌握氢的燃烧反应及C-H-O系的平衡，会进行平衡计算并建立变价金属氧化物用CO和H2、C还原的平衡图；明确熔渣中金属氧化物的还原的对比关系；理解真空还原、金属热还原的原理；e.掌握不同标准状态的换算关系，并会运用活度进行精炼的平衡计算，了解熔析精炼、区域熔炼的原理。
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《有色金属冶金过程基础理论》课程教学大纲
开课单位：冶金工程系
课程负责人：夏文堂
适用于本科冶金工程专业
教学时数：40学时
一、课程概况
本课程是冶金工程专业有色金属冶金方向的一门专业基础课程，其原理部分是有色金属冶炼的基础，工艺学涉及从矿石原料冶炼到金属的全过程。
通过本课程的学习，使学生具备有色金属火法冶金、湿法冶金、电冶金等方面的理论基础及专业知识。
本课程的任务在于介绍各种有色冶金过程所遵循的内在规律，为改造老工艺、开发新工艺以及有预见性地控制现有生产提供理论依据。
本课程的先修课程主要有《冶金物理化学》、《冶金传输原理》等。
本课程的后续课程主要有《生产实习》、《毕业设计（论文）》等。
二、教学基本要求
通过本课程的学习，要求学生掌握火法冶金的焙烧、熔炼、吹炼和精练，湿法冶金的浸出、净化、沉积，电冶金的电解沉积、电解精炼和融盐电解等单元过程的基本原理，并运用这些基本原理对有色金属冶炼工艺进行分析和评述。
通过本课程的学习使学生掌握有色金属冶炼的基本理论和工艺。
在每一章后习题中选择3~4题供学生练习，以加深学生对教材内容的理解，同时鼓励学生自己多做教材中的习题。
本课程为考试课，期末以闭卷方式考核。
三、教学内容及要求
1 硫化矿的火法冶金
教学内容：硫化矿火法冶金类型，金属硫化物的热力学性质，焙烧过程热力学、动力学及气相组成以及硫化矿的氧化富集造锍过程。
基本要求：掌握焙烧过程热力学分析以及硫化物氧化富集的基本原理。
重点：焙烧过程热力学分析以及硫化物氧化富集的基本原理。
难点：硫化物氧化富集的基本原理及氧化物还原在不同控制步骤时的收缩核动力学模型。
2 氧化物和硫化物的火法氯化
教学内容：概述、氯化反应的热力学、氯化反应的动力学。
基本要求：了解氯化冶金的定义、过程及分类，掌握氯化反应的热力学，了解氯化反应的步骤及动力学特征。
重点：氯化反应的热力学。
难点：氯化反应的热力学。
3 粗金属的火法精炼
教学内容：粗金属火法精炼的目的、方法及其分类，熔析精炼、萃取精炼、区域熔炼、蒸馏、氧化精炼以及硫化精炼的基本原理及步骤。
基本要求：掌握粗金属火法精炼方法分类及各种精炼方法的原理与区别。
重点：火法精炼原理。
难点：粗金属火法精炼原理。
4 湿法冶金浸出、净化和沉积
教学内容：湿法冶金反应热力学基础、浸出过程、离子沉淀、金属从水溶液中的沉积。
基本要求：了解湿法冶金优点，浸出分类；掌握湿法冶金反应的热力学基础，浸出过程的
热力学及动力学分析，电位-pH图的结构原理和方法。
重点：电位-pH图的结构原理和方法、浸出过程的热力学与动力学分析、溶液净化方法。
难点：电位-pH图的结构原理和方法、浸出过程的热力学与动力学分析。
5 溶剂萃取和离子交换
教学内容：溶解萃取、离子。
基本要求：了解分配常数、分配比、萃取率及分离系数之间的关系，常用离子交换树脂的种类和功能；掌握溶剂化萃取原理和离子交换的基本原理，萃取过程动力学，离子交换动力学重点：溶剂化萃取原理和离子交换的基本原理，萃取过程动力学，离子交换动力学。
难点：协同萃取、离子交换的选择性。
6 湿法冶金电解过程
教学内容：概述、电极过程的动力学、阴极过程、阳极过程、电解过程、槽电压、电流效率和电能效率。
基本要求：了解电冶金应用范围；掌握电解的基本过程及几个重要概念，阴极过程氢离子及杂质金属离子的放电行为、电解沉积及电解精炼的基本原理。
重点：电解的基本过程及重要概念。
难点：电解的基本过程、阳离子在阴极上的共同放电效应。
四、课时分配表
五、推荐教材、参考资料
1．推荐教材：
傅崇说. 《有色冶金原理》-2版．北京：冶金工业出版社，2007。
2．推荐参考书：
李洪桂. 《冶金原理》．北京：科学出版社出版，2007年。
邱竹贤. 《有色金属冶金学》．北京：冶金工业出版社，1988年。
赵天从. 《重金属冶金学》（上、下）．北京：冶金工业出版社，1981年。
李洪桂. 《稀有金属冶金原理及工艺》．北京：冶金工业出版社，1981年。
傅崇说《冶金溶液热力学原理与计算》．北京：冶金工业出版社，1979年。
六、执行大纲说明
1．布置一定量的习题。
2．本课程理论性较强，应注重理论联系实际，加大当前新技术及新工艺的介绍。
3. 根据具体情况，适当调整。
执笔人：周雪娇
审核人：夏文堂。