冶金反应工程学论文

冶金反应工程学论文

冶金反应工程学论文 篇1

王有维

（昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明650093)）

摘 要：本文简要介绍了国际上铝电解惰性阳极方面较有影响的研究工作，以及国内在此领域的研究状况。对惰性阳极材料的选择问题进行较深入的探讨．分析了陶瓷、金属和金属陶瓷材料在惰性阳极研究应用中所出现的问题，并对惰性阳极未来的研究发展方向提出了一些建议。其中NiFe204基金属陶瓷是最具应用前景的铝电解惰性阳极材料，国内外对其性能与制备技术进行了大量研究。并对NiFe204基金属陶瓷惰性阳极腐蚀组元在电解质中的传质问题进行了相关的分析。关键词：铝电解；惰性阳极；选材；NiFe204基金属陶瓷；传质问题

Research Progress of inert anodes in aluminum electrolysis and NiFe2O4 based inert anode corrosion component mass transfer in the electrolyte Abstract：This article briefly describes the more influential international aluminum electrolytic inert anodes research work, as well as the situation in this area.More in-depth discussion on the choice of the inert anode material.Ceramic, metal and cermet inert anode research applications, and the direction of future research and development of inert anodes made some suggestions.Aluminum electrolytic NiFe204 cermets most promising inert anode material, at home and abroad, its performance and Manufacturing Technology conducted a lot of research.And NiFe204based cermet inert anode corrosion component to the analysis of mass transfer in the electrolyte.Key words：Aluminum electrolytic;inert anode;selection;NiFe204 cermets;mass transfer problems

引言

铝作为产量最大的有色金属，是我国国民经济的重要支柱产业，2006年国内原铝产量和消耗继续位居全球第一，分别为934万吨和867万吨。随着国民经济发展和人民生活水平的不断提高，对铝的需求还将继续增长。现行Hall-Herout铝电解槽采用炭素阴阳极，吨铝直流电耗高达13200kv，电能效率低于50％，同时消耗500kg优质炭素材料，巨大的能源消耗、资源消耗和环境负荷等正严重制约着铝电解工业的发展，节能、降耗及降低污染是其未[1～3]来发展的方向。基于惰性阳极(析氧阳极)的铝电解新技术可降低雏耗20％以上(按国内现有原铝产量计算，年节电能力超200亿千瓦时)，并能消除温室气体COz和致癌物质CFn与沥青烟气的排放，因而成为国际铝业界和材料界的关注焦点和研究热点。金属阳极由于具备比陶瓷和金属陶瓷阳极更为优良的导电导热性和机械加工性能一直是铝工业界和材料学界的关注重点，被认为是最有前景的铝电解阳极材料之一。但是利用金属阳极进行铝电解，必须解决材料的抗氧化和耐熔盐腐蚀问题，特别是在目前940～970℃(即使采用惰性阳极配合低温电解质电解，温度仍会高达750～850℃)的熔盐介质和表面吸附新生氧的环境下，阳极工作表层的金属与氧反应生成氧化物，金属和氧化物溶解进入电解质，金属离子还原沉积到阴极铝液等问题。所以金属阳极研究的重点是提高材料的抗氧化和耐腐蚀性以保证产品铝的纯度。1国内外技术发展概况

国外对于惰性阳极的研究进行的很早，参与过的机构比较多，但研究最多且离工业化较

[1]近的当属Alcoa，以下是Alcoa及其后来者在惰性阳极及相关领域的研究工作。对于惰性阳极技术的探讨迅速升温，惰性阳极成了2000年国际铝工业界最热门的话题。2001年，惰性阳极热潮波及到国内，我国在此领域的研究工作开始受到来自各方面的关注，大量的知名学者撰文评述惰性阳极技术，国家也加大了投入。原有的国家重大基础研究项目计划(即“973”项目)关于铝电解方面的子课题全部改为“惰性电极系统的研究”，参加单位是东北大学和中南大学。后来，此项目研究又被列为十五“863”项目，由东北大学、中南大学、清华大学和中国铝业公司郑州研究院共同承担。伴随着国外惰性阳极热的降温，以及国内研究工作的深入进行，越来越多的问题摆在面前，一些专家学者开始对惰性阳极的研究提出 质疑，从事此项研究的人们也开始对此问题进行思考，此课题当如何深入进行下去，成为许多业内人士探讨的话题。作为惰性阳极材料，应满足以下基本要求：能耐电解质的腐蚀，溶解度小；能耐受新生态氧的渗蚀；有良好的导电性；机械强度高，抗热震性强，不易脆裂；

[7～11]容易加工成型，易于与金属导杆连接；原料价廉易得等。

目前研究的惰性阳极集中在氧化物陶瓷、金属或合金、金属陶瓷等3类材料，其中金属或合金具有强度高，导电性能好、抗热震性强、不易脆裂，易于加工成形，易实现与金属导杆间连接等优点，是美国等发达国家近年来重点关注的材料体系。然而，单一成分的金属(除贵金属如铂等外)难于满足铝电解阳极的恶劣服役环境，研究工作主要集中于合金惰性阳极，如铜基合金、铜镍基合金、镍基合金。

1.1铝电解用惰性阳极的环境效益和社会效益

采用惰性阳极取代炭阳极，会为电解铝工业带来巨大的环境效益和经济效益。

环境效益：2012年我国电解铝产量达171.70万吨，世界电解铝产量近2600万吨，环保压力极大。如采用惰性阳极，将会消除或大大减少温室气体CO2和 CO、PAH（多环芳香

［2］烃）等有害气体以及致癌物质CF4 和C2F6 的排放；同时阳极产生的是有价值的副产品—O2；这意味着电解铝工业将由污染型转变成绿色环保型。

经济效益：节约阳极碳耗 400-500／Kg.AL，占铝生产成本的12%-15% ；降低电解工艺能耗（包括生产炭阳极的能耗，总节能达 5%-32%）；节约劳动力的消耗，提高劳动效率；销售O2（其价值约占铝价值的 3%）；同时若采用惰性阳极新技术，新建铝厂可节约投资35%。

2铝电解惰性阳极材料分类

2.1金属阳极

金属（合金）具有良好的导电性、强度和抗热震性等优点，是较理想的铝电解阳极材料。但除某些贵金属外，金属阳极在铝电解槽的生产环境中不能充分抵御冰晶石熔体腐蚀和阳极产生的高温氧气的氧化。目前，金属（合金）型惰性阳极仍在探索中。

［3］［4］单质金属方面Belgav and studentsov和kronen berg研究发现在铝电解条件下，Cu、Ni、Cr和Ag的阳极表面被不断析出的O2 所氧化，不能形成致密的氧化膜而被消耗，［5］不适合做阳极。S.s.Djokic和B.E.conwqy对W、Ni和不锈钢的研究发现，这些金属阳极在铝电解槽的生产环境中也不能抵御冰晶石熔体和氧的腐蚀，也不适合作铝电解的惰性阳极。可选用的材料，只有Pt 电极可满足铝电解的苛刻条件，但其价格昂贵，不能用于工业生产。

［6］合金方面J.N.Hryn 等对Cu-Al、Ni-Al、Cr-Al、Fe-Cr Al 合金用做阳极进

［7］行了研究:TheodoreR.Beck等对Cu-Ni-Fe合金阳极，在750℃、CR=1.29的条件下连续电解两天，发现生产能耗仅为11KWh ／kg.Al，铝产品的纯度符合标准，但在扩大试验中出现了诸多问题:J.A.Sekhar等对Ni-Al-Cu-Fe 合金阳极进行研究，发现其不能充分

［9］抵御冰晶石熔体和氧的腐蚀，也不适合作铝电解的惰性阳极。石中宁、邱竹贤等对Cu-Al（Fe、Cr）、Cu-Ni-Al-Ag金属阳极的研究表明：Cu-Ni-Al的抗氧化性较好，电解质中氧化铝的浓度对合金机体表面膜的生成与溶解影响较大，温度越低，金属的抗腐蚀能力越强，对Ni-Fe合金阳极的阳极研究发现，Fe／Ni=1.42时，合金的综合性能较好，电解时其表面形成了NiO、Fe2O3 和NiFe204等氧化物，电解铝产品质量达到97.7%-99.1%；目前研究的合金惰性阳极，只有Ti-Au 合金在性能上几乎完全达到了所有的电化学要求，但因其太昂［10］贵而被放弃。

［11］反应膜保护层：Sadoway提出反应膜保护层概念，即在金属表面氧化生成致密的氧化保护层，从而使金属内部免受侵蚀，同时氧化层不能过厚，不能影响阳极的导电能力。此技术的关键在于使氧化层的溶解速度与生成速度一致，材料处于一种动态平衡之中。Moltech 公司开展了梯度惰性阳极和多孔惰性阳极的研究工作，目的是在金属表面找到稳定氧化膜。

［12］铝电解动态金属阳极：在1999TMS年会上，J.N.Hryn和M.Pellin提出了铝电解动态金属阳极的概念，该阳极包括一个杯形合金容器，容器内含溶解铝的熔盐；在氧存在的情况下，外面形成的氧化铝膜厚度足以保证电极免于腐蚀和维持导电性。膜的再生通过熔盐中铝扩散来实现，周期性添加铝来保证熔盐中的活度，产出的铝远大于添加的铝，从而达到阳极的惰性。

2.2金属氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料由于其显著的化学惰性而倍受关注。但几乎所有的氧化物在冰晶石熔体

［13］中都会有不同程度的溶解，其中SnO2 基氧化物、尖晶石类和CeO2 涂层溶解速度缓慢被作为阳极材料的首选。

SnO2基氧化物：SnO2的高温电阻较小，添加其它金属氧化物改善导电、成型等方面的性能。薛济来、邱竹贤在SnO2中添加ZnO、CuO、Fe2O3、Sb2O3、Bi2O，制得了导电性和耐腐蚀性都较高的阳极材料，并成功地进行了100A的扩大实验。

