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出版者:冶金工业出版社

作者:黄兴无

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-02-01

价格:25.0

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isbn号码:9787502412371

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• 冶金原理
• 有色冶金
• 金属材料
• 材料科学
• 冶金工程
• 金属物理化学
• 金属热处理
• 铸造
• 粉末冶金
• 金属材料工程

《金属炼制之道》 引言 自人类文明伊始，金属便以其独特的物质属性，深刻地影响了社会的进步与发展。从原始社会粗糙的石器时代迈向辉煌的青铜时代、铁器时代，再到如今的合金时代，金属的发现、提炼与运用，几乎贯穿了人类文明的全部历程。本书《金属炼制之道》旨在为读者揭示这一漫长而精彩的旅程，探究金属从自然矿石中诞生的奥秘，以及人类如何凭借智慧与技艺，将其转化为支撑我们现代生活的物质基石。 我们理解，对于任何深入探索某一领域知识的读者而言，能够全面掌握其理论基础、工艺流程、设备原理以及发展趋势至关重要。因此，本书将力求以严谨的科学态度，配合丰富的实例，深入浅出地阐述金属炼制的各个环节，确保读者在阅读过程中，不仅能够建立起清晰的知识框架，更能体会到这一古老而又充满活力的学科所蕴含的无穷魅力。 第一章：金属之源——矿石与元素 地球，作为我们赖以生存的星球，蕴藏着丰富的元素宝藏，其中许多元素以金属的形式存在于地壳之中。本章将带领读者走进金属的“前世今生”，深入了解那些构成金属世界的基石——金属元素。我们将从宇宙大爆炸和恒星演化的宏观视角出发，简要追溯金属元素的起源。 接着，我们将聚焦于地球上的金属矿产。这包括对地壳中主要金属元素的丰度分布进行概述，介绍不同金属元素在地质形成过程中如何富集，从而形成可供开采的矿床。我们将详细讲解金属矿石的分类，例如氧化矿、硫化物矿、碳酸盐矿、硅酸盐矿等，并分析不同矿石的化学成分特点，这为后续的提炼过程奠定基础。 本章还将探讨一些关键的金属元素，如铁、铜、铝、锌、铅、镍、镁、钛、金、银等，分析它们在自然界中的赋存状态，以及它们为何会在人类文明史上扮演如此重要的角色。我们会提及一些具有代表性的矿石，例如赤铁矿、黄铁矿、铝土矿、闪锌矿、方铅矿、辉镍矿、金红石等，并介绍它们的主要矿物成分和物理化学性质。理解矿石的特性，是掌握金属炼制过程的第一步，也是至关重要的一步。 第二章：破茧成蝶——金属的提取 从自然界的矿石中分离出纯净的金属，是金属炼制的核心环节，也是最具挑战性的过程之一。本章将系统阐述金属提取的基本原理与主要方法。我们将首先介绍物质分离的宏观概念，然后将其应用于金属矿石的处理。 我们将重点讲解湿法冶金与火法冶金两大类提取方法。 火法冶金： 这是应用最广泛、历史最悠久的金属提取技术。本章将详细介绍火法冶金的各个主要工艺，包括： 焙烧： 讲解焙烧的目的，如氧化、脱硫、脱氯、脱水等，以及不同焙烧方法（如烧结、煅烧、流化床焙烧）的原理和适用范围。以氧化硫化矿为例，阐述焙烧过程中发生的化学反应。 