教学大纲英文名称：Principleof Metallurgy课程编号：208403课程类型：专业基础课学时：80学分：5适应对象：治金工程专业学生先修课程：物理化学使用教材及参考书：教材：赵俊学等编，冶金原理，西北工业大学出版社，2002参考书：1傅崇说编，有色冶金原理，冶金工业出版社，19972黄希祜编，钢铁冶金原理，冶金工业出版社，19983梁连科等编著，冶金热力学与动力学，东北工学院出版社，19891.课程的性质和任务《冶金原理》是冶金工程专业的主要专业基础课程之一，是学生经《物理化学》课程学习之后，进一步向冶治金应用方面的理论的延伸，是冶金工艺课程的基础，在冶金工程专业整个课程的学习中具有承上启下的作用，因而在原钢铁治金和有色冶金专业，均将其列为学位课程并在两个专业的研究生学习阶段，仍然要继续加强。通过对本课程的学习，可使学生学习和掌握治金工程领域的基本概念、工艺原理等，并培养学生利用物理化学的基本原理，分析和解决冶治金过程理论和实际问题的能力，为下一步《冶金学》、《冶金工厂设计原理》和其它专业课程的学习，打下良好的基础。2.教学内容及要求2.1教学内容简介新的治金工程专业是在原钢铁冶金和有色冶金专业的基础上，合并组建的。考虑到高等教育宽口径的培养模式，应使冶金工程专业的学生能更好地适应不同的冶金企业的需求，本课程在内容设置上应覆盖原两个专业的原理课主要内容。因此，专门编写了《冶金原理》一书。编写过程中参考了原冶治金工业部有色冶治金专业和钢铁冶金专业冶金原理统编教材的内容和要求。在内容编排上，按照冶金方法，分别按火法冶金、湿法冶金和电治金进行归类。考虑到和基础课《物理化学》的有机结合，在教材中增加了物理化学基础部分，这样，本课程的内容将由三个部分组成：第一篇为物理化学基础，简要地介绍和归纳物理化学的基本概念和定律，并将相图基础和冶金动力学基础等安排在这一篇：第二篇为火法冶金，介绍火法冶金过程的物理化学及其基本原理。因冶金工程的研究已涉及金属的凝固和控制，本部分增加了金属凝固的相关内容：第三篇为湿法冶金，介绍湿法冶金的物理化学及基本原理。对电冶金部分，只介绍电解，不涉及电热法冶金问题（火法治金基本原理已基本涵盖了其原理的内容），因这部分内容相对较少，水溶液电解和熔盐电解分别归并到湿法和火法中，所以未单独成篇。为便于学生学习，每一章后均安排了部分思考题，供学生练习。配套教材：《提取冶金学》和《冶金专用设备及工艺设计》（正在编写之中）。以此三部教材为核心，外加多门专业选修课程，构成冶金工程专业教学的内容结构。2.2教学内容和要求第一篇冶金物理化学基础第一章冶金热力学基础
教学大纲 英文名称：Principle of Metallurgy 课程编号：208403 课程类型：专业基础课 学 时：80 学分：5 适应对象：冶金工程专业学生 先修课程：物理化学 使用教材及参考书： 教材： 赵俊学等编，冶金原理，西北工业大学出版社，2002 参考书： 1 傅崇说编，有色冶金原理，冶金工业出版社，1997 2 黄希祜编，钢铁冶金原理，冶金工业出版社，1998 3 梁连科等编著，冶金热力学与动力学，东北工学院出版社，1989 1．课程的性质和任务 《冶金原理》是冶金工程专业的主要专业基础课程之一，是学生经《物理化学》课程学习之后，进一步向 冶金应用方面的理论的延伸，是冶金工艺课程的基础，在冶金工程专业整个课程的学习中具有承上启下的作用， 因而在原钢铁冶金和有色冶金专业，均将其列为学位课程并在两个专业的研究生学习阶段，仍然要继续加强。 通过对本课程的学习，可使学生学习和掌握冶金工程领域的基本概念、工艺原理等，并培养学生利用物 理化学的基本原理，分析和解决冶金过程理论和实际问题的能力，为下一步《冶金学》、《冶金工厂设计原理》 和其它专业课程的学习，打下良好的基础。 2．