冶金生产概论绪论
冶金概论[1]
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结构钢 工具钢
特殊性能钢
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（3）铁合金：
铁与一种或几种元素组成的中间合金，用于炼钢脱氧及合金化
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2)钢铁副产品
(1)炉渣 炉料冶炼过程中不能进到金属中的S-化物,O-化物
等形成的熔融体,主要成分: CaO,MgO,SiO2, Al2O3,MnO,FeO, P2O5, CaS 等。
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3）我国能源使用情况
据资料统计,我国的能源开采回收率 只有32%, 能源加工、转换和储存的 效率为70.3%, 终端能源利用率平均为 42%, 这表示所生产能源中得到利用 的只占29%。
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4）我国单位产值能耗
据资料统计，我国每百万美元的单位 产 值 能 耗 为 1172 吨 油 当 量 ， 远 高 于 日 本（162）、德国（229）、英国（292） 和美国（384）等发达国家的数值，也 远高于世界平均水平（397）。
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冶金概论[1]
中国冶金的辉煌历史
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1.4 现代冶金过程—冶炼过程
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现代冶金过程—轧钢过程
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1.5 钢铁产品及副产品
1)钢铁冶炼产品
（1）生铁：
炼钢生铁[Si]≤1.25%
铁与C、Si、Mn、P、S组成的合金，主要由高炉生产
• 矿产资源人均占有量只有世界平均水平的 58%，排世界第53位;
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冶金概论[1]
在13种主要金属原料的地区分布前五位排名上，我 国除锡（占14.8%）和钼（占6.0%）外，其余都榜上 无名。
冶金工程概论
第1章绪论1.1金属及其分类人类最早使用的金属——黄金。
铜是人类最早发现和使用的金属之一，距今8000年以前，人类已经使用铜。
铅也是人类史前金属，炼铅术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物偶然获得锡铜合金（锡青铜）－构成了人类古代文明的青铜器时代。
锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。
我国是最早掌握炼锌技术的国家，大概在北宋末年（12世纪初）已使用了金属锌。
镍是既古老又年轻的金属。
古代埃及、中国、巴比伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。
古代云南生产的白铜中含镍很高，在欧洲曾经称这种白铜为“中国银”。
而到了1751年，瑞典矿物学家克朗斯塔特（A.F.Cronstedt）才分离出金属镍，而且镍用于工业上是近一百多年的事。
西方分为：铁和非铁金属。
苏联、中国：黑色金属和有色金属。
黑色金属通常指铁，锰、铬及它们的合金（主要指钢铁）。
锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。
这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。
有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。