［14］尖晶石型：尖晶石型材料在冰晶石熔体中有不同程度的，其中Zn Fe2O4、Ni Fe2O4质

［25-30］材料在冰晶石中的溶解度较小、导电性好等优点，研究较为深入。

虽然有关SnO2基、尖晶石型阳极材料的研究论文和专利很多，都因为材料本身在电解质熔体的腐蚀问题，一直没有达到工业实验的规模。

涂层：CeO2 涂层在冰晶石表现出良好的抗腐蚀性和导电性，可与其他基体材料相结合作为良好的惰性阳极材料；其结合方式有两种：一种是在某种基体上直接沉积一层该涂层后用于电解阳极，另一种是添加Ce离子到冰晶石熔池中，由于电解时极化的作用而沉积在阳极表面。2.3金属陶瓷

金属陶瓷集中了陶瓷材料（低的腐蚀速率和抗氧化性）和金属材料（良好的导电性和较高的抗热冲击强度）的优点，其氧化物基体形成抗腐蚀网络，网络中的金属相增强了材料的导电性，被看作是最有前途的惰性阳极的材料。

Ni Fe2O4+ NiO+Cu：颇具代表性的是美国铝业公司（Alcoa）研制的含有17% Cu 和51.7% NiO+48.3% Fe2O3的阳极材料，通过大量的试验测试，普遍认为它的各种性能是最为稳定的，但在大型化上尚有一定的问题，Alcoa目前正积极调整其配方，希望其将能够在工业铝电解铝上得以应用。

Ni Fe2O4+ NiO+Cu+Ag：为了提高惰性阳极的导电性，Alcoa调整了其成分，向惰性阳极

［16-19］中加入了一定量的银。Alcoa的惰性阳极专利报道，含铁酸盐（如Ni Fe2O4或Zn Fe2O4）和金属氧化物（如NiO或ZnO）尖晶石结构的陶瓷相和Cu-Ag合金相构成惰性阳极。

［9］Fe-Ni-Al2O3：石忠宁和邱竹贤研制了Fe-Ni-Al2O3金属陶瓷型惰性阳极，发现此类阳

［8］极所能达到的最低腐蚀速率为 18mm／a，电解铝的纯度可达98%，有的可达99% ；进行100A 的扩大试验电解后，计算得到阳极的年平均腐蚀速率为19mm／a，阳极产物为纯氧气，电解铝的纯度接近98%，电流效率为70%。

［20］徐君莉等对Fe-Ni-（Al2O3）惰性阳极在20.6NaF-43.2AlF3-22BaF2-14.2Ca F2（Wt%）重电解质体系中的研究发现，其电流效率可达810% 以上，电解铝的纯度达99.4%。NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极

3.1 NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极研究背景

现代铝电解工业追求高效率、低能耗、无严重污染的工艺，而传统铝电解槽采用消耗式碳素阳极，不仅成本高，而且污染严重、操作条件恶劣。长久以来，人们在进行新方法炼铝的研究中一直把寻找降低能耗、降低生产成本的阳极材料作为重要的发展方向之一。

从利用Hall—H6muh熔盐电解法炼铝开始，人们就在寻找惰性阳极以取代消耗式碳阳极。20世纪80年代以来，对惰性阳极的研究进入了一个全新阶段，针对合金阳极、金属氧化物阳极和金属陶瓷阳极开展了大量实验研究，而且还进行了扩大化实验。金属陶瓷是一种由金属或合金同一种或几种陶瓷相所组成的非均质复合材料，兼具有陶瓷良好的热化学稳定性、强耐腐蚀性、抗氧化性和金属良好导电性及热冲击性等优点，长期以来被认为是一种最具应用前景的铝电解用惰性阳极材料。研究表明，具有尖晶石结构的NiFe2O4。陶瓷在Na3A1F6-A1203，熔体中表现出比其它氧化物陶瓷更强的耐腐蚀性能，是一种较好的惰性阳极基体材料。

3.2 NiFe2O4基金属陶瓷惰性阳极优点

近二十年来人们在致力于开发采用惰性电极系统的铝电解技术，其核心是惰性阳极。惰

［11］性阳极是指不消耗阳极，与现行碳素阳极相比，惰性阳极至少有以下几方而的优点：

一、经济方面

l、惰性电极可取代碳素电极节省大量优质碳素材料，节省更换电极的劳动力成本；

2、由于它在电解过程中，外形尺寸稳定，可降低电极的极距，从而可大大减少电解铝生产的电耗。特别是在同时使用惰性阳极和惰性阴极的情况下，效果更为履著，预计节能最高可达35％；

3、改用惰性电极后，电极不再参加反应，而是0直接在阳极放电生成氧气，氧气可作为电解铝生产过程中阳极的副产品，加以回收、利用。

二、环保方面

惰性电极的使用，可以根除产生温室效应的C02气体，以及电解铝中其他有害气体，如CF4、C2F6等的排放，从而有利于电解铝生产操作工人的健康和环保方的要求。

由于惰性电极具有上述两大方面的优点，因而自从Hall—Heroult电解槽发明以来惰性电极材料的研究从来没有中断过。惰性电极的应用将是H—H怯电解生产铝过程的一次工业

［24］革命，势必会对电解铝生产技术的过滤和提高其经济效益具有重大的意义，因此研制惰性阳极已经成为国际上革新铝冶金技术的重要发展方向。3.3惰性阳极材料性质及其选用要求

由于铝电解生产条件的特殊性，使得惰性阳极材料的选择范围极其狭窄，根据目前的观

［25］点，惰性阳极材料必需满足以下几点要求：

1、在铝电解的环境中(温度为960℃～970℃，电解质为腐蚀性极强的冰晶石一氧化铝熔盐)，能耐受高温电解质和铝液的腐蚀(年腐蚀速度(3cm／a)，溶解度小；

2、能够耐受新生氧的渗透腐蚀作用，可以生产出工业用纯铝；

3、阳极材料容易得到，而且价廉；

4、容易加工成大型部件易于与金属导体连接；

5、机械强度高，抗热震性强，不易脆裂；

6、有良好的导电性。从材料方面来说，单纯地由氧化物组成的材料的导电率比较低。经研究发现不添加铜的-1纯铁酸镍材料的导电率只有10Ω·cm，其电阻率P和温度T的关系满足半导体材料的关系式：

LgP=Lgpo+u／(2．303T)„„„„„ l-1 式中：u一导电激活能；

K一波尔茨曼常数；

在纯铁酸镍基体材料中添加金属铜(5～17％)后，材料的导电性有所增加，添加17％的-1铜的材料导电率提高到90Ω·cm，但铜的添加量不能超过20％，否则材料不易成型，废品率高。他们认为以后的研究应通过使金属陶瓷中金属材料的粒度和结构最佳化来改进其导电率。1996年，挪威的Jomar．Thonstad继续了上述工作，他采用一些新的方法，运用相同的制备方案获得了一种具有更好晶粒结构的镍铁基金属陶瓷材料。主要是因为比S．P．Ray使用了更细小的粒度的材料，因而制造出更致密的镍铁基金属陶瓷。实验结果表明其惰性阳极腐蚀率已得到改进，达到了0．12cm／a，可见材料粒度对惰性阳极性能是很有影响的。但实际上，在粉末冶金中，粉末材料的粒度会直接影响到制品性能，尤其对硬质合会和陶瓷材料更是如此，一般要求越细越好。但也不能一味的靠减少粒度来提高性能，如果粒度过小会给以后的大型化阳极带来更大的困难。基金属惰性阳极腐蚀组元在电介质中的传质问题研究

4.1 传质理论介绍

由于铝电解质的高温、高腐蚀性，所以对于阳极腐蚀组元在电解质及铝液中的传质过程文献报道不多。到目前为止，关于惰性阳极腐蚀组元在电解质中传质过程的理论是由Evan。

［28］和Keller提出的传质理论。他们认为，阳极腐蚀组元的迁移、扩散过程为传质控制。惰性阳极的腐蚀是个复杂的过程，它涉及到阳极组元溶解进电解质的过程、从电解质迁移扩散进铝液的过程。所以认识这些过程并且控制这些过程对降低惰性阳极的腐蚀是很有帮助的。

［29］惰性阳极在熔融冰晶石混合物体系中的传质过程以图2来说明.简单的理论推导如下:

n+ 腐蚀产物以离子M的形式迁移到阴极最后被阴极铝还原成金属M:

假设过程为传质控制，上述反应为线性反应，则描述阳极溶解产物由阳极迁移到阴极［31］过程的扩散方程为:

式中: c(t)—跟时间有关的阳极溶解产物浓度，mol·m；

Csat—阳极溶解产物在电解质中的饱和浓 度，mol·m-3；

kan—为阳极溶解产物从阳极到电解质迁移过程的传质系数，m·s-1； Aa,Am—分别为阳极、阴极的表面积，m2； V—为电解质的体积，m3；

Kcal—榕解产物从电解质迁移到阴极过程的传质系数，m.s-1。

-3上述一阶方程的解为:

运用上述方程时应注意以下三点: 1)过程中假设kan>>kcal，即整个过程为传质控制，即阳极组元从阳极腐蚀、溶解进人电解质的传质系数远远大于由电解质经迁移、扩散进人阴极铝的传质系数；

2)为了使上述方程能在实际电解槽中应用，引人一个腐蚀产物的初始浓度co； 3)上述阳极腐蚀产物从阳极到阴极铝的迁移过程最后达到一个“稳态”过程，“稳态”过程的标志是阳极腐蚀产物从阳极溶解进人电解质的速率等于其从电解质迁移、扩散进人阴极铝的速率，此时阳极腐蚀产物在电解质中的浓度为“稳态”浓度co，它和腐蚀产物在电解质中的饱和浓度csal有区别。通过引人腐蚀产物浓度co和“稳态浓度”cm，方程(3)变成:

式中:co—腐蚀组元在电解质中的初始浓度；

cm—腐蚀组元在电解质中的稳态浓度。

如果kan>>kcat时，可由计算得出的cm来准确地预测csat。而在实际的铝电解槽中，由于电解质/铝液界面存在一滞留层，使得阳极腐蚀产物从电解质向阴极铝迁移、扩散的过程非常缓慢。在实际的过程中往往存在kan>>kcat，所以从腐蚀产物的“稳态”浓度和饱和浓度的［30］接近程度即可判断模型和假设是否合理。4.2 过热度对复试组员传质的影响

传质的过程往往是偏离平衡状态的过程，而偏离平衡状态的程度决定了传质推动力的大小。从腐蚀组元从金属陶瓷表面溶解进人电解质开始，腐蚀组元在金属陶瓷惰性阳极表面的浓度一直高于阴极铝液附近的浓度，正是这种浓度差导致了传质的发生。从动力学观点来看，过热度的升高必定导致金属陶瓷在电解质中的溶解度增大，即增大了腐蚀组元在金属陶瓷/

［34］电解质界面的浓度，使浓度差增大，最终导致了传质推动力的增大。结语

综上所述，NiFe2O4基金属陶瓷可望兼备NiFe2O4陶瓷的强耐腐蚀和金属的良好导电与力学性能，但作为铝电解工业应用惰性阳极材料，仍存在一些急需解决的问题：

(1)通过金属陶瓷惰性阳极的强韧化机制研究，提高材料的断裂韧性和抗热震性能；通过金属陶瓷惰性阳极的表面金属化及其与金属间高温自耦合电连接机制研究，实现与金属问良好高温电连接；在力学性能方面为大尺寸惰性阳极的长寿命电解生产奠定基础。

(2)以降低惰性阳极腐蚀率为中心，研究新型铝电解质物理化学性质及其与惰性电极的交互作用，研究新型铝电解槽的物理场耦合分布与演变规律及冶金学行为，获得最适宜于惰性电极的新型电解槽结构、铝电解质体系及电解工艺调控手段，促进惰性阳极的成功开发，最终实现惰性电极系统的整体突破。

此外，对于NiFe2O4基金属陶瓷组元传质对于与阳极、阴极的组成有关外，而且电解槽的形状也不尽相同。所以不宜单纯从数量上对传质系数进行分析，而应该在相同的条件下横向对不同的组元的动力学参数进行分析和讨论。即阳极腐蚀组元从阳极进人电解质的大小顺序来看，Fe的抗腐蚀性能是最差的，Ni次之，最好的是Cu组元。

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冶金反应工程学论文 篇2

碳化钨(WC)具有高硬度、高耐磨性、优异的抗氧化性和一定的强韧性等优点,是采矿及金属切削刀具中的主要耐磨相。WC硬质合金应用十分广泛,熔覆或堆焊WC耐磨复合涂层也越来越多地得到研究和应用[1]。粗晶WC粉尤其是高温WC具有结构缺陷少、显微硬度高、微观应变小等一系列优点,特别适用于作硬质合金刀具的原料。但是在粉末冶金法制备硬质合金的过程中,采用传统的气相还原碳化法很难获得结晶良好的粗晶WC粉体,而在随后的烧结过程中又很难改变WC的结晶形貌,更主要的问题是粉末冶金法生产过程复杂、能耗高、质量波动也比较大[2,3], 所以该技术一直未能取得突破性进展。

目前WC颗粒增强材料在表面强化方面的应用也越来越多,研究较多的是有高能束流参与的WC表面增强材料,如采用激光熔覆技术[4,5]在钢铁基体表面熔覆包含WC颗粒的合金粉末,采用等离子熔化-注射法[6,7,8]制备WC或其它碳化物增强涂层等。但在研究中发现,由于高能束流的作用,在熔覆或熔化-注射过程中会伴随着WC颗粒的溶解和烧蚀,而且表面涂层的成型性也受到相应影响。

大电流电弧的高温可以迅速熔化高熔点金属,对原料粉体的粒度形貌及混合状态无限制,熔池中的合金组分可充分净化、均匀熔合,顺序凝固后能够获得均匀致密的组织,产品质量重现性和稳定性高、工艺流程短、生产调度灵活、效率高、成本低。因此,在当前国家大力提倡发展低碳经济、节能减排的大背景下,利用直流电弧原位冶金制备块体复合WC材料,不仅具有十分重要的理论意义和学术研究价值,而且具有极大的经济和社会效益,同时又能节约大量贵重金属,降低能耗,极富环保意义。

1 实验

1.1 实验材料

实验用粉末材料为钨粉和油状石墨,其颗粒显微形貌图见图1;粘结剂选用分析纯Na2SiO3·9H2O的饱和水溶液。

原位冶金自耗电极焊管材料采用1Cr18Ni9Ti不锈钢无缝管,其外径Ф10mm,壁厚1mm,长度150mm,质量45g,成分如表1所示(质量分数/%)。

自耗电极的制备过程为:

(1)首先用金属清洗剂清洗不锈钢无缝管,彻底清除油脂,再用15%的盐酸水溶液除锈活化,最后用清水冲洗干净,热风吹干。

(2)将石墨粉与钨粉按n(C)∶n(W)>1∶1的配比混合均匀,然后加入粘结剂和匀成膏状,在不锈钢无缝管内均匀填充膏状混合物并振实,在填充后的不锈钢无缝管中心贯穿一小孔(主要是为了在冶金过程中加强排气),放置到通风干燥处晾干,最后放入烘干箱内缓慢升温至150℃并保温30min,随炉冷却至室温备用。

1.2 原位冶金工艺

原位冶金设备为实验室自行研制。该设备采用大功率逆变直流电源,电流最大为1000A,且连续可调。采用底部为石墨,上部为内径Ф16mm、深度30mm的耐火材料管作为冶金坩埚,底部放置一石墨片,固定在基座上,并保证坩埚内孔垂直。将自耗电极定位在自制垂直升降机构(下降速度连续可调)上,与电源负极相联,石墨接正极。熔炼时将自耗电极缓慢下降至坩埚底部接触引燃电弧。随着自耗电极下端的不断熔化,匀速下降自耗电极,使电弧维持一定长度。高温电弧加热下方的熔池,钨粉与石墨粉在高温熔池中混合扩散反应,当自耗电极熔化完成、熔池充满坩埚后,用焦炭粉覆盖,使其缓慢降温凝固。工艺示意图如图2所示。

1.3 分析检测方法

采用线切割在试样横切面和纵剖面截取分析用试样,镶嵌抛光后用质量比为1∶1的20% K4(Fe(CN)6)和20% NaOH混合溶液进行腐蚀;采用RUGAKU model D/Max2500PC X射线衍射仪(工作电压为30kV,工作电流为300mA,工作温度为21～25℃,扫描范围为10～120°,扫描速度为8(°)/min,狭缝宽为6.0mm,靶材为Cu靶)测定相组成;采用JEOL电子探针观察试样的微观组织;采用探针自带的OXFORD SWIFT ED 型能谱仪分析典型组织的元素组成和含量。

2 结果分析

2.1 碳化钨复合材料的物相分析

图3为自耗电极原位冶金反应粗晶碳化钨试样的XRD分析结果。由图3可知,原位冶金反应WpC复合材料的相组成为WC、W2C、Fe3W3C、(Cr,Fe)7C3。碳化钨峰最强,可以定性地推断碳化钨相的含量相对较高。所有相中,WC、W2C的硬度最高,其次是Fe3W3C,它们是复合材料中主要的硬质相。

2.2 碳化钨复合材料的组织分析

图4(a)是合金内部主要的显微组织形貌,合金中较均匀地分布着形状规则的三角形和矩形晶粒。根据XRD及三角形和矩形的EDS分析结果(图5(a)),可知仅有W和C两种元素,即使有少量固溶入的Fe、Cr等元素,其含量也是微乎其微的,所以颗粒内部的元素比较纯净,确定三角形或矩形组织为WpC(WC、W2C)相。因晶粒取向不同,在图片中呈现不同的形貌。从图4(a)中可以看出,WpC颗粒的二维形貌为三角形和矩形,合金内部WpC相的分布比较均匀。从WpC背散射电子像(图4(b))中可以看到,晶粒发育完整,边缘较锐利,晶粒比较大,WpC颗粒呈现一种空间三棱柱状结构,三角形为晶粒生长时的底面,矩形为晶粒的棱柱面,这很好地说明了显微组织中主要有三角形和矩形形状的原因。从图4(b)还可以发现,WpC颗粒边缘平整,三角形底面尺寸可以长到70μm,棱柱面可以长到60μm,属于粗晶WpC。

图4(a)中WpC颗粒周围存在暗色区域,此区域C含量比较低。这说明熔池中元素的扩散及分布是不均匀的。熔池中的W原子和C原子主要是通过扩散进行反应。由于W原子半径远远大于C原子半径,C原子的扩散速度要远远大于W原子。在未固溶于Fe液的富W区,C元素会以向W晶格内部扩散反应的方式形成WpC,大量WpC颗粒的形成使周围的C含量迅速降低。另外,结晶和凝固在不同部位是同时发生的且凝固时间较短,这阻止了C元素继续向WpC颗粒聚集区周围的扩散,从而造成WpC颗粒周围C含量低。

高倍组织照片(图4(b)、(c)、(d))显示,样品中除分布有大量的三角形(图4(b))组织形貌外,还分布有树枝晶(图4(c))、共晶(图4(d)中A区)、花状树枝晶(图4(d))等组织。