教学内容及要求 2．1 教学内容简介 新的冶金工程专业是在原钢铁冶金和有色冶金专业的基础上，合并组建的。考虑到高等教育宽口径的培养模 式，应使冶金工程专业的学生能更好地适应不同的冶金企业的需求，本课程在内容设置上应覆盖原两个专业的原 理课主要内容。因此，专门编写了《冶金原理》一书。编写过程中参考了原冶金工业部有色冶金专业和钢铁冶金 专业冶金原理统编教材的内容和要求。在内容编排上，按照冶金方法，分别按火法冶金、湿法冶金和电冶金进行 归类。考虑到和基础课《物理化学》的有机结合，在教材中增加了物理化学基础部分，这样，本课程的内容将由 三个部分组成：第一篇为物理化学基础，简要地介绍和归纳物理化学的基本概念和定律，并将相图基础和冶金动 力学基础等安排在这一篇；第二篇为火法冶金，介绍火法冶金过程的物理化学及其基本原理。因冶金工程的研究 已涉及金属的凝固和控制，本部分增加了金属凝固的相关内容；第三篇为湿法冶金，介绍湿法冶金的物理化学及 基本原理。对电冶金部分，只介绍电解，不涉及电热法冶金问题（火法冶金基本原理已基本涵盖了其原理的内 容），因这部分内容相对较少，水溶液电解和熔盐电解分别归并到湿法和火法中，所以未单独成篇。 为便于学生学习，每一章后均安排了部分思考题，供学生练习。 配套教材：《提取冶金学》和《冶金专用设备及工艺设计》（正在编写之中）。以此三部教材为核心，外加 多门专业选修课程，构成冶金工程专业教学的内容结构。 2．2 教学内容和要求 第一篇 冶金物理化学基础 第一章 冶金热力学基础
【教学内容】热力学基本概念：能量守恒一热力学第一定律：热力学第二定律：化学平衡：溶液表面现象及其热力学；电化学现象及其热力学。【教学要求】了解状态函数、内能、功和热、热容、恰和化合物标准生成恰、摘、自由能、标准自由能和化合物标准生成自由能、化合物分解压和分解温度、平衡常数、活度、电极电动势等概念：了解各热力学参数及热力学函数之间的相互关系：熟练掌握过程变和吉布斯自由能变化的计算：熟练利用化学反应等温式进行反应方问和限度的判定和计算；了解表面现象、电化学现象的热力学实质。【教学重点和难点】活度；化学反应等温式及其应用第二章相图基础【教学内容】相律初步；二元相图：三元相图有关表示方法和规则；简单的三元共晶型相图；生成异分熔点化合物的三元相图：生成三元化合物和同分熔点化合物的三元相图；治金领域应用的典型相图简介。【教学要求】了解相律的内涵；了解二元相图、三元相图有关表示方法和规则，能够根据相关规则读懂相图；了解同分熔点化合物和异分熔点化合物的概念。【教学重点和难点】相律及三元相图读法。第三章冶金反应动力学基础【教学内容】化学反应动力学基础；治金反应动力学基础；【教学要求】了解冶金反应限制性环节的概念；了解界面反应和吸附扩散理论基础和多相反应动力学的基本特征及分类：掌握气一固反应动力学、液一液反应动力学的动力学描述（未反应核模型和双膜理论）和改善措施。【教学重点和难点】治金反应限制性环节判定及应用第二篇火法治金原理第四章冶金熔体【教学内容】金属熔体的结构及物理化学性质；元素在金属熔体中的溶解和相互作用；冶金熔渣炉渣的来源、化学组成和作用；熔融炉渣的结构；熔融炉渣的物理化学性质；【教学要求】了解和掌握炉渣的物理化学性质参数，特别是炉渣的碱度、氧化性、稳定性等；了解容体物理化学性质的变化规律。【教学重点和难点】炉渣的碱度、氧化性、稳定性；组元活度的获取及应用第五章还原过程【教学内容】燃烧反应；气体还原剂对氧化物的还原；固体碳存在时氧化物的还原；金属热还原；选择性还原。【教学要求】了解还原的基本反应；了解还原反应的影响因素及改进反应的措施。【教学重点和难点】固体碳存在时氧化物的还原（典型的铁氧化物还原“叉”形曲线）；还原过程的热力学描述参数的选择：第六章氧化反应