有色金属可分为四类：（1）重金属，如铜、锌、铅、镍等；（2）轻金属，如钠、钙、镁、铝等；（3）贵金属，如金、银、铂、铱等；（4）稀有金属，如锗、铍、镧、铀等。
轻金属密度在4.5 g·cm-3以下的金属叫轻金属。
例如钠、钾、镁、钙、铝等。
周期系中第ⅠA、ⅡA族均为轻金属。
重金属一般是指密度在4.5 g·cm-3以上的金属叫重金属。
例如铜、锌、钻、镍、钨、钼、锑、铋、铅、锡、镉、汞等，过渡元素大都属于重金属。
贵金属贵金属通常是指金、银和铂族元素。
这些金属在地壳中含量较少，不易开采，价格较贵，所以叫贵金属。
这些金属对氧和其他试剂较稳定，金、银常用来制造装饰品和硬币。
稀有金属稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布稀散的金属。
冶金概论考试重点总结
冶⾦概论考试重点总结冶⾦概论考试重点总结第⼀章：绪论1、冶⾦学的分类？按研究的领域分：提取冶⾦学（从矿⽯中提取⾦属及⾦属化合物的过程，因其中进⾏很多化学反应，⼜称化学冶⾦）和物理冶⾦学（材料的加⼯成型，通过控制其组成、结构使已提取的⾦属具有某种性能）。
按所冶炼⾦属类型分：有⾊冶⾦和钢铁冶⾦（⿊⾊冶⾦）。
按冶⾦⼯艺过程不同分：⽕法冶⾦、湿法冶⾦、电冶⾦。
2、钢与⽣铁的区别？3、钢铁⽣产的典型⼯艺（长流程）？4、什么是耐⽕材料？钢铁⽣产对耐⽕材料的要求是什么？凡是耐⽕度⾼于1580℃，能在⼀定程度上抵抗温度骤变、炉渣侵蚀和承受⾼温荷重作⽤的⽆机⾮⾦属材料，称为耐⽕材料。
其要求是：耐⽕度⾼；能抵抗温度骤变；抗熔渣、⾦属液等侵蚀能⼒强；⾼温性能和化学稳定性好。
5、什么是炉渣？炉渣的分类以及碱度？炉渣是炉料在冶炼过程中不能进到⽣铁和钢中的氧化物、硫化物等形成的熔融体。
其主要成分是CaO、MgO、SiO2、Al2O3、MnO、FeO、P2O5、CaS等。
根据冶炼⽅法的不同，钢铁⽣产产⽣的炉渣分为⾼炉渣和炼钢渣，按炉渣中含有不同的化学成分⼜可分为碱性渣和酸性渣。
第⼆章：⾼炉炼铁1、⾼炉冶炼⽤原料？⾼炉冶炼⽤的原料主要有铁矿⽯（天然富矿和⼈造富矿）、燃料（焦炭和喷吹燃料）、熔剂（⽯灰⽯与⽩云⽯等）。
⾼炉冶炼是连续⽣产过程，必须尽可能为其提供数量充⾜、品味⾼、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。
2、⾼炉结构及附属设备？⾼炉本体主要由钢结构（炉体⽀承框架、炉壳）、炉衬（耐⽕材料）、冷却设备（冷却壁、冷却板等）、送风装置（热风围管、⽀管、直吹管、风⼝）和检测仪器设备等组成。
附属设备：原料供应系统、送风系统、煤⽓净化系统、渣铁处理系统。
3、⾼炉⽣产主要技术经济指标？有效容积利⽤系数（?V）：⾼炉每⽴⽅⽶有效容积每天⽣产的合格铁⽔量（t/m3·d）⼊炉焦⽐（K）：冶炼⼀吨⽣铁消耗的焦炭量（kg/t）煤⽐（或油⽐）：冶炼⼀吨⽣铁消耗的煤粉量或重油（kg/t）燃料⽐＝焦⽐＋煤⽐（或油⽐）冶炼强度：⾼炉每⽴⽅⽶有效容积每天消耗的（⼲）焦炭量（焦⽐⼀定的情况下）⽣铁合格率：⽣铁化学成分符合国家标准的总量占⽣铁总量的指标。
1、绪论 冶金工业概论精要教学课件
从历史到未来
人类社会按其所用的基础材料命名已经从石器时 代、青铜器时代走到了铁器时代。
自工业革命以来 ,钢铁材料一直在经济建设和现 代文明中起着十分重要的作用 ,即使在各类新材 料层出不穷的今天 ,其它材料亦不可能全面而经 济地取代钢铁的地位。
Anhui U6niversity of Technology
Anhui University of Technology
过去的2010和现在的2011
2010年，中国钢铁产量再创历史记录， 首次突破6亿吨大关。中国钢铁工业协会统 计数据，2010年中国生产粗钢近6近甚至突破7亿吨 。
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绪论
讲授教师：朱宝忠
Anhui University of Technology
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2 冶金的基本概念
