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1、會計學(xué)1冶金原理復(fù)習(xí)冶金原理復(fù)習(xí)n n第一章 概述n n1、什么是冶金熔體，它分為幾種類型？在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物稱為冶金熔體，一般將冶金熔體分為四種類型：金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔锍 第一篇 冶金熔體第1頁/共73頁n n1、濃度三角形的基本性質(zhì)n n2、三元系相圖的表示方法n n3、三元系相圖的基本類型n n4、等溫截面圖n n5、相圖的分析第二章第二章第二章第二章 冶金熔體的相平衡圖冶金熔體的相平衡圖冶金熔體的相平衡圖冶金熔體的相平衡圖第2頁/共73頁n n一、濃度三角形的性質(zhì)有哪些？一、濃度三角形的性質(zhì)有哪些？p12-p15p12-p15n n等含量規(guī)則等含量規(guī)

2、則n n等比例規(guī)則等比例規(guī)則n n背向規(guī)則背向規(guī)則n n直線規(guī)則直線規(guī)則n n重心原理重心原理n n交叉位規(guī)則交叉位規(guī)則n n共軛位規(guī)則共軛位規(guī)則第二章 冶金熔體的相平衡圖第3頁/共73頁n n二、三元系相圖的表示方法二、三元系相圖的表示方法n n 液面線n n界線n n無變點(diǎn)n n空間區(qū)域第4頁/共73頁n n三、三元系相圖的基本類型有哪些？三、三元系相圖的基本類型有哪些？p20-28p20-28 n n簡單低共融型簡單低共融型n n生成一致熔融化合物生成一致熔融化合物n n生成不一致熔融化合物生成不一致熔融化合物n n固相完全互溶型固相完全互溶型n n液相分層液相分層第5頁/共73頁四、等

3、溫截面圖四、等溫截面圖四、等溫截面圖四、等溫截面圖等溫截面圖等溫截面圖在在某某一一定定溫溫度度下下的的等等溫溫平平面面與立與立體體相相圖圖相相截截，所所得得截截面面在在濃濃度三度三角形上的投影。角形上的投影。用途用途反反映映了了體體系系在在指指定定溫溫度度下下所所處的處的相相態(tài)態(tài)以以及及組組成成改改變變時時體體系系相相態(tài)的態(tài)的變化。變化。液相區(qū)液相區(qū)由由等等溫溫線線及及濃濃度度三三角角形形的的邊邊圍成圍成的區(qū)域的區(qū)域二相區(qū)二相區(qū)扇形區(qū)域扇形區(qū)域三相區(qū)三相區(qū)三角形區(qū)域三角形區(qū)域2.1.3 三元系相圖的表示法三元系相圖的表示法第6頁/共73頁步驟：將平面投影圖中給定溫度以外的等溫線、溫度高于給定溫

4、度的部分界線（fe1）去掉將界線與給定溫度下的等溫線的交點(diǎn)（f）與該界線對應(yīng)二組元的組成點(diǎn)相連接，形成結(jié)線三角形（BfC）去掉余下的界線（Ef，Ee2，Ee3）在液固兩相區(qū)畫出一系列結(jié)線標(biāo)出各相區(qū)的平衡物相用“邊界規(guī)則”檢查所繪制的等溫截面圖從平面投影圖繪制等溫截面圖從平面投影圖繪制等溫截面圖從平面投影圖繪制等溫截面圖從平面投影圖繪制等溫截面圖2.1.3 三元系相圖的表示法三元系相圖的表示法第7頁/共73頁122.1.3 三元系相圖的表示法三元系相圖的表示法第8頁/共73頁五五五五 、三元系相圖分析方法小結(jié)三元系相圖分析方法小結(jié)三元系相圖分析方法小結(jié)三元系相圖分析方法小結(jié)判斷化合物的性質(zhì)判斷化