图4(c)为典型的树枝状晶的背散射电子图,能够明显地看出组织中的成分差异。从图4(c)中可以看出,在晶粒内部的亚晶界处有明显的元素偏析,中心和边缘部分的元素含量有较大差别,显示出明显的衬度。比较图4(c)中不同部位的EDS分析结果(图5(b)、(c)、(d),分别对应图4(c)中的Spectrum1、Spectrum2、Spectrum3)可知,最亮的中心部位(48.71%W)比边缘部位(29.23%W)富W元素,而树枝状晶周围的基底部分W含量非常低。因为原位冶金非平衡快速凝固的特点,使大部分溶解后的W原子不能通过扩散在整个熔体范围内达到均匀化,这部分W原子提供了很好的非均匀形核的核心,从而快速外延生长。

图4(d)为花状树枝晶。根据EDS分析结果可知,该花状树枝晶为Fe3W3C。花状树枝晶的结晶原理可以用Fle-mings等的枝晶根部熔断假说来解释[9]:在电弧吹力造成的搅拌条件下,熔体对晶粒的冲刷、剪切等作用会使枝晶臂从根部熔断,而搅拌引起的流动改变或促进了晶粒熟化时溶质的扩散,并将枝晶臂带往别处。枝晶碎片继续长大,初生的枝晶臂碎片逐渐转变为玫瑰花状,在搅拌速率较高和冷速降低的情况下,进一步生长转变过程中会形成球状或椭球状组织。组织的大小也与凝固速度有关,冷速越高,初生相晶粒越小,最终形成的球状组织也会相应减小。这种组织的出现对细化晶粒是有好处的,因为折断的枝晶臂碎片同时会作为形核的基底,这种碎片越多,组织就会越细化、均匀。

实验过程中采用的是不导电的陶瓷保温材料,没有周围基材内壁的导流作用,所以直流电弧的定向作用更强。根据合金凝固过程中冷却速度与对流速度耦合作用模型,如果利用固相无扩散、液相有对流等边界条件,可推导得到晶粒形状系数fi与凝固速度R和液体对流速度v之间的关系[9]:

fi=e-2R/v (1)

晶粒形状系数fi的定义是:与晶粒实际体积相等的球体体积与晶粒尖端包围圆所形成的球体体积之比,故而fi值越大,晶粒越圆整。根据式(1),晶粒形状由凝固速度R以及液体对流速度v来耦合控制,在试样成型过程中,凝固速度R降低,而由于电弧定向作用更强,能量更加集中,对熔体的搅拌作用更大,导致对流速度v也会增加,从而fi值相对增加,晶粒圆整度增大,所以试样中的Fe3W3C相形貌偏离树枝状晶的形状。

合金内部还存在一定量的共晶组织(图4(d)A区域),结合XRD和EDS测试结果(17.46%Cr,35.69%Fe,4.22%W,余量为C,以上均为原子分数)可判断其主要为η共晶碳化物M6C,其余的铁素体或奥氏体相被腐蚀形成腐蚀坑。共晶组织容易在WpC相的聚集区以及聚集区周围生成,继续凝固时由于WpC等先析相的结晶析出,使得这些部位的W、C含量降低,熔体内元素成分在温度下降时容易到达共晶点,故而结晶呈现共晶态。WpC相周围暗区组织为由Fe、Cr、Ni、W、C等元素组成的粘结相(58.43%Fe,5.18%Cr,9.06%Ni,2.16%W,余量为C,以上均为原子分数),另外还有少量Fe、Cr的合金碳化物(Cr,Fe)7C3等,它们作为WpC复合材料中的基体,起着粘结剂和为合金提供一定塑性的重要作用。

3 结论

(1)自耗电极原位冶金方法操作简单,成本低廉,电弧也是清洁高温热源,应用自制自耗电极,可实现高效低成本短流程制备粗晶WpC复合材料。(2)利用自耗电极直流电弧原位冶金的方法,可以获得粗晶碳化钨复合材料。其中主要含有WC、W2C、Fe3W3C、(Cr,Fe)7C3等硬质相。(3)粗晶WpC复合材料的组织有三角形或矩形组织、树枝状晶、花状树枝晶和共晶组织。 WpC晶粒呈空间三棱柱状结构,底面为三角形,棱柱面为矩形。最大WpC晶粒的尺寸达到70μm,属于粗晶WpC。

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冶金工程:千锤百炼始到金 篇3

亲爱的90后同学们,可别望文生义激动过了头。要知道,《钢之炼金术师》所描述的,是与我们所在的现实平行对照的异次元世界。在我们这里,炼金术毫无用武之地。相比之下,冶金术倒是更为实用的技艺。

昆吾制陶的传说、铸铜的记载以及禹铸九鼎的传说,说明我国古代冶金工艺早已相当成熟。这些远古时期的文明中包含的冶铜技术,成为了中国冶金行业的源头,并迅速把整个青铜技术推到更高的阶段,建立了世界上最为光辉灿烂的“青铜文明”。

随着生产实践的进步,我国古代金属冶炼高温技术和冶金处理技术逐步提高,陆续出现了柔化处理技术、炒钢技术、百炼钢技术、灌钢技术等。15世纪时,宋应星的《天工开物·五金》中记载有关于密封加热冶炼“倭铅”(即锌)的方法。明代的钱币“永乐通宝”也具有较高的含锌量,而欧洲到了十八世纪才开始冶炼锌。此外,宋应星的《天工开物》记载了我国古代冶金技术的许多成就,如冶炼生铁和熟铁的连续生产工艺,退火、正火、淬火等钢铁热处理工艺等。

新中国成立五十多年来,国家一直非常重视冶金工业的发展,我国钢产量连续居于世界前列,足见国家的重视和其迅速稳健发展的良好势头。中国冶金工业科技水平逐步增强,进一步提高冶金工业科技水平成了当务之急。

那么,选择了冶金工程是否意味着将和高炉烟囱、漫天烟尘打交道呢?这种“感性”的认识使许多考生和家长产生误解,很多人都不愿意报考这个专业。事实上,冶金工程培养的并不是生产一线的“炼钢工人”,而且现代社会的冶金工业,也早已告别了烟与火的时代。

冶金工程专业是研究从矿石提取钢铁或有色金属材料并进行加工的应用性学科,培养的是冶金工程领域科学研究与开发应用、工程设计与实施、技术攻关与技术改造、新技术推广与应用、工程规划与冶金企业管理等方面的高层次专门人才。它所研究的对象是在高温下进行的化学变化,物质的传输、凝固和相关转变过程以及相关工程技术问题。相对其它大部分的工科学科而言,属于一直保留的老牌专业。

钢铁工业为国家的支柱产业,钢铁工业发展的先进程度反映了一个国家的强盛与否。新中国刚成立时,钢铁工业一片空白,技术落后国外一大截,经过几十年的发展,达到了钢产量全世界第一的水平。这与钢铁相关学科建设的发展有着密不可分的关系,尤其是钢铁冶金、冶金物理化学、冶金工程等。冶金工程技术的进步对促进经济发展具有重要意义,从技术本身来讲,它已成为可持续发展战略的主导技术之一。

当今世界的冶金工程技术与高新技术的结合愈发紧密。一方面,通过冶金过程的优化和新技术开发,最大限度地满足相关产业对高品质冶金材料的要求,同时,又最大限度地减少冶金生产的资源和能源消耗,减少对环境的污染。

根据以上特点,冶金工程专业主要有三大研究方向:一是冶金物理化学方向。学习内容包括冶金新理论与新方法、冶金与材料物理化学、材料制备物理化学、冶金和能源电化学等。二是冶金工程方向。学习内容包括钢铁和有色金属冶金新工艺、新技术和新装备的研究、现代冶金基础理论和冶金工程软科学、冶金资源的综合利用、优质高附加值冶金产品的制造和特殊材料的制备技术等。三是能源与环境工程方向。学习内容包括冶金工程环境控制、燃料的清洁燃烧与能源极限利用、工艺节能与余能回收、工业固体废弃物、城市垃圾处理、大气污染控制、技术及新产品的开发与试验工作等。这些广泛的分支领域构成了冶金工程的重要组成部分,极大地推进了冶金材料行业的发展与国家的工业建设。

高素质的冶金人才正是时下的香饽饽。然而,目前全国仅有二十多所高校开设有此专业,可谓是供不应求。有关数据显示,市场对冶金工程专业人才的需求是实际该专业毕业生人数的十倍,如此大的市场需求为该专业的学子提供了广阔的就业前景。

冶金工程概论论文 篇4

“学起于思，思起于疑”。通过学习这门课程对冶金工程有了些粗略的认识。《冶金工程概论》是集知识—趣味—理论—实践于一体的冶金专业学生的专业启蒙课程，旨在为学习冶金专业的本科生开启通向冶金领域的第一扇大门，是冶金专业学生的必修课程之一。开设该课程的目的是让冶金专业的学生尽早地接触冶金专业和专业教师，尽早地接受冶金知识和文化的熏陶，为将来深入系统学习公共基础课、专业基础课、专业课提供前期学习基础，为切实提高学生的分析解决冶金实际问题能力，培养专业兴趣，做好专业启蒙引导教育。

该课程设计了“走进冶金行业”、“冶金发展史”、“冶金知识”、“职业发展规划”等十个模块，重点介绍了冶金史、历史重要人物及事件，冶金行业特点及培养冶金人才知识结构，冶金基本原理、主要设备、工艺流程及冶金生产现状、最新前沿研究及热点问题，冶金人才市场需求及引导学生设计大学四年乃至本科毕业后的职业发展路线图等等，向学生讲授一定的冶金基础理论及宽泛的相关知识。

通过在网上查找资料对新世纪冶金工程学科的创新与发展有了一些了解。而冶金工程学科是武汉科技大学最具特色的学科之一，是湖北省重点学科、湖北省有突出成就的创新学科和湖北省品牌专业。进入新世纪，本学科抓住机遇，开拓创新，不断发展，注重学科交叉，凝练学科方向，逐步建立研究基础雄厚、适应现代冶金工业新技术、新工艺快速发展的冶金学科平台。