熔炼： 这是火法冶金的核心步骤。我们将深入剖析熔炼的原理，即利用高温和还原剂将金属氧化物还原为金属。详细介绍不同类型的熔炼炉，如高炉、平炉、转炉、电弧炉、感应炉等，并分析它们的结构特点、工作原理、热源以及在不同金属生产中的应用。以钢铁生产中的高炉炼铁为例，详细讲解铁矿石在还原剂（焦炭、一氧化碳）作用下的还原过程，以及渣的形成与排除。 精炼： 经过初级熔炼得到的金属往往含有杂质，需要通过精炼来提高纯度。本章将介绍常见的精炼方法，如吹炼（转炉炼钢）、电解精炼（如铜的电解精炼）、蒸馏精炼（如锌的蒸馏）、真空精炼等，并分析其各自的优缺点。 湿法冶金： 这种方法利用化学溶液对金属化合物进行溶解、分离和还原，尤其适用于处理低品位矿石或复杂矿石。本章将详述湿法冶金的主要工艺： 浸出： 讲解浸出剂的选择（如酸、碱、络合剂），以及浸出过程中发生的化学反应。以浸出铝土矿为例，说明其与苛性钠的反应。 固液分离： 介绍沉淀、过滤、离心等固液分离技术在湿法冶金中的应用。 溶液净化： 讲解溶剂萃取、离子交换、沉淀等方法用于去除溶液中的杂质。 金属回收： 重点介绍两种主要的金属回收方式： 电积： 讲解电化学原理，以及如何通过电解槽将金属离子还原析出。以铜的电积为例，分析其工艺流程。 置换： 介绍利用电化学电位差，用一种金属置换另一种金属离子的方法。 本章将通过图文并茂的方式，清晰展示各种金属提取工艺的流程图，并辅以大量的化学反应方程式，帮助读者理解金属从矿石中“脱胎换骨”的每一个关键步骤。 第三章：塑造新生——金属的加工与成型 从熔炉中诞生的金属，往往需要经过一系列加工与成型过程，才能成为具有实用价值的最终产品。本章将聚焦于金属的形变加工与连接技术。 金属的变形加工： 这是改变金属外形和内部结构，赋予其特定机械性能的重要手段。我们将详细介绍： 压力加工： 轧制： 讲解冷轧与热轧的区别，以及板材、型材、管材等各种轧制产品的生产过程。 锻造： 介绍自由锻、模锻等工艺，以及其在制造高强度零部件中的应用。 挤压： 讲解金属棒材、管材、复杂截面型材的挤压成型过程。 冲压： 介绍利用模具在压力下使金属板材发生塑性变形的工艺，如冲裁、弯曲、拉深等。 其他变形加工： 简要介绍拉拔、旋压等工艺。 热处理： 解释热处理对金属性能的影响，包括退火、正火、淬火、回火等基本热处理工艺的原理、目的和应用，以及不同热处理方法的选择依据。 金属的连接技术： 将金属构件连接成整体是工程应用中不可或缺的环节。本章将详细阐述： 焊接： 熔焊： 重点介绍电弧焊（手工电弧焊、埋弧焊、氩弧焊、CO2保护焊等）、气焊等原理和应用。 压力焊： 介绍电阻焊（点焊、缝焊）、摩擦焊、超声波焊等。 钎焊： 讲解软钎焊与硬钎焊的区别与应用。 铆接： 介绍冷铆、热铆等。 机械连接： 螺栓连接、销连接等。 本章将通过插图和实例，清晰地展示各种金属加工与成型技术的操作过程，以及它们如何赋予金属以各种优美的形态和卓越的性能。 第四章：金属的性能与应用 理解金属的内在属性，并将其巧妙地应用于不同领域，是金属炼制技术价值实现的最终体现。本章将深入探讨金属的物理、化学及机械性能，并结合实际应用案例，展示金属在现代社会中的广泛作用。 金属的物理性能： 导电性与导热性： 分析金属优异导电导热的原因，以及在电力、热交换器等领域的应用。 