1) 冶金的概念： 冶金是研究如何经济地从矿石或其他原
料中提取金属或金属化合物，并采用各种 加工方法制成具有一定性能的金属材料的 科学。
Anhui U4niversity of Technology
生铁与钢的比较
铁的合金
生铁
C%
2%－4.3%
其它杂质 机械性能
Si、Mn、S、P （较多）
质硬而脆、 无韧性
机械加工
可铸不可锻
钢
0.03%－2%
Si、Mn、S、P （较少）
坚硬、韧性大、 可塑性好。
可铸、可锻、 可压延
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5、近代钢铁冶炼
低吹空气转炉的发明 平炉时代 电弧炉的发明 氧气转炉时代
冶金概论(1)
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1.6 钢铁资源与能耗
1）我国主要自然资源现状
• 我国的四类基本资源中，耕地、淡水人均 占有量只分别相当于世界平均水平的1/3 和1/4，森林和草地只分别相当于世界平 均水平的1/7和1/3；
• 能源资源中，煤炭、石油和天然气的人均 探明储量分别只有世界平均水平的1/2、 1/10和1/20。
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7）钢铁工业在降低能耗方面的成绩
近20年来钢铁工业在降低资源消耗 和环境负荷方面已作出很大努力并取 得显著的成绩，大幅降低了吨钢综合 能耗和大中型企业吨钢可比能耗。
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例如吨钢综合能耗从1980年的2040公斤标煤降 低到1999年的1083公斤标煤，大中型企业吨钢可 比能耗从1980年的1285公斤标煤降低到1999年的 833.0公斤标煤。
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3)中国钢铁工业实施循环经济的战略构想
金属材料的发现开创了人类物质文明的新 纪元，几千年来大规模的应用又加速了人类 社会发展的历史进程，金属材料和其它材料 一起构成了人类社会的四大支柱之一。但是 随着地球表壳资源的日益贫化，金属矿产资 源已迅速枯竭。据专家估计，地球上金属矿 产的开采只能维持100至300年，其中，铁 只能开采100——160年，而钛、铜、银的 开采将不足50年。
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3）我国能源使用情况
据资料统计,我国的能源开采回收率 只有32%, 能源加工、转换和储存的 效率为70.3%, 终端能源利用率平均为 42%, 这表示所生产能源中得到利用 的只占29%。
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4）我国单位产值能耗
据资料统计，我国每百万美元的单位 产 值 能 耗 为 1172 吨 油 当 量 ， 远 高 于 日 本（162）、德国（229）、英国（292） 和美国（384）等发达国家的数值，也 远高于世界平均水平（397）。
有色冶金概论-第1章 绪论
第五部分：金银冶金（10学时 学时） 第五部分：金银冶金（10学时）
• 学习目的和要求： 学习目的和要求： 通过对本部分的学习，应了解混汞法提取金银的工艺、基 本原理；熟悉金银电解精炼的方法；掌握氰化法提取金银 的工艺、基本原理。 • 教学内容： 教学内容： 从金银的性质、用途、及提取金银的原料入手，介绍混汞 法、氰化法提取金银的工艺、基本原理；介绍金银电解精 炼的工艺、基本原理、主要设备及主要技术经济指标的影 响因素。 • 重点和难点： 重点和难点： 氰化法提取金银工艺、基本原理；金银电解精炼的方法。
1.1.2 金属的分类