一、发展传统特色，注重学科交叉，形成独具特色的多学科方向

武汉科技大学冶金工程学科始创于1953年，为了培养我国矿冶方面的生产技术人员，当时的重工业部决定将武昌高级工业学校更名为中南钢铁工业学校，正式设置炼铁专业和炼钢专业，并批准招生（专科）。1958年为配合武钢工程的建设和生产的需要，开始招收炼铁专业和炼钢专业本科生。1979年炼钢和炼铁专业合并建立钢铁冶金专业，2000年开始将钢铁冶金和冶金物理化学、冶金传输原理、有色冶金等专业方向组合建成冶金工程学科，本科生按冶金工程一级学科招生。

1986年经国务院学位委员会批准，作为二级学科的钢铁冶金专业获得硕士学位授予权，2003年批准获得博士学位授予权，2005年冶金工程获得一级学科硕士学位授予权。经过几十年的发展，本学科在保持传统的钢铁冶金特色稳步发展的基础上，推进学科创新，拓展学科领域，鼓励学科交叉，逐步形成了各具特色，又相互依托的多学科方向，主要包括钢铁冶金、有色金属冶炼、矿物加工、直接还原与熔融还原、等离子冶金、功能钢铁材料、资源综合利用和冶金环保、材料特殊制备工艺等。

钢铁冶金方向：围绕着新一代钢铁工业制造流程、钢铁工业可持续发展、钢铁制造绿色化等方面的关键技术，开展大量应用基础研究和技术开发，取得了一系列国内领先、国际先进水平的研究成果。如“武钢工业港铁矿石混匀堆积规律与工艺优化研究及应用”项目采用神经元网络专家系统研究多种不同成分铁矿石堆积规律与混匀矿组成波动的关系，对控制大型高炉烧结矿成分波动，稳定高炉操作具有重要意义，研究成果为武钢新增一亿多元的经济效益。在高铁低硅铁矿石烧结领域，开展了铁酸钙生成机理及其矿物学研究项目的研究，为我国高炉大量采用国外高品位、低SiO2铁矿粉生产烧结矿，提高高炉利用系数。和降低燃料比奠定了理论基础，研究成果产生了巨大的经济效益和社会效益。将现代控制原理和计算机科学技术应用于传统冶金领域，开辟了高炉炼铁专家系统和转炉动态冶炼智能控制系统的新领域，为冶金过程控制开辟了崭新的前景。等离子冶金方向：将等离子技术应用于冶金领域的应用基础研究和技术开发使本学科在该研究领域处于国内领先地位。研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、湖北省重大攻关、武汉市科技局和企业的大力支持，在“等离子熔融还原一步法冶炼高合金钢工艺”、“交流等离子熔融还原直接冶炼微碳铁合金”、“交流等离子熔融还原铬镍精矿直接冶炼不锈”、“交流等离子连铸中间包加热”、“交流等离子矿热炉”和“交流等离子钢包炉”等领域的研究取得了大量具有推广应用价值的成果。

功能钢铁材料方向：赋予传统钢铁材料以新的特殊性能，在“渗铜法制备抗菌不锈钢”、“零件的等离子表面喷涂”、“稀土耐候钢的开发”、“高性能特殊用途电工硅钢”、“铁基热电转换材料开发”等方面开展了卓有成效的基础研究和应用开发。

资源综合利用和冶金环保方向：围绕着复合矿中有价元素的利用、钢铁厂二次粉尘综合利用、废金属再生及冶金废渣的资源化和无害化的方法、冶金过程中排出的SO2、NOx等有害气体减量化开展了大量的研究工作，用冶金的方法和工艺解决冶金自身产生的资源和环境问题，对合理利用有限的矿物资源、保护人类赖以生存的环境、实现可持续发展有深远的意义。其中“硫酸渣分选提纯研究及工业应用”项目获得了2004年湖北省科技进步一等奖；“利用烧结法氧化铝生产废渣制备炼钢精炼剂技术研究”项目的研究水平达到了国际先进水平，其应用推广产生了巨大的经济效益和社会效益。

材料特殊制备工艺方向：本研究方向一方面注重钢铁材料化学成分的稳定和均匀性控制，另一方面更着重于材料的高纯净化控制。针对材料性能的不同要求，实现超低硫、超低磷、超低氧、超低氮、超低碳和高含氮的控制，以及非金属夹杂物的极限化控制。开发高经济效益、高资源效率、低环境负荷的新钢种，同时注重钢铁材料的功能化，提高钢铁材料的强度、耐热性、耐腐蚀性并赋予钢铁材料新的物理和化学性能。本方向利用真空感应熔炼、电子束熔炼、冷坩埚熔炼、等离子等手段，在国家自然科学基金、国家重大基础研究项目（973）的支持下，主要开展以下研究工作：“超低氧条件下钢液深脱氧机理及氧化物夹杂性状研究”、“零夹杂钢非金属夹杂析出与去除特性研究”、“超显微夹杂钢精炼理论与工艺”、“高氮奥氏体不锈钢熔炼及凝固过程中氮的行为”。

冶金工程学科的各个专业方向各具特色，有互相交叉，互相推进，在研究手段方面资源共享。

二、加大学科建设投入，建立良好的硬件平台

冶金工程学科作为学校最具特色学科，学校各级领导高度重视学科的发展，逐年加大对本学科基本建设的投入。从2000年开始，湖北省教育厅、科技厅和学校逐年向冶金工程学科投入重点学科建设、基础实验室建设、校级和省级重点实验室建设、博士点建设、硕士点建设、以及“楚天学者”岗位和“特聘教授”岗位等建设资金累计近千万元，添置和更新了一大批先进的教学和科研仪器、设备，使冶金工程实验室成为我国钢铁冶金领域的重要科研基地。2002年建成“功能钢铁材料和资源综合利用”校级重点实验基地，2004年 “湖北省钢铁冶金重点实验室”批准立项建设，2005年“钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室”批准立项建设。目前本学科拥有专业实验室面积2652m2，科研仪器设备总值1260多万元，正在进一步利用日元贷款和重点实验室建设经费装备一批高起点、高精度、高水平的仪器和设备。

三、实施“引进、培养、共享”的人才政策，形成结构合理、年富力强的学术队伍

在近5年间，冶金工程学科通过向国内外派出和自己培养10多位具有硕士学位的年轻老师攻读博士学位和开展博士后研究工作，其中大部分已学成回来发挥重要作用。在此期间，冶金工程系还引进1名“楚天学者”和4名博士，顺利实现了师资队伍的新老交替。一批掌握了合理知识结构、具有创新思想的高起点教师在学科建设中正发挥巨大作用。此外，聘请了多名包括中国工程院院士和国内外著名教授在内的专家学者为特聘教授，为冶金工程学科的发展出谋策划。

目前本学科有教授10人，副教授8人，具有博士学位14人，“楚天学者”特聘教授1人，教师队伍平均年龄38岁，在校博士生15名，硕士生40多名，已形成了一支学历结构、年龄结构和职称结构合理的学术队伍，为冶

金学科快速发展平台奠定了良好的人才基础。

四、落实科研目标责任制，推动科研工作上新的台阶

根据武汉科技大学目标责任管理及其科研政策，学校对教师科研工作量实行严格经费指标考核和评估制度，明确科研人员的责、权、利。同时对教师的科研工作按级别提供相应的奖励，大大提高了老师投身科研工作的积极性。为落实学校科研政策，冶金工程学科提出科研与教学并重的两条腿走路方针，让大家充分认识科研、教学和学科创新之间的互补关系，贯彻科研能力是学科创新能力的重要体现这一理念。在抓好本科教育和研究生教育的同时，抓好本学科的科学研究工作，形成教学、科研和学科创新互相支撑、共同发展的良好局面。近几年，每年平均有4~6项科研项目获得国家自然科学基金和省级科研基金资助。与武钢、宝钢、安钢、湘钢、涟钢、邯钢等大中型钢铁企业建立了良好的科研合作关系。特别是与武钢联合建立了武钢—武科大钢铁新技术研究院，武钢—武科大球团基础研究中心，一方面利用本学科重点实验室应用基础研究的技术力量、装备和学术思想优势，针对武钢新产品新工艺的开发、过程控制和产品质量控制开展应用基础研究和科技攻关；另一方面，通过这种紧密的合作关系为本学科争取了更多的科研经费支撑，促进学科的快速发展，也为科研成果尽快产业化提供了良好的保障。

研究生的培养与科研工作密切相关。因此，我们十分重视利用现有师资和研究条件，积极扩大招生规模，并通过招收工程硕士的方式，在提高企业科技人员的学术水平、直接为企业界的科技进步服务的同时，不但加强与钢铁企业的联系，为学科的发展奠定良好的基础。

五、加强国际合作与交流

近几年，冶金工程学科取得了快速发展，但与国内外一流的同类学科相比还存在很大差距。利用重点实验室建设基金鼓励教师、特别是年轻老师参加国内外的重要学术会议、出版专著等。因此，本学科十分注重加强与国内外大学和研究机构合作和广泛的学术交流。先后与日本东北大学、东京大学、名古屋工业大学、瑞典皇家工学院、德国杜依兹堡大学、澳大利亚皇家墨尔本大学、加拿大多伦多大学和美国麻省理工学院、莫斯科钢和合金学院等建立了合作和进修关系，邀请国内外著名冶金专家和企业的技术专家来做学术交流。

冶金工程实习报告 篇5

经过大约一个星期的认识实习，没有涉及到太多专业知识的我们终于对冶金有了一个全新的了解和理性的认识。这次的认识实习我们总共去了云南三个比较知名的企业，他们分别是：云南铝业股份有限公司、云南铜业股份有限公司、昆明钢铁控股有限公司。下面我将对这次的认识实习作一个大致的介绍。