密度与比重： 讨论轻质金属（如铝、镁、钛）与重质金属（如铁、铜）在不同领域（航空航天、汽车、建筑）的应用考量。 熔点与沸点： 介绍高熔点金属（如钨）在高温环境下的应用，以及低熔点金属（如焊料）的特点。 磁性： 区分铁磁性、顺磁性、抗磁性材料，并介绍磁性材料在电机、传感器等领域的应用。 金属的化学性能： 抗腐蚀性： 探讨金属的氧化还原反应，介绍不锈钢、铝合金等耐腐蚀材料的原理，以及在海洋工程、化工设备中的应用。 反应活性： 讨论金属的电化学活性，以及在电池、催化剂等领域的应用。 金属的机械性能： 强度与硬度： 解释拉伸强度、屈服强度、硬度等概念，以及高强度合金在结构件中的应用。 塑性与韧性： 讨论金属的延展性与抗冲击能力，以及在制造线材、厚板等方面的要求。 疲劳强度与蠕变： 介绍金属在循环载荷与高温下的长期稳定性，以及在航空发动机、桥梁等关键部件中的重要性。 金属合金： 合金的定义与分类： 讲解固溶体、化合物等合金的微观结构。 合金的强化机制： 介绍固溶强化、沉淀强化、晶界强化等。 重要合金及其应用： 详细介绍钢铁（碳钢、不锈钢、合金钢）、铜合金（黄铜、青铜）、铝合金、钛合金、镍基高温合金等，并结合具体产品，说明它们之所以被选用，是因为其独特的性能组合。例如，解释不锈钢的耐腐蚀性源于铬的形成氧化膜；解释铝合金的轻质高强使其成为航空材料的首选。 本章将通过大量实例，将抽象的性能指标与现实世界的具体产品联系起来，让读者深刻理解金属的“能力”是如何转化为我们生活中随处可见的“价值”的。 第五章：未来展望——绿色冶金与智能制造 金属炼制行业，作为基础工业的重要组成部分，也面临着日益严峻的资源、环境与能源挑战。本章将聚焦于行业的发展趋势，探讨绿色冶金与智能制造的未来方向。 绿色冶金： 资源的高效利用： 介绍循环经济理念在金属行业的应用，包括废旧金属的回收与再利用（二次冶金），以及提高矿石品位、降低消耗的先进技术。 节能减排： 探讨低能耗冶炼技术，如常温浸出、生物冶金等，以及污染物（SO2、CO2、粉尘）的治理与回收技术。 清洁能源的应用： 介绍利用风能、太阳能等可再生能源为冶金过程供能的可能性。 环境友好型材料： 探讨开发可生物降解金属材料，或减少有害元素添加的替代技术。 智能制造与数字化转型： 自动化与智能化： 介绍机器人技术、物联网（IoT）、大数据分析在冶金生产中的应用，实现生产过程的实时监控、优化与预测。 人工智能（AI）与机器学习： 探讨AI在辅助工艺参数优化、故障诊断、质量控制等方面的潜力。 数字孪生技术： 讲解如何构建虚拟冶金工厂，以模拟和优化实际生产。 新材料的研发与应用： 介绍高性能合金、形状记忆合金、超材料等前沿金属材料的最新进展，以及它们在新能源、生物医药、尖端科技等领域的潜在应用。 本章将鼓励读者思考，未来的金属炼制行业将如何在满足社会需求的同时，实现经济效益、环境效益和社会效益的和谐统一，展现出科技进步为人类文明带来的无限可能。 结语 《金属炼制之道》一路走来，我们从微观的元素构成，到宏观的工业流程，再到未来的发展蓝图，力求为读者呈现一幅全面而深刻的金属炼制画卷。金属，作为人类文明的“硬通货”，其发展史与人类社会的发展史紧密相连，密不可分。希望本书能够激发读者对这一领域的兴趣，理解金属科学与工程的博大精深，并为行业的进步与创新贡献力量。金属的世界，既古老又年轻，蕴藏着无穷的潜力，等待着我们去探索与发现。