5、合物的性質(zhì) 根據(jù)化合物的組成點(diǎn)是否位于其初晶區(qū)內(nèi)，確定該化合物是一致熔融化合物還是不一致熔融化合物。根據(jù)化合物的組成點(diǎn)是否位于其初晶區(qū)內(nèi)，確定該化合物是一致熔融化合物還是不一致熔融化合物。劃分三角形劃分三角形 將體系中與每個無變點(diǎn)相對應(yīng)的三個組分的組成點(diǎn)連接起來構(gòu)成一個子三角形，將原始三元系分解成多個基本類型的三元系。將體系中與每個無變點(diǎn)相對應(yīng)的三個組分的組成點(diǎn)連接起來構(gòu)成一個子三角形，將原始三元系分解成多個基本類型的三元系。體系中子三角形的數(shù)目一定與三元無變點(diǎn)的個數(shù)相等。體系中子三角形的數(shù)目一定與三元無變點(diǎn)的個數(shù)相等。只有初晶區(qū)相鄰的組分的組成點(diǎn)才能相連，而且連線不能互相相交。只有初晶區(qū)相鄰

6、的組分的組成點(diǎn)才能相連，而且連線不能互相相交。2.1.4.5 三元系相圖分析方法小結(jié)三元系相圖分析方法小結(jié)第9頁/共73頁確定界線的性質(zhì)確定界線的性質(zhì)確定界線的性質(zhì)確定界線的性質(zhì) 根據(jù)切線規(guī)則可以判斷某一界線是低共熔線還是轉(zhuǎn)熔線。根據(jù)切線規(guī)則可以判斷某一界線是低共熔線還是轉(zhuǎn)熔線。根據(jù)切線規(guī)則可以判斷某一界線是低共熔線還是轉(zhuǎn)熔線。根據(jù)切線規(guī)則可以判斷某一界線是低共熔線還是轉(zhuǎn)熔線。uu結(jié)合連線規(guī)則找出該界線上的溫度最高點(diǎn)；結(jié)合連線規(guī)則找出該界線上的溫度最高點(diǎn)；結(jié)合連線規(guī)則找出該界線上的溫度最高點(diǎn)；結(jié)合連線規(guī)則找出該界線上的溫度最高點(diǎn)；uu在該界線上按照溫度下降的方向標(biāo)上單箭頭或雙箭頭。在該界線上按

7、照溫度下降的方向標(biāo)上單箭頭或雙箭頭。在該界線上按照溫度下降的方向標(biāo)上單箭頭或雙箭頭。在該界線上按照溫度下降的方向標(biāo)上單箭頭或雙箭頭。判斷無變點(diǎn)的性質(zhì)判斷無變點(diǎn)的性質(zhì)判斷無變點(diǎn)的性質(zhì)判斷無變點(diǎn)的性質(zhì) 根據(jù)無變點(diǎn)與其相對應(yīng)的子三角形的相對位置關(guān)系來確定該無變點(diǎn)的性質(zhì)。根據(jù)無變點(diǎn)與其相對應(yīng)的子三角形的相對位置關(guān)系來確定該無變點(diǎn)的性質(zhì)。根據(jù)無變點(diǎn)與其相對應(yīng)的子三角形的相對位置關(guān)系來確定該無變點(diǎn)的性質(zhì)。根據(jù)無變點(diǎn)與其相對應(yīng)的子三角形的相對位置關(guān)系來確定該無變點(diǎn)的性質(zhì)。uu低共熔點(diǎn)低共熔點(diǎn)低共熔點(diǎn)低共熔點(diǎn) E Euu轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 熔熔熔熔 點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn) P P2.1.4.5 三元系相圖分析方法小結(jié)三元系相圖分析方

8、法小結(jié)第10頁/共73頁熔體冷卻過程分析小結(jié)熔體冷卻過程分析小結(jié)熔體冷卻過程分析小結(jié)熔體冷卻過程分析小結(jié)根根根根據(jù)據(jù)據(jù)據(jù)給給給給定定定定熔熔熔熔體體體體MM的的的的百百百百分分分分組組組組成成成成，在在在在濃濃濃濃度度度度三三三三角角角角形形形形中中中中找找找找到到到到MM點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)的位置；的位置；的位置；的位置；由由由由MM點(diǎn)所在的等溫線，確定熔體開始結(jié)晶的溫度；點(diǎn)所在的等溫線，確定熔體開始結(jié)晶的溫度；點(diǎn)所在的等溫線，確定熔體開始結(jié)晶的溫度；點(diǎn)所在的等溫線，確定熔體開始結(jié)晶的溫度；由由由由MM點(diǎn)所在的初晶面，確定初晶組成；點(diǎn)所在的初晶面，確定初晶組成；點(diǎn)所在的初晶面，確定初晶組成；點(diǎn)所在的初晶