一、云南铝业股份有限公司

（1）实习内容介绍：

1、看公司的宣传片

2、公司员工进行简单讲解和沟通交流

3、参观电解厂

4、参观电工圆铝杆加工厂

5、参冷轧厂和热轧厂（2）基本情况

公司前身云南铝厂，始建于1970年，1998年改制上市，是云南冶金集团股份有限公司控股的骨干企业。是全国有色行业、中西部地区工业企业中唯一一家“国家环境友好企业”，并荣获“全国文明单位”和“中华环境优秀奖”。另外公司分别在富源、大理、丽江、文山、个旧设立分公司，有的公司已经投产，有的正在加速建设之中。

公司秉承安全健康、节能环保理念，通过推行标准化管理，大力提升公司科学管理水平。1998年以来，先后通过了多项国际标准管理体系认证，为实现高效率、低消耗和安全生产奠定了坚实的管理基础，公司的管理模式也成功转型为以全面推行国际标准化管理为主要特征的科学管理模式。公司先后开发生产出氧化铝、预焙阳极、重熔用铝锭、铸造铝合金、电工圆铝杆、铝板带材等十大系列产品。“云铝及图”商标被国家工商行政管理总局商标局认定为中国“驰名商标”,重熔用铝锭分别在伦敦金属交易所和上海期货交易所注册,重熔用铝锭、铸造铝合金、电工圆铝杆、铝合金板带材荣获中国有色金属实物质量金杯奖和云南名牌产品称号。“十二五”期间，公司将抓住国家有色金属调整与振兴规划以及云南省加快“桥头堡”建设等政策机遇，全面贯彻落实科学发展观，充分依托云南特有的清洁水电能源优势，遵循“节能、环保、低成本”的铝产业发展规律，加快战略布局，加快技术创新，加快实施资源优先战略和“铝电一体化”战略，用科技创新和管理创新引领可持续发展，努力建成我国科技环保领先、低成本竞争优势突出和引领产业升级的铝业强企。

（3）原材料及辅助材料

铝冶炼的原材料主要是铝土矿，其主要含铝矿物为三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石。其原料主要靠火车运输。辅助材料有石灰、冰晶石。（4）生产工艺和技术指标

铝的生产主要包括氧化铝的生产和氧化铝的电解两个过程。首先将低品位的铝土矿进行选矿，得到高品位的铝土矿。然后将矿石破碎及湿磨、高温高压溶出、赤泥分离洗涤、种子分解、母液蒸发和氢氧化铝的煅烧，最后得到纯度大于98.2%的氧化铝供电解厂电解。电解厂分为分解一厂和分解二厂，分解一厂投产于1998年，年产量10万吨，有202台电解槽，186KA的工艺生产线，下属电解二车间，电解三车间，供料净化车间，计算站，铸造车间和设备科；分解二厂投产于2004年，规模比一厂大，它年产量20万吨，有248台电解槽，300KA的工艺生产线，下属电解四车间、电解五车间、供料净化车间，计算站，铸造车间和设备科。云铝现在每生产1吨铝需要耗电14Kw.h。现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在945℃—955℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，反应式为：al2o3+2c=2al+co2+co。其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯、电工圆铝杆、型材等。我们此次参观看到的主要产品是电工圆铝杆、铝板带材。其轧机厂主要分为冷轧厂和热轧厂，生产铝板可以有不同的规格，如，生产时不断的往铝板上喷撒石墨，防止铝板带粘结在一起。最后再用机器按照标准尺寸将铝板进行切割，得到标准尺寸的铝板带材。（5）主要生产设备

电解槽：主要分为186kA和300KA两种。电流效率达94%左右，每个电解槽含40块阳极板，单面20块，更换周期为29天左右。

热轧机：分国产倾斜式和德国进口立式两种，国产可生产铝板宽度1.8-1.9m，最薄的可达0.05mm德国进口可生产铝板宽度为2.1m。另外还有冷轧机、静止炉、熔炼炉、天车等。（6）主要产品

云铝的主要产品近年来从铝锭逐渐转变为：铸造铝合金锭、电工圆铝杆、铝板带材等。（7）行情 一直以来，铝行业产能过剩都是一个热点话题，我国多年来电解铝一直都处于产能过剩的境遇中, 据资料显示，我国电解铝产能的平均增速高达20.44%，目前，我国是全球电解铝产能扩张最快的地区。回顾2011年，铝市供给、需求继续增长，但增幅放缓，产能过剩问题依然抑制价格涨幅，成本上升会继续成为铝价上涨的重要支撑。价格整体呈现宽幅震荡上升的局势。2012年上半年对于铝市来说整体上是处于一个下行通道之中的，行业盈利能力下行，从年初的16000元/吨附近一路起起伏伏，而到6月开始出现了加速下滑，直至6月末跌破15500元/吨，铝价半年跌幅超过3%。就全球铝市供需格局来看，国外减产被中国产量增加所抵消，供应过剩局面有望延续。消费方面，由于企业收到的订单明显下滑，下半年铝材产量的增速将放缓，而且两市比价的走高令铝材出口量可能进一步下滑，限制了其对原铝产量的拉动作用。下游消费领域，纵使有国家刺激政策打底，但汽车市场继续处于调整转型期。不过保障性住房的加快建设料部分抵消商品房销售和新屋开工的下滑，铝市在建筑业方面的需求得以保证。当前国内外经济形势比较复杂，我国宏观经济仍面临下行压力，在短期内铝价看似不存在快速增长的动力。但从目前情况看，铝价下半年仍面临下跌风险，铝价还是处于反弹周期当中在，只不过面临反复震荡，正在调整阶段。从中长期来看，上游铝土矿供应瓶颈及氧化铝价格上涨，将限制铝价下跌空间，铝价或逐渐摆脱“价格倒挂”。

二、昆明钢铁控股有限公司

（1）实习内容介绍：

1、参观烧结厂

2、参观高炉炼铁厂

3、参观球团厂

4、参观转炉炼钢厂

5、参观轧钢厂（2）基本情况

昆明钢铁控股有限公司始建于1939年2月，前身是诞生于抗日战争烽火中的中国电力制钢厂和云南钢铁厂。经过70多年的不懈努力，现已建设成为集煤焦化工、矿业开发、重型装备、新型材料、水泥建材、地产开发、现代物流、工程设计、国际贸易、海外业务、酒店旅游、钢铁冶金等为一体的特大型企业集团，是全国520户重点企业和中国企业500强之一。2011年，公司资产总额达561亿元，钢铁主业与非钢产业实现销售收入603.9亿元，实现利税31亿元、利润17.2亿元、工业增加值80亿元。近年来，昆钢先后荣获全国“五一”劳动奖状和全国先进集体、全国保持一级计量合格单位、全国质量效益型企业、全国设备管理优秀单位、全国执行法定计量单位先进集体、全国企业文化建设先进单位、全国绿化先进单位等荣誉称号。公司的主导产品有棒材、线材、热轧板带、冷轧板带、镀锌板、彩涂板、焊接钢管及冷弯型钢、热轧型材共八大类、50多个牌号、700多个规格系列，被中国钢铁工业协会认定为冶金产品实物质量达到国际先进水平，荣获“金杯奖产品”、“品质卓越产品”、“云南名牌产品”和“昆明名牌产品”荣誉称号。由于有良好的信誉，昆钢在美国、德国、荷兰、乌克兰、印尼、马来西亚、越南、老挝、缅甸等国家都有技术合作和产品销售。“十二五”时期，昆钢将秉承创造价值、创造文明、造福社会的宗旨，以自我超越、求强创新的企业精神，进一步促进多元产业发展，加快由钢铁制造商向钢铁服务商转变、由数量规模型向质量效益型转变、由生产经营性向资产经营和资本经营性转变，更加注重发展质量和效益，更加注重资源节约和环境保护，谋员工福祉，尽社会责任，凝心聚力，创新创造，争取到“十二五”末，实现销售收入超过1000亿元，持续提高企业市场竞争力和盈利水平，为云南经济社会和昆钢跨越发展作出更大的贡献。（3）原材料及辅助材料

生产钢铁的原材料是铁矿石，主要分为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。低品位的铁矿石通过磁选或浮选之后成为精矿再用于炼钢。辅助材料有石灰石、焦炭、煤粉、鼓风、镁粉、废钢等。

（4）生产工艺和技术指标 高炉炼铁 原料的准备

1、烧结矿

将铁物料（含精矿粉、粉矿和破碎矿、钢铁厂二次含铁原料）、溶剂和燃料通过皮带经过转运进入圆筒混料机进行混料作业，然后通过布料机将混合料均匀布入烧结台车内，然后由点火器将上层燃料点燃，台车下风箱抽风，由上往下烧，烧结结束后进行整粒处理。

2、球团矿

将铁精矿和消石灰在圆筒混料机内进行混匀，混合料用皮带机送入造球盘后通过滚动形成母球，并逐渐长大形成生球，生球达到一定尺寸后自动滚出造球盘，再通过筛选，筛除直径偏小的不合格的生球。然后将合格生球进行焙烧固结，最后进行筛分，得到成品球团矿。

将铁矿石通过皮带和焦炭、煤粉、鼓风、少量溶剂从高炉顶部一起加入高炉内，并从高炉下部的风口吹进热风（1000～1300摄氏度），喷入油、煤或天然气等燃料

炼铁。炉料在高炉内的分布状态从上到下分别为：块状带、软熔带、滴落带、风口回旋区、死料柱。产品高炉煤气进行回收利用，每冶炼一吨铁产生高炉煤气1800-2000M3.每炼一吨铁产生高炉渣250-400Kg，炉渣通过高压水淬冷粒化后用于生产水泥。产品铁水从高炉低放出，运往转炉用于炼钢。起技术指标为有效容积利用系数达2.040,焦比369 kg/t,煤比170-180 kg/t 转炉炼钢

将铁水进行预处理（脱硫、脱硅、脱磷）后兑入氧化转炉，并加入一定量的废钢经吹炼去除杂质，再将钢水倒入铁水包中，进行二次吹炼使钢水纯净化，然后钢水经过凝固成形成为钢坯，再经过轧制工序最后成为钢材。