• 西方：铁（Ferrous Metal）； 西方： ）； • 非铁金属（ 非铁金属（Non-Ferrous Metal）。 ）。 • 苏联、中国：黑色金属和有色金属。 苏联、中国：黑色金属和有色金属。 • 黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金（主要指 黑色金属：通常指铁、 铬及它们的合金（ 钢铁）。锰和铬主要应用于制合金钢， ）。锰和铬主要应用于制合金钢 钢铁）。锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常 覆盖着一层黑色的Fe3O4，所以把铁、锰、铬及它们 覆盖着一层黑色的 所以把铁、 的合金叫做黑色金属。这样分类， 的合金叫做黑色金属。这样分类，主要是从钢铁在国 民经济中占有极重要的地位出发的。 民经济中占有极重要的地位出发的。 • 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。
1.1.1 人类使用金属的历史
• 锌在古代是被人类制成黄铜作装饰品应用。我国是 最早掌握炼锌技术的国家，大概在北宋末年（12世 纪初）已使用了金属锌。 • 镍是既古老又年轻的金属。古代埃及、中国、巴比 伦人都曾用含镍很高的陨铁制作器物。古代云南生 产的白铜中含镍很高，在欧洲曾经称这种白铜为 “中国银”。而到了1751年，瑞典矿物学家克朗斯 塔特（A.F. Cronstedt）才分离出金属镍，而且镍用 于工业上是近一百多年的事。
有色冶金概论
有色冶金概论一．目录1.绪论2 .铜冶金3 .铅冶金4 .锌冶金1.绪论1.1金属及其分类金属是可塑性、导电性及导热性良好，具有金属光泽的化学元素。
金属：黑色金属和有色金属黑色金属：铁、铬、锰有色金属：除黑色金属以外的所有金属。
分为：重金属、轻金属:贵金属、稀有金属、半金属。
重金属：铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑、汞、镉、铋轻金属：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡贵金属：金、银和铂族元素（铂、铱、锇、钌、铑）稀有金属：锂、钛、锆、钒、钨、钼、镓、铟等。
半金属：硼、硅、砷、砹。
1.2冶金的概念及冶金方法分类冶金是一门研究如何经济地从矿石或其他原料中提起金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的科学。
1.3冶金方法：火法冶金、湿法冶金、电冶金。
1.4主要冶金过程：干燥、焙烧、煅烧、烧结和球团、熔炼、精炼、吹炼、蒸馏、浸出、净化、水溶液电解、熔盐电解。
干燥：除去原料中的水分。
焙烧：将矿石原料或精矿置于适当的气氛下，加热至低于他们的熔点温度，发生氧化、还原或其他化学变化的冶金过程。
煅烧：将碳酸盐或氢氧化合物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水分的过程。
烧结和球团：将不同粉矿均匀或造球后加热焙烧，固结成多孔块状或球状的物料。
熔炼:将处理好的矿石或其他原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中的金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣过程。
精炼：进一步处理熔炼所得含有少量的粗金属，以提高其纯度。
吹炼：实质是氧化熔炼。
蒸馏：将冶炼的物料在加热的条件下，利用物料的挥发度不同，使物料中某些组分分离。
浸出：将固体物料加到液体溶剂中，使固体物料中的一种或几种有价金属溶解于溶液中。
净化：净化是用于处理浸出溶液或其他含有杂质超标的溶液，以除去溶液中杂质至达标的过程。
水溶液电解：在水溶液电解质中，插入两极，通入直流电，使水溶液电解质发生氧化-还原反应。
电解精炼和电解沉积。
熔盐电解：用熔融盐做为电解质的电解过程。
2.铜冶金铜的冶炼方法：火法炼铜和湿法炼铜火法炼铜是生产铜的主要方法。
第一篇 冶金工程概论部分 第1章,第2章 4h
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1.2 金属的分类
2.有色金属