9、面，確定初晶組成；按按按按MM點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)所所所所在在在在的的的的子子子子三三三三角角角角形形形形確確確確定定定定熔熔熔熔體體體體結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)晶晶晶晶終終終終了了了了的的的的固固固固相相相相組組組組成成成成及及及及冷卻過程的終點(diǎn)冷卻過程的終點(diǎn)冷卻過程的終點(diǎn)冷卻過程的終點(diǎn)。原原原原始始始始體體體體系系系系組組組組成成成成點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)、液液液液相相相相組組組組成成成成點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)和和和和固固固固相相相相組組組組成成成成點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)三三三三者者者者始始始始終終終終在在在在同同同同一一一一條條條條直直直直線線線線上上上上，而而而而且且且且體體體體系系系系組組組組成成成成點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)必必必必在在在在固固固固、液液液液二二二二組

10、組組組成成成成點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)之之之之間，它們的質(zhì)量關(guān)系遵守杠桿規(guī)則。間，它們的質(zhì)量關(guān)系遵守杠桿規(guī)則。間，它們的質(zhì)量關(guān)系遵守杠桿規(guī)則。間，它們的質(zhì)量關(guān)系遵守杠桿規(guī)則。液液液液相相相相組組組組成成成成和和和和固固固固相相相相組組組組成成成成的的的的變變變變化化化化是是是是沿沿沿沿兩兩兩兩條條條條不不不不同同同同的的的的路路路路徑徑徑徑進(jìn)進(jìn)進(jìn)進(jìn)行行行行的的的的。結(jié)晶終了時，這兩條路徑首尾相連，合為一條折線。結(jié)晶終了時，這兩條路徑首尾相連，合為一條折線。結(jié)晶終了時，這兩條路徑首尾相連，合為一條折線。結(jié)晶終了時，這兩條路徑首尾相連，合為一條折線。2.1.4.5 三元系相圖分析方法小結(jié)三元系相圖分析方法小結(jié)第1

11、1頁/共73頁冷卻過程分析熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例三角形規(guī)則熔體2熔體5熔體1efgq2.1.4.4 熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例第12頁/共73頁熔體熔體1 1的組成點(diǎn)處于的組成點(diǎn)處于BB的初晶區(qū)內(nèi)的初晶區(qū)內(nèi)當(dāng)熔體當(dāng)熔體1 1冷卻到其初晶溫度時，開始析出晶體冷卻到其初晶溫度時，開始析出晶體BB。熔體熔體1 1的組成點(diǎn)位于子三角形的組成點(diǎn)位于子三角形BCDBCD之內(nèi)之內(nèi)熔體熔體1 1的析晶過程在與子三角形的析晶過程在與子三角形BCDBCD對應(yīng)的無變點(diǎn)對應(yīng)的無變點(diǎn) P P 結(jié)束，析晶產(chǎn)物為晶體結(jié)束，析晶產(chǎn)物為晶體BB、CC和和D

12、D。熔體熔體1 1的冷卻結(jié)晶過程可用液相點(diǎn)與固相點(diǎn)的變化表示為：的冷卻結(jié)晶過程可用液相點(diǎn)與固相點(diǎn)的變化表示為：1 1、熔體、熔體、熔體、熔體1 1的析晶過程分析的析晶過程分析的析晶過程分析的析晶過程分析圖2-212.1.4.4 熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例第13頁/共73頁2 2、熔體、熔體、熔體、熔體2 2的析晶過程分析的析晶過程分析的析晶過程分析的析晶過程分析熔體熔體2 2的組成點(diǎn)亦處于的組成點(diǎn)亦處于B B的初晶區(qū)內(nèi)的初晶區(qū)內(nèi)當(dāng)熔體當(dāng)熔體2 2冷卻到其初晶溫度時，開始析出晶體冷卻到其初晶溫度時，開始析出晶體B B。熔體熔體2 2的組成點(diǎn)位于子三角形的組成點(diǎn)位于子三角形ACDAC