（5）主要生产设备：带式抽风烧结机、圆筒混料机、圆盘造球机、移动布料机、高炉、热风炉、转炉、钢包、连铸机等。（6）主要产品：

棒材、线材、热轧板带、冷轧板带、镀锌板、彩涂板、焊接钢管及冷弯型钢、热轧型材共八大类

（7）行情

据中钢协钢材综合价格指数显示，历经18年涨跌轮回，钢价回到起点之下。中国的钢铁产能历经了短缺—局部过剩—结构性过剩—全面过剩之后，钢铁产能已经步入体制性过剩时代：价格低迷与产量增长并存，需求下行与产能扩张并举，高库存而高产量，低效益而高投资，市场总体供大于求而新建项目仍在上马„„。据相关消息眼下市场情况非常糟糕，现在是炼一吨亏一吨，按照成本算，炼一吨铁水，基本上要2800元左右，但是钢材的出厂价已经降到3100元了，而且还在降。虽然有的钢厂想着眼下应该停产，但是停产检修时间不会很长，更不能关门。因为钢厂要考虑停产之后员工失业怎么办，银行上门追债、不再给贷款怎么办，还有政府，眼睛都在盯着企业，要完成GDP和税收指标的。如果一停产，银行就会上门，政府也会上门，职工也不会答应。停产的损失也不是小数目。一个1080立米高炉熄火再点火的费用，就是1000-2000万元。所以大部分钢厂采取的是限产检修。就是根据市场的订货，再决定生产，原材料都是即用即买的，不涉及到库存和资金占用，这是目前大家都在采取的做法。河北新武安钢铁集团董事长万喜河表示，眼下大市场如此，要挣钱是很难的。“武安这边的钢厂，亏得厉害的，一吨钢能亏300多元，一般的亏损都在100元以上。”现在大部分钢厂都在亏，只是大家采取的措施不一样，所以亏的幅度不同，尤其是那些大钢厂，前期进的铁矿石原材料价高，亏损更为严重。与此同时，归因于“4万亿”的滞后效应，新增产能也还在不断达产。据冶金工业经济发展研究中心统计，全国今年年底前要建成的高炉有58座，这58座高炉的总产能达到8440万吨。但得到国家核准的项目，只有宝钢湛江项目和武钢的防城港项目，其他的全部都是“先上车后买票”。产能无序扩张，从中央的态度上来说是不允许的，问题出在地方政府，很多地方政府出于投资、GDP、税收甚至就业等方面的考虑，对一些钢厂的建设是一直默许的态度。表示钢厂的投资其实不是政策决定的，而是市场决定的，靠国家的政策根本控制不住，只有依靠市场经济自身调节来解决。只要产能过剩还存在，需求没有大的改观，钢材价格就会继续下行，直到一些企业因库存加大、高产低效、亏损持续，直至资金链断裂死掉，最终行业内产能减少，产量减低，重回供求平衡，钢价才能重新稳住，市场才能重新回暖。但是令人担忧的是，现阶段下中国钢铁行业要有效实现供需总量平衡下的自觉减产，是一项几乎不可能完成的任务，体制性的产能过剩不仅出现在钢铁行业，也出现在水泥、重型机械、船舶制造甚至风电、光伏太阳能等新兴产业中，市场也在担心，这些产业的问题如果进一步传导到金融领域，将对整体经济造成影响。

（8）看法及建议

还没有到昆钢时，感觉他建设在安宁市，安宁市的环境还是挺好的，而且在安宁市里随处可见昆钢的标准，感觉昆钢也是有实力的企业。但进入厂里时感觉他的环境并不像安宁市里一样，昆钢的环境与之前参观的云铝比起来差远了，绿化面积少，到处都是灰尘和机器隆隆的轰鸣声，而且有一条小河内全是污水。在参观转炉炼钢厂时，还出机械故障，有一个工人师傅在那里焦急的叫道：“赶紧走”。当时把我们都吓了一跳，但后面却是虚惊一场，让我们感觉在里面工作还是挺危险的。对此，我的建议是希望加大环境的保护，应该严格控制排放量，减少污染。在没有利用的地方多种树，美化环境，提高空气质量。另外，应该多注意细节，按时值班，防止因麻痹而导致的意外事故，从而造成生命财产的安全。还有要求工人严格遵守规则制度，因为炼钢厂区内到处是高炉煤气，是禁止吸烟的，但我们还是看到有工人吸烟。最后，现在的钢铁行业不景气，希望公司研发新技术，降低成本和能耗，进行高效生产，从而更多的盈利。当然也希望贵公司多来我们学校招聘毕业生。

三、云南铜业股份有限公司

（1）实习内容介绍 ：

1、工程师进行安全培训和对公司进行介绍

2、参观熔炼分厂

3、参观精练分厂

4、参观电解分厂

5、参观电工用圆铜线加工厂（2）基本情况

公司前身为云南冶炼厂，成立于 1958 年，1998 年改制为股份制上市公司，更名为“云南铜业股份有限公司”中国改革发展的浪潮和世界铜工业技术的进步，推动着公司实现了跨越式发展。公司生产高纯阴极铜、电工用铜线坏、工业硫酸、金锭、银锭、电工用圆铜线、硫酸铜等主产品，并能综合回收金、银、铝、铋、铂、钯等多种有色金属。其 主产品“铁峰牌”高纯阴极铜，在上海金属交易所和伦敦金属交易所注册，并荣获“中国品牌产品”称号。现在公司坚持科学发展观，以科学技术进步为先导，大力开展综合利用和循环经济，加强环境保护, 实现企业与社会和生态的协调，致力于创建国内一流、国际闻名的现代化企业，竭诚为用户提供世界一流的产品和服务，并期望与海内外客商和社会各界形成可持续发展的伙伴关系，结成“和谐发展，互利多赢”的命运共同体。并凭借“有色金属王国”的天时地利，其悠久的历史、先进的技术、科学的管理、优质的产品、热忱的服务和不懈的追求，使之在中国铜工业中占有重要地位，成为中国最著名、最有影响力、最具竞争力的铜冶炼企业之一。其年生产高纯阴极铜56万吨、金锭6吨，银300吨、电工用圆铜线4万吨。

（3）原材料及辅助材料

炼铜原料主要是经过浮选之后的硫化矿，即铜精矿，其来源有国产的也有从国外进口的。

（4）生产工艺和技术指标

造锍熔炼

利用铜对硫的亲和力大于铁和一些杂质金属，而铁对氧的亲和力大于铜的特性，在高温及控制氧化气氛条件下，使铁等杂质金属逐步氧化后进入炉渣或烟尘而被除去，而金属铜则富集在各种中间产物中，得到提纯。即将硫化精矿、部分氧化物焙沙、返料和适量的溶剂等炉料从艾萨炉顶部加入高温（1200度）的艾萨炉内进行熔炼，得到熔锍（品位为50%-56%）和炉渣。其主要反应如下：8页

铜锍吹炼

将造锍熔炼得到的熔锍分批装入转炉内，利用硫化亚铁比硫化亚铜易于氧化的特点，在卧式转炉中，往熔融的冰铜中鼓入空气，使硫化亚铁氧化成氧化亚铁,并与加入的石英熔剂造渣除去,同时部分脱除其他杂质，而后继续鼓风，使硫化亚铜中的硫氧化进入烟气，得到含铜98、5％的粗铜，贵金属也进入粗铜中。

冰铜吹炼分为两个周期：第一个周期为造渣期,将FeS氧化成FeO，造渣除去,得到白冰铜(Cu2S)。主要反应是： 2FeS＋3O2─→2FeO＋2SO2 2FeO＋SiO2─→2FeO·SiO2

第二周期为造铜期，继续向硫化亚铜熔体鼓风，进一步氧化脱除残存的硫，得到金属铜，即粗铜，主要反应是： 2Cu2S＋3O2─→2Cu2O＋2SO2 Cu2S＋2Cu2O─→6Cu＋SO2 冰铜吹炼是放热反应,可自热进行,通常还须加入部分冷料吸收其过剩热量。吹炼后的炉渣含铜较高，一般为2～5％，返回熔炼炉或以选矿等方法处理。吹炼烟气含SO2浓度较高,一般为8～12％,可以制硫酸。粗铜火法精炼

火法精炼利用某些杂质对氧的亲和力大于铜，而其氧化物又不熔于铜液等性质，首先向铜液中鼓如空气，使杂质氧化而被除去。然后在铜液中加入还原剂除氧，最后得到符合电解生产的阳极铜板。1.氧化过程主要反应有46页 4Cu+O2=2Cu2O Me为铜中的杂质金属 Cu2O+Me=2Cu+MeO CuS+2Cu2O=6Cu+SO2 2.还原过程

还原过程主要是还原Cu2O，用重油、天然气、液化石油气和丙烷等作还原剂，我国工厂多用重油。并依靠重油分解产出的H2、CO等使Cu2O还原，反应为： Cu2O+H2=2Cu+H2O Cu2O+CO=2Cu+H2O Cu2O+C=2Cu+CO 4Cu2O+CH4=8Cu+CO2+2H2O 电解精炼

以火法精炼的铜为阳极（含铜99、1%），以电解铜片为阴极，在含硫酸铜的酸性溶液中进行电解，通过为期8-10天的电解，可产出含铜99.95％以上的铜。其阳极从265kg变到75kg,阴极从6kg变到100kg。而金、银、硒、碲等金属则富集在阳极泥中，送往稀贵分厂进行提纯冶炼，得到金锭和银锭。电解液一般含铜40～50克/升，温度58～62℃,槽电压0.2～0.3伏,电流密度200～300安/米2,电流效率95～97％,残极率约为15～20％,每吨电铜耗直流电 300千瓦时。