3）贵金属 : Au Ag 铂及铂族元素
4）稀有金属 稀有轻金属：Li Be Rb Cs 稀有难熔金属:W Mo Nb Ta Zr Hf V 稀散金属: In Ge Ga Tl Se Te Re 稀土金属: Sc Y 及 La系元素 稀有放射金属：Th Pa U Ra 锕及锕系元素
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2、提取冶金方法的分类 注 意
任何一种金属的提取都不是一步完成的，需要分为若干个 阶段进行； 一种金属的提取往往是多步冶金过程联合作用的结果； 金属的提取方法取决于金属的性质、原料的情况、最终产 品的要求等。 钢铁冶金主要采用火法，有色金属的提取往往是多种冶金 方法联合而制备的。
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第1章 绪论
3、工艺流程图
金属的冶金过程是由若干个阶段或步骤完成的，各个阶段 的冶炼方法和使用的设备不尽相同。 各阶段过程间的联系及其所获得的产物间流动线路图称为 工艺流程图。可分为设备连接图，原则流程图和数质量流 程图。 设备连接图是表示冶炼厂主要设备之间联系的图； 原则流程图是表示各阶段作业间联系为主的图；
如石灰石煅烧为石灰；氢氧化铝煅烧成氧化铝，作 电解铝原料。
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第1章 绪论
2、提取冶金方法的分类 主要火法冶金单元过程：
烧结和球团：将粉矿或精矿经加热焙烧，固结成多孔状 或球状的物料，以适应下一工序熔炼的要求。 如鼓风炉熔炼，高炉炼铁，氧气底吹炼铅的物料准备。 熔炼：是指将处理好的矿石、精矿或其他原料，在高温 下通过氧化还原反应，使矿物原料中有色金属组分与脉 石和杂质分离为两个液相层即金属（或金属锍）液和熔 渣的过程，也叫冶炼。 分为：还原熔炼、造锍熔炼、氧化吹炼
Ti
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(1)世界钢铁生产的发展状况
现代钢铁工业始于19世经初期，至今已有一百多年历史， 但真正得到大规模发展的是20世纪。1900年全世界钢总 产量仅2850万吨，1937年突破1亿吨，达到1.1亿多吨， 到2000年达到82960万吨。在100年间，钢产量增长了30 倍，年平均增长3.4%，累计产钢达300亿吨以上。尤其是 20世纪下半叶特别是1973年世界能源危机以来，随着国 际市场需求的变化和科学技术突破性的发展，钢铁工业的 产品品种、质量、工艺技术、装备、技术经济指标都发生 了革命性的变化和质的飞跃。20世纪世界钢铁工业的最深 刻变化，是由于科学技术的进步，一些先进的产钢国家完 成了从规模扩张到结构优化的战略转移。回顾20世纪钢铁 工业的发展史，大体可以分为三个阶段。
第二阶段，从1952年到1974年，是第二代钢铁技术推动世界钢铁产量 加速扩张的阶段。由于高炉喷煤、氧气顶吹转炉、铁水预处理、炉外 精炼、连续铸钢、连续轧钢、冷热带钢连轧机等新技术得到了广泛应 用，大大推动了钢铁工业的发展。在短短的23年中，世界钢产量以 5.4%的年平均增长率快速扩张，从1951年的2亿吨迅速跃上了7亿吨 的台阶（70342万吨），高级轿车面板、合金板、高强度石油管、冷 轧硅钢等高附加值产品大量投入市场。这一阶段，日本钢铁工业技术 和规模实现了飞速发展，在技术上基本淘汰了平炉，发展了大型转炉 和连铸、连轧技术，在优化结构的基础上钢产量从1951年的650万吨 增长到1974年的11713万吨，平均年增长率高达13.4%，逐步取代美 国、苏联而居于霸主地位。其他三大产钢国家即美国、前苏联、西德 ，分别以1.43%、6.6%、5.41%的速度实现规模扩张，1974年钢产量 分别达到13220万吨、13620万吨和5323万吨。
1钢铁工业在国民经济中的地位家国民经济的发达程度
国
民 工业化水平
劳动生产率
经
济
发
生活用品
达
程 度
国民生活水准
交通工具 市政设施
民用住宅
机械设备
基础材料 钢铁产品