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这本书最让我感到惊喜的是其对“过程控制与优化”这一实用性环节的关注。很多理论书籍在讲解完基本原理后，就草草收尾，留下读者在实际操作中两眼一抹黑。但《有色冶金原理》在这方面做得非常出色，它专门设置了关于自动化监控、在线分析技术在冶金过程中的应用章节。这些内容紧密结合了现代工业生产的需求，比如如何利用传感器数据建立预测模型来实时调整炉温或电流密度，以维持最佳的产出率和能耗比。书中还穿插了一些经典的工业案例分析，虽然细节被抽象化处理，但其解决问题的思路和逻辑框架是完全可以迁移到我们日常工作中遇到的复杂突发事件中的。这种理论与实践的无缝对接，使得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本资深工程师的经验总结汇编，读起来让人觉得脚踏实地，学有所用，而不是停留在空中楼阁般的抽象概念里。

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我是在准备一个关于新型合金材料的研发项目时接触到这本书的，坦白说，我对有色金属的复杂冶金过程一直有些理论上的盲区，尤其是在高温热力学和电化学还原方面，总感觉抓不住核心脉络。这本书的内容组织结构非常严谨，它似乎不是简单地堆砌知识点，而是构建了一个清晰的知识框架。开篇就从基础的晶体结构和相图入手，逐步深入到各种金属的提炼、精炼过程，最后才到合金化和性能控制。这种由浅入深、层层递进的编排方式，极大地帮助我理清了思路。我特别欣赏其中对不同冶金方法的比较分析部分，它并没有仅仅罗列出流程，而是深入剖析了每种方法的优缺点、经济性和环境影响。这种多维度的分析，让我不再是孤立地看待某个工艺步骤，而是能从整个生产链的角度去思考问题，这对指导我们实验路线的选择至关重要，使得原本觉得模糊不清的工艺瓶颈，一下子变得清晰可辨，仿佛有一束光照亮了前方的道路。

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我是在一个跨学科交流研讨会上被推荐阅读这本书的，当时我主要关注的是材料的表面改性，但对基础的金属提取过程了解不够深入，这限制了我对后续改性效果的预测能力。这本书在讲解金属的纯化技术时，花费了相当大的篇幅来讨论杂质元素在不同温度和气氛下的行为模式。我发现，许多我们通常认为的“常见问题”，比如特定杂质的残留或析出，在这本书里都有非常详尽的机理分析。它不仅仅告诉你“要去除某某元素”，更重要的是解释了“为什么这个元素会以这种形式存在，以及在什么条件下最容易被去除”。这种深入到原子和分子层面的解释，构建了一个坚实的理论基础，让我能更有效地设计出更具针对性的预处理步骤。可以说，它为我提供了一个从底层逻辑上理解材料特性的新视角，极大地拓宽了我对材料科学整体图景的认知范围。

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这本书的装帧设计很有意思，封面的设计选用了比较沉稳的深蓝色调，配上简洁有力的金属纹理图案，让人一眼就能感受到它是一本专业性很强的技术书籍。内页的纸张质量也相当不错，那种微哑光的质感，读起来眼睛不容易疲劳，即便是长时间盯着复杂的图表和公式看，舒适度也保持得很好。更值得一提的是排版，无论是文字间的行距、字号的选用，还是插图和表格的布局，都经过了精心设计，逻辑清晰，阅读起来非常顺畅。例如，一些关键概念的定义部分，会用粗体或不同的背景色块突出显示，使得我们这些初学者在快速浏览时也能抓住重点。这种对细节的关注，体现了编者对读者体验的重视，也让这本书在众多专业教材中显得格外精致和专业。我记得有一次在图书馆里翻阅它，光是翻阅的触感和视觉体验就让人心情愉悦，觉得这是一本值得收藏和反复研读的工具书，而不是那种让人望而却步的晦涩文献。

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这本书的语言风格是那种老派的、极其精确的学术风格，几乎每一个句子都像经过了严密的数学推导一样，没有一丝多余的形容词或情感色彩。对于初次接触这领域的人来说，这可能一开始会构成一定的阅读障碍，因为它要求读者必须保持高度集中的注意力。然而，一旦你适应了这种节奏，你就会发现这种精确性带来的巨大好处——它杜绝了任何歧义和误解。我注意到书里引用了大量的经典文献和实验数据来支撑每一个论点，图表的数据点标注得非常清晰，配以详尽的注释，这使得我们可以轻易地追溯到理论的原始出处，极大地增加了内容的可靠性和说服力。特别是关于复杂氧化还原平衡的章节，作者用极其克制但有力的文字，将那些在实际生产中难以控制的反应机理描述得淋漓尽致，让人感受到背后蕴含的深厚学术功底和对实践的深刻理解。

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