电解过程中，大部分铁、镍、锌和一部分砷、锑等进入溶液，使电解液中的杂质逐渐积累，铜含量也不断增高，硫酸浓度则逐渐降低。因此，必须定期引出部分溶液进行净化，并补充一定量的硫酸。云铜的电解厂有两个，一个是传统的电解法，一个是新引进的艾萨电解法。其区别在于：艾萨电解法的阴极为钢板，铜将在钢板上析出，再通过剥离机将铜和钢板剥离。其次，艾萨电解法是全机械化的自操作，操作人员较传统电解法少，提高了生产效率和产量。

电解精炼铜的反应式 ：48页 阳极:Cu-2e-=Cu2+ 阴极:Cu2+ +2e-=Cu（5）主要生产设备：

熔炼分厂主要设备：艾萨炉等。

精练分厂主要设备：转炉、天车、铸胚槽等。电解分厂主要设备：电解池、剥离机等。

（6）主要产品：高纯阴极铜、工业硫酸、金锭、银锭、电工用圆铜线、硫酸铜等主产品;并能综合回收金、银、铝、铋、铂、钯等多种有色金属（7）行情

从全球精铜消费数据来看，全球铜消费增幅放缓。但其供应偏紧，铜矿供应偏紧主要是由于铜矿品味下降引起，并导致全球铜矿产能利用率下降使得铜矿供应紧张，产能利用率由2001年得94.7%降至2011年得79.2%，呈现出下降趋势。预计2012年全球铜需求约为2076.9万吨，同比增加为3.44%，2012年铜供给约为2067.6万吨，同比增速为4.9%。2012年供给缺口为9.3万吨，较2011年大幅度减少。基于以上分析，2012年上半年欧债危机将主导市场，危机的发展以及救助措施的推出将不断交替，这将加大市场的波动，也是铜市最大的风险。上半年因为欧债的偿还集中到期且规模较大，这将不断被市场炒作，并将对铜产生压力，铜价下行风险较大；下半年，随着欧债问题因债务到期规模的减小和救助措施的不断推出，危机缓和的可能性较大，铜价则可能进入振荡上升期。同时，随着欧债危机的缓和，基本面对铜市的影响将逐渐反映出来。

（8）看法及建议

参观了云铜之后，觉得该企业的效益还是很好的，可能是由于云铜有生产金和银的原因。还有这里的工人都很热情，给我们强调的最多的还是安全问题。最开始去的是熔炼分厂，可能是我们第一次去的原因，那里有一股强烈的刺激性气味，让我们有点难受，加上那天下了点雨，地上感觉有点脏，工厂环境一般，艾萨炉内的环境也是不太好，到处是灰尘，但自动化程度还是很高的。我们以为整个厂的环境都是这样，可后面去参观的电解分厂和加工厂的环境很好，全机械化，偌大的厂房只有几个工作人员，让我们大开眼界。我的建议是应加强环境的保护和绿化建设，毕竟会产出很多的SO2烟气，应防止烟气的泄漏，以防产出酸雨。还有就是研发或引进部分新技术，以降低成本和能耗，更安全、高效的生产。

四、实习总结

冶金工程和环境保护 篇6

【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。

冶金反应工程学论文 篇7

《中国有色冶金》是美国化学文摘社收录期刊,全国首届《中国学术期刊(光盘版)检索与评价数据规范》(国家新闻出版署)执行优秀奖期刊,有色金属工业局表扬期刊,中华期刊网全文收入期刊,科技论文统计源期刊,《中国知识资源库·科技精品期刊库》收录期刊。

《中国有色冶金》国内外公开发行,国际刊号:ISSN1672-6103,国内刊号:CN11-5066/TF。大16开,双月刊,常年办理征订业务,每期18元/份,全年108元/份(含邮费)。

《中国矿山工程》(原《有色矿山》)系国家科委批准向国内外公开发行的刊物,是实用性很强的矿山工程类综合性期刊,其内容与矿山生产、设备应用情况紧密相连,本刊主要报道国内外矿山建设生产和科研成果,介绍国内外矿山采用的新技术、新工艺、新材料、新设备和加强科学管理、提高经济效益、降低能耗等经验,在各有色矿山、黑色矿山、黄金矿山、煤矿及其他企业本刊物有很大的影响。

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冶金反应工程学论文 篇8

关键词 青年教师；实践能力；冶金工程

中图分类号：G645 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）22-0034-02

1 前言

随着我国经济的快速发展，高等教育事业也在不断进步和创新。从高等教育视野来看，高等教育的主要发展方向开始侧重于素质教育和能力培养，如何有效地培育训练学生的实践创新能力已然成为我国高校发展改革的重要课题。缺乏实践能力的教师必然无法培养出具有实践能力的学生。以内蒙古工业大学为例，该校冶金工程专业的培养目标是“教育培养具有较强的实践能力与创新精神的高级应用型人才”[1]，这与该校基于“完全学分制”的人才培养目标相符。

随着近年来高校教师队伍的不断壮大，更多的青年教师加入到该队伍中来并逐步成为中坚力量。据2008年中国教育统计年鉴资料显示，全国高校40岁以下青年教师人数超过普通高校教师总数的66.7%[2]。因此，必须构建一个适宜冶金工程青年教师实践能力培养的机制，以保障人才培养的顺利开展与实施。

2 青年教师实践能力现状及分析

青年教师无法将实践能力与专业发展相结合 部分冶金工程专业青年教师在刚踏入工作岗位时，因其无法看清该专业的发展机遇与潜力，再加之身负教学、科研等多项职责，并无过多精力投身于工程实践，常导致实践能力与专业发展的割裂。青年教师具备思想活跃、积极肯干等优势，应该利用优势，引导其将实践能力与专业发展相结合，在工作与实践中实现专业发展的目标。

青年教师工程实践能力匮乏 目前，我国多数工科高校教师队伍的实践能力已經和培养工程技术人才的需要相脱节。高校专业工程技术人才的培养标准普遍较高，实施培养目标的主体即为专业教师，而青年教师恰占据了专业教师队伍的半壁江山。没有长期实践生产经验的青年教师， 即使具备较高的学术理论水平，也难以做到联系工程实践问题有效地开展实践教学环节[3]。同时，部分工科高校的人才甄选机制也存在“科研倾斜”的问题，这在一定程度上阻碍了具备工程实践背景教师的选拔工作，进一步加剧了青年教师工程实践能力匮乏的程度。

实践教学环节参与度较低 冶金工程专业的实践教学环节较多，主要包括社会实践、专业课程实验、课程设计及毕业设计、生产和毕业实习这四个部分：

1）社会实践部分，青年教师基本不参与其中；

2）专业课程实验部分，青年教师易忽略实验理论与现代化冶炼工艺的结合；

3）课程设计及毕业设计部分，青年教师设计题目数量略显不足，无法保证设计题目的工程实践性；

4）生产和毕业实习部分，青年教师仅起到管理与组织的作用，亲自参与实践的机会并不多。

因此，青年教师在实践教学环节的参与程度远远不够。

3 构建青年教师实践能力培养机制的方法

实现“模块化”培养模式 基于我国大多数工科高校冶金工程专业采用的人才培养方案，结合不同地方高校冶金工程专业的具体情况，构建青年教师实践能力培养的“模块化”培养模式，构成一个动态体系。图1为青年教师实践能力模块化培养模式。

如图1所示，依据冶金工程专业实际培养方案，将青年教师实践能力培养模式分为三大模块：专业课程实验模块、课程设计及毕业设计模块、生产实习及毕业实习模块。其中，每一模块又分为钢铁冶金和有色金属冶金两个子模块；钢铁冶金子模块包含火法冶金工艺和钢铁材料的冶炼及轧制两个分子模块，有色金属冶金子模块也包含湿法冶金工艺和有色金属的提取及回收两个分子模块。两个子模块间相互联系，并对其相关联的分子模块做相应的完善和补充。

青年教师先接受工程应用型[4]课程实验模块的培训，并辅以理论教学基础；再进行课程设计和毕业设计工作，以设计的形式完成实践教育；最后进行实习实践[5]，最终形成一个分层次、模块化的培养模式。该模式能够顺利开展培育方案的制订与实施，既可以有效保障青年教师的发展，也能够促进学生和教师共同成长。

实施“关联式”培育方法 为针对性地解决工科院校青年教师实践能力缺失的问题，高校可采取“社会—

企业—高校”的关联式培训模式，社会相关部门做好教师工程实践能力培育的宣传、组织工作，具体执行由相关冶金企业及各高校协作完成，搭建理论与实践紧密联系的平台，使青年教师能够合理利用校企平台，以补充缺失的工程实践背景。最终使这三个关联项构成一个完善的体系，该体系能够体现青年教师培养的长效性和实效性，达到提高青年教师实践能力的迫切要求。

建立“考核化”培养制度 针对青年教师日益缺失的实践能力，可以将日常科研、教学能力的考核方法加以改进，并引入实践能力的考核制度，以完善青年教师的培训体系。首先，在岗前培训中实行实践时间的考核，要求满足一定量的企业实践时间，以拓宽工程研究视野；其次，在日常教学工作中引入“网络炼钢”“模拟炼钢”等实践经验的考核，强调考核的常态化；最后，科学评定考核结果，辅以一定的奖励政策，激发青年教师的积极性与创造性，建立起长效的培养制度。

4 结语

在工科高校发展规划目标中，青年教师实践能力的培养处在很重要的位置。构建符合专业规律的实践能力培养机制，可以切实提高青年教师实践能力，是教育教学改革的重要成果，也是实现工科院校快速发展的必由之路。■

参考文献

[1]佘元冠，杜立辉，盛晓娟.对我国冶金工程专业人才培养现状的调查与思考[J].中国冶金教育，2008（6）：9-12.

[2]韩进.中国教育统计年鉴2008[M].北京：人民教育出版社，2009.

[3]杨艳华.冶金工程专业青年教师工程实践能力的培养[J].中国冶金教育，2011（5）：88-89.

[4]白海龙，翟大成，胡翠.冶金类实验教学改革探索[J].实验科学与技术，2009，7（3）：85-88.