人均年占有钢的数量是衡量一个国家发达程度的重要指标之一 日本世界第一800kg/人.年，中国380kg/人.年
猪，用几把破刀，就可换足够全体船员食用好几天的鱼。因为他们遇
见的波利尼亚西土著人对铁的渴望超过了其它。有史以来，锻造业也
一直被认为是最体面的行业之一。
著名铁建筑
１８８９年，由杰出的法国工程师 艾菲尔（Eiffel.G）设计的一座宏伟 的铁塔建筑物在巴黎落成。许多人 认为，这座高３００米的铁塔不会 持久，艾菲尔却坚持说它至少可以 矗立四分之一个世纪。到现在一个 多世纪过去了，艾菲尔铁塔仍然高 高屹立在巴黎，吸引着成千上万的 游客，成为法国的骄傲。
•
１９５８年，在比利时首都布鲁塞尔世界工业博览会上，一座让人
过目难忘的大楼矗立起来，这座建筑物由９个巨大的金属球组成，每个
球的直径为１８米，８个球处于立方体的每个角顶，第９个球处于立方
体中心，这正是一个放大上千亿倍的铁晶体点阵模型，它叫阿托米姆
（Atomin），也是铁的象征──人类不可缺少的朋友。
• 第一阶段，从1901年到1951年，是第一代钢铁技术推动 现代钢铁工业快速发展的阶段。这一阶段，钢铁工业在基 数较低的基础上起步，由于以高炉、平炉、模铸造、初轧 开坯、横列式轧机为主的第一代钢铁技术的广泛应用，实 现了有史以来钢铁领域生产力的一次大解放，产量迅速扩 张。到1937年，钢产量达到11000万吨，首次突破1亿吨 ；到1951年，钢产量达到21070万吨，首次突破2亿吨。 这一期间经历了两次世界大战，51年间，世界钢产量平均 年增长率达到4%。钢铁生产国分布十分集中，大多分布 在大西洋北部沿岸地区的美国和西欧（以西德为主）以及 前苏联，高达全世界钢铁产量的87.5%，成为战前世界三 大钢铁生产基地。美国因其远离战场的优势和经济技术的 迅速发展，1951年，美国钢产量达到9544万吨，占全世 界钢产量的45.3%，在世界钢铁工业中占据了霸主地位。
•
“天外来客”毕竟有限。因此在冶金业发展之前，用陨铁制作的
器具相当的珍贵。因此，铁在地球上的出现与使用，在最初是带有神 秘与高贵的色彩。只有最富有的贵族才能买得起耐磨的铁制装饰品。
•
在古罗马，甚至结婚戒指一度是铁制而不是金制。在１８世纪探
险家航行中甚至有过这样的经历，他们用一枚生锈的铁，可以换一头
冷轧镀锌板
船板钢
锅炉容器用钢板
钢管
管线钢
螺旋焊管
线材生产
厚板矫直
厚板冷床
2.世界钢铁生产的发展状况与我国钢铁生产概况
铁的故事
在远古时代，第一块 落到人类手中的铁可能 不是来自于地球，而是 来自宇宙空间，因在一 些古语中，称之为“天 降之火”。埃及人把铁 叫做“天石”。可见人 们最早认识的铁是从陨 石开始的。
钢铁是使用最多的金属材料 原因：储量大；冶炼加工容易；综合性能好
预计未来几年钢铁产品在各行业中占的比例
钢铁工业是国民经济的重要基础产业，是国家经济水平和综合国
力的重要标志，钢铁发展直接影响着与其相关的国防工业及建筑、 机械、造船、汽车、家电等行业。
重轨
桥梁用钢
奥运鸟巢
板卷
彩涂板
炼铁发展
青铜
铁陨石
炼铁
青铜器时代
陨铁使用阶段
铁器时代
在人类历史上，起过革命作用的原材料中铁应该居首位，无论在世 界的哪个地区，冶铁技术的发明都是划时代的重大事件。
早期的冶铁技术，大多采用“固体还原法”，即冶铁时，将铁矿石 和木炭一层夹一层地放在炼炉中，点火焙烧，在650~1000℃温度下， 利用炭的不完全燃烧，产生一氧化碳，遂使铁矿石中的氧化铁被还原 成铁。但是由于炭火温度不够高，致使被还原出的铁只能沉到炉底而 不能保持熔化状态流出。人们只好待把铁炼成，炼炉冷却后，再设法 将铁取出。这种铁块表面因夹杂渣滓而显粗糙，有的还不如青铜坚韧。 后人们发现，炼出的铁反复加热，压延锤打，才能柔韧不脆。人们还
发现再将红热的锻铁猛淬入冷水会变成坚韧的好铁，这种铁比青铜好。
古代炼铁与现代炼铁之比较
古代炼铁
木炭
碗式炉
冷空气
无鼓风
现代炼铁
焦炭 高炉
热空气
高压鼓风
1.6万t 铁矿石
3000t 焦炭
0.15亿 m3 空气
1万t生铁
2000t 煤粉
Q1:生产1t生铁需要的原料分别是多少呢?
3000t 炉 渣
0.19亿 m3 煤气