【教学内容】热力学基本概念；能量守恒—热力学第一定律；热力学第二定律；化学平衡；溶液表面现象及 其热力学；电化学现象及其热力学。 【教学要求】了解状态函数、内能、功和热、热容、焓和化合物标准生成焓、熵、自由能、标准自由能和化 合物标准生成自由能、化合物分解压和分解温度、平衡常数、活度、电极电动势等概念；了解各热力学参数及热 力学函数之间的相互关系；熟练掌握过程焓变和吉布斯自由能变化的计算；熟练利用化学反应等温式进行反应方 向和限度的判定和计算；了解表面现象、电化学现象的热力学实质。 【教学重点和难点】活度；化学反应等温式及其应用。 第二章 相图基础 【教学内容】相律初步；二元相图；三元相图有关表示方法和规则；简单的三元共晶型相图；生成异分熔点 化合物的三元相图；生成三元化合物和同分熔点化合物的三元相图；冶金领域应用的典型相图简介。 【教学要求】了解相律的内涵；了解二元相图、三元相图有关表示方法和规则，能够根据相关规则读懂相 图；了解同分熔点化合物和异分熔点化合物的概念。 【教学重点和难点】相律及三元相图读法。 第三章 冶金反应动力学基础 【教学内容】化学反应动力学基础；冶金反应动力学基础； 【教学要求】了解冶金反应限制性环节的概念；了解界面反应和吸附扩散理论基础和多 相反应动力学的基本特征及分类；掌握气—固反应动力学、液—液反应动力学的动力学描述（未反应核模型和双 膜理论）和改善措施。 【教学重点和难点】冶金反应限制性环节判定及应用 第二篇 火法冶金原理 第四章 冶金熔体 【教学内容】金属熔体的结构及物理化学性质；元素在金属熔体中的溶解和相互作用；冶金熔渣炉渣的来 源、化学组成和作用；熔融炉渣的结构；熔融炉渣的物理化学性质； 【教学要求】了解和掌握炉渣的物理化学性质参数，特别是炉渣的碱度、氧化性、稳定性等；了解容体物理 化学性质的变化规律。 【教学重点和难点】炉渣的碱度、氧化性、稳定性；组元活度的获取及应用 第五章 还原过程 【教学内容】燃烧反应；气体还原剂对氧化物的还原；固体碳存在时氧化物的还原；金属热还原；选择性还 原。 【教学要求】了解还原的基本反应；了解还原反应的影响因素及改进反应的措施。 【教学重点和难点】固体碳存在时氧化物的还原（典型的铁氧化物还原“叉”形曲线）； 还原过程的热力学描述参数的选择； 第六章 氧化反应
【教学内容】铁的氧化和熔池传氧方式；脱碳反应；硅、锰的氧化反应；脱磷反应；脱硫反应；脱氧反应气体去除———脱气反应：选择性氧化———-奥氏体不锈钢去碳保铬问题。【教学要求】虽然教科书选择了炼钢过程，但具有普遍意义，要求同学能够举一反三。了解氧化过程的影响因素及氧化过程的选择控制。【教学重点和难点】脱碳反应；脱磷反应；脱硫反应；选择性氧化，第七章硫化物的冶金反应【教学内容】金属硫化物的热力学性质：硫化物焙烧过程热力学：硫酸化焙烧的动力学；硫化矿的造筑熔炼。【教学要求】了解氧化焙烧、硫酸化焙烧和的概念；了解硫化物冶金过程的五种基本反应；了解Me-0-S等温平衡图的绘制及其应用。【教学重点和难点】Me-0-S等温平衡图的绘制及其应用和造。第八章卤化治金【教学内容】氯化反应的热力学；氯化反应的动力学。【教学要求】了解卤化治金的基本类型和反应；了解卤化冶治金反应的影响因素和改善措施。【教学重点和难点】卤化冶金的基本反应及应用第九章粗金属的火法精炼（教学内容】粗金属的火法精炼的目的、方法和分类：熔析精炼：萃取精炼：区域精炼：金属的蒸留过程【教学要求】粗金属的火法精炼中氧化精炼、硫化精炼的基本原理已在前面各章中介绍，此处主要介绍熔析精炼、萃取精炼。【教学重点和难点】不同精炼方法的应用。第十章熔盐电解【教学内容】熔盐电解质的物理化学性质；熔盐中质点的迁移；电解的基本规律；熔盐电解过程的特殊现象。【教学要求】了解熔盐电解过程的基本概念，如理论分解电压和实际分解电压，超电压、电极极化等；了解极化曲线的意义：了解熔盐电解过程的基本反应、电解原理和应用：了解碳电极在电解过程的阳极效应：了解改进电解反应的措施。【教学重点和难点】电极反应；极化：能斯特方程。第十一章凝固理论基础和《金属学》内容重复，此章暂时不讲。第三篇 湿法治金原理第十二章物质在水溶液中的稳定性【教学内容】影响物质稳定性的主要因素：水的热力学稳定区；电位一pH图的绘制方法与分析；高温水溶液热力学和电位一pH图：
【教学内容】铁的氧化和熔池传氧方式；脱碳反应；硅、锰的氧化反应；脱磷反应；脱硫反应；脱氧反应； 气体去除-脱气反应；选择性氧化-奥氏体不锈钢去碳保铬问题。 【教学要求】虽然教科书选择了炼钢过程，但具有普遍意义，要求同学能够举一反三。了解氧化过程的影响 因素及氧化过程的选择控制。 【教学重点和难点】脱碳反应；脱磷反应；脱硫反应；选择性氧化。 第七章 硫化物的冶金反应 【教学内容】金属硫化物的热力学性质；硫化物焙烧过程热力学；硫酸化焙烧的动力学；硫化矿的造锍熔 炼。 【教学要求】了解氧化焙烧、硫酸化焙烧和锍的概念；了解硫化物冶金过程的五种基本反应；了解Me-O-S等 温平衡图的绘制及其应用。 【教学重点和难点】Me-O-S等温平衡图的绘制及其应用和造锍。 第八章 卤化冶金 【教学内容】氯化反应的热力学；氯化反应的动力学。 【教学要求】了解卤化冶金的基本类型和反应；了解卤化冶金反应的影响因素和改善措施。 【教学重点和难点】卤化冶金的基本反应及应用 第九章 粗金属的火法精炼 【教学内容】粗金属的火法精炼的目的、方法和分类；熔析精炼；萃取精炼；区域精炼；金属的蒸馏过程； 【教学要求】粗金属的火法精炼中氧化精炼、硫化精炼的基本原理已在前面各章中介绍，此处主要介绍熔析 精炼、萃取精炼。 【教学重点和难点】不同精炼方法的应用。 第十章 熔盐电解 【教学内容】熔盐电解质的物理化学性质；熔盐中质点的迁移；电解的基本规律；熔盐电解过程的特殊现 象。 【教学要求】了解熔盐电解过程的基本概念，如理论分解电压和实际分解电压，超电压、电极极化等；了解 极化曲线的意义；了解熔盐电解过程的基本反应、电解原理和应用；了解碳电极在电解过程的阳极效应；了解改 进电解反应的措施。 【教学重点和难点】电极反应；极化；能斯特方程。 第十一章 凝固理论基础 和《金属学》内容重复，此章暂时不讲。 第三篇 湿法冶金原理 第十二章 物质在水溶液中的稳定性 【教学内容】影响物质稳定性的主要因素；水的热力学稳定区；电位—pH图的绘制方法与分析；高温水溶液 热力学和电位—pH图；
【教学要求】了解浸出、净化和沉积在湿法治金中的应用：了解物质在水溶液中的稳定性及其影响因素：了解水的热力学稳定区的意义：熟练掌握电位一图的绘制方法及其应用：【教学重点和难点】电位一pH图的绘制方法与分析第十三章矿物浸出【教学内容】浸出反应热力学；影响浸出速度的因素分析。教学要求了解浸出反应的基本类型及其应用：了解氧化物和硫化物浸出的基本反应能利用电位一pH图分析浸出的原理及其控制。【教学重点和难点】浸出反应的基本类型、反应式及反应控制第十四章浸出液净化【教学内容】离子沉淀法；净化置换沉淀法：净化加压氢还原：共沉淀法净化【教学要求】了解工业上主要净化方法及其热力学原理；了解溶度积的概念：能利用溶度积、电极电位等进行净化过程的分析。【教学重点和难点】主要净化方法及其热力学原理第十五章水溶液电解质电解【教学内容】电解过程概述；阴极过程：阳极过程；电解过程槽电压、电流效率和电能效率：了解塔费尔方程和电极极化；【教学要求】了解水溶液电解过程的基本原理、阴极和阳极反应；【教学重点和难点】阴极和阳极反应：电极极化3.学时分配按照治金工程专业本科生培养计划，本课程安排在第6学期进行，按80学时组织教学。学时分配可按第一篇16学时，第二篇44学时，第三篇20学时进行。考虑到教师原知识结构的特点（现任课专业教师分别毕业于钢铁冶金专业和有色冶金专业）：课程可安排12人授课具体课时安排见下表。章节内容学时分配8第一章冶金热力学基础4第二章相图基础4第三章冶金反应动力学基础6第四章冶金熔体8第五章还原反应8第六章氧化反应6第七章硫化物冶金6第八章卤化冶金6第九章粗金属火法精炼4第十章熔盐电解0第十一章凝固理论基础第十二章6物质在水溶液中的稳定性6第十三章矿物浸出
【教学要求】了解浸出、净化和沉积在湿法冶金中的应用；了解物质在水溶液中的稳定性及其影响因素；了 解水的热力学稳定区的意义；熟练掌握电位—pH图的绘制方法及其应用； 【教学重点和难点】电位—pH图的绘制方法与分析 第十三章 矿物浸出 【教学内容】浸出反应热力学；影响浸出速度的因素分析。 【教学要求】了解浸出反应的基本类型及其应用；了解氧化物和硫化物浸出的基本反应； 能利用电位—pH图分析浸出的原理及其控制。 【教学重点和难点】浸出反应的基本类型、反应式及反应控制 第十四章 浸出液净化 【教学内容】离子沉淀法；净化置换沉淀法；净化加压氢还原；共沉淀法净化； 【教学要求】了解工业上主要净化方法及其热力学原理；了解溶度积的概念；能利用溶度积、电极电位等进 行净化过程的分析。 【教学重点和难点】主要净化方法及其热力学原理 第十五章 水溶液电解质电解 【教学内容】电解过程概述；阴极过程；阳极过程；电解过程槽电压、电流效率和电能效率；了解塔费尔方 程和电极极化； 【教学要求】了解水溶液电解过程的基本原理、阴极和阳极反应； 【教学重点和难点】阴极和阳极反应；电极极化 3．学时分配 按照冶金工程专业本科生培养计划，本课程安排在第6学期进行，按80学时组织教学。学时分配可按第一篇 16学时，第二篇44学时，第三篇20学时进行。考虑到教师原知识结构的特点（现任课专业教师分别毕业于钢铁冶 金专业和有色冶金专业），课程可安排1~2人授课。 具体课时安排见下表。 章节 内容 学时分配 第一章 冶金热力学基础 8 第二章 相图基础 4 第三章 冶金反应动力学基础 4 第四章 冶金熔体 6 第五章 还原反应 8 第六章 氧化反应 8 第七章 硫化物冶金 6 第八章 卤化冶金 6 第九章 粗金属火法精炼 6 第十章 熔盐电解 4 第十一章 凝固理论基础 0 第十二章 物质在水溶液中的稳定性 6 第十三章 矿物浸出 6
第十四章4浸出液净化4第十五章水溶液电解质电解合计804.授课和考试方法采用课堂教学为主的方式进行。教师集中上课，课下答疑，每一章内容结束后，应安排部分思考和练习题并及时批改，发现问题，及时给予解答。对部分和已单独开出课程内容重叠的，可在讲课过程中适当删节，如第十一章凝固基础理论，部分内容可能和《金属学》重叠，可根据两课程的教师授课内容，作适当调整，以便相互补充。为使课程教学更生动，应尽可能在课堂教学中，穿插结合生产过程的理论应用实例，并应和认识实习、生产实习及实验教学环节相结合。也可在课程学习中安排1～2次集中讨论。采用考试成绩和平时成绩相结合的方式进行。建议平时成绩按10%计入总成绩
第十四章 浸出液净化 4 第十五章 水溶液电解质电解 4 合计 80 4．授课和考试方法 采用课堂教学为主的方式进行。教师集中上课，课下答疑，每一章内容结束后，应安排部分思考和练习题， 并及时批改，发现问题，及时给予解答。 对部分和已单独开出课程内容重叠的，可在讲课过程中适当删节，如第十一章凝固基础理论，部分内容可能 和《金属学》重叠，可根据两课程的教师授课内容，作适当调整，以便相互补充。 为使课程教学更生动，应尽可能在课堂教学中，穿插结合生产过程的理论应用实例，并应和认识实习、生产 实习及实验教学环节相结合。也可在课程学习中安排1～2次集中讨论。 采用考试成绩和平时成绩相结合的方式进行。建议平时成绩按10%计入总成绩