13、D之內(nèi)之內(nèi)熔體熔體2 2的析晶過程在與子三角形的析晶過程在與子三角形ACDACD對應(yīng)的無變點(diǎn)對應(yīng)的無變點(diǎn) E E 束，析晶產(chǎn)物為晶體束，析晶產(chǎn)物為晶體A A、CC和和DD。熔體熔體2 2的冷卻結(jié)晶過程用液相點(diǎn)與固相點(diǎn)的變化表示為：的冷卻結(jié)晶過程用液相點(diǎn)與固相點(diǎn)的變化表示為：圖2-212.1.4.4 熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例第14頁/共73頁三角形規(guī)則三角形規(guī)則三角形規(guī)則三角形規(guī)則原原原原始始始始熔熔熔熔體體體體組組組組成成成成點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)所所所所在在在在的的的的子子子子三三三三角角角角形形形形之之之之三三三三個個個個頂頂頂頂點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)所所所所表表表表示示示示的的的的物物物物質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)為

14、為為為該該該該熔熔熔熔體體體體冷冷冷冷卻結(jié)晶過程的最終產(chǎn)物；卻結(jié)晶過程的最終產(chǎn)物；卻結(jié)晶過程的最終產(chǎn)物；卻結(jié)晶過程的最終產(chǎn)物；與與與與此此此此子子子子三三三三角角角角形形形形相相相相對對對對應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)的的的的三三三三元元元元無無無無變變變變點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)是熔體冷卻結(jié)晶過程的終點(diǎn)。是熔體冷卻結(jié)晶過程的終點(diǎn)。是熔體冷卻結(jié)晶過程的終點(diǎn)。是熔體冷卻結(jié)晶過程的終點(diǎn)。可可可可利利利利用用用用此此此此規(guī)規(guī)規(guī)規(guī)則則則則驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)證證證證冷冷冷冷卻卻卻卻結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)晶晶晶晶過程分析的正確性。過程分析的正確性。過程分析的正確性。過程分析的正確性。圖2-212.1.4.4 熔體冷卻過程分析實(shí)例熔體冷卻過程分析實(shí)例第15頁/共73

15、頁n n1、典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪些？n n2、熔渣的熱力學(xué)模型有哪些？第三章第三章第三章第三章 冶金熔體的結(jié)構(gòu)冶金熔體的結(jié)構(gòu)冶金熔體的結(jié)構(gòu)冶金熔體的結(jié)構(gòu)第16頁/共73頁一、一、一、一、金屬晶體的結(jié)構(gòu)金屬晶體的結(jié)構(gòu)金屬晶體的結(jié)構(gòu)金屬晶體的結(jié)構(gòu)晶晶晶晶體體體體：由由占占有有晶晶體體整整個個體體積積的的、在在三三維維方方向向上上以以一一定定距距離離呈呈現(xiàn)現(xiàn)周周期期而而重重復(fù)復(fù)的的有有序序排排列列的的原原子子或或離離子子構(gòu)構(gòu)成成物質(zhì)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程有序性。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程有序性。基基基基本本本本概概概概念念念念：單單位位晶晶胞胞、晶晶格格常常數(shù)數(shù)、配配位位數(shù)數(shù)、晶晶格格結(jié)結(jié)點(diǎn)、點(diǎn)、金屬鍵金屬鍵典型的晶體結(jié)

16、構(gòu)：典型的晶體結(jié)構(gòu)：典型的晶體結(jié)構(gòu)：典型的晶體結(jié)構(gòu)：面心立方、體心立方和密堆六方面心立方、體心立方和密堆六方3.1.1 金屬晶體的結(jié)構(gòu)金屬晶體的結(jié)構(gòu)第17頁/共73頁二、熔渣的熱力學(xué)模型二、熔渣的熱力學(xué)模型二、熔渣的熱力學(xué)模型二、熔渣的熱力學(xué)模型分子理論分子理論理想離子溶液模型理想離子溶液模型 (1)(1)捷姆金理想離子溶液模型捷姆金理想離子溶液模型 (2)(2)弗魯?shù)吕硐腚x子溶液模型弗魯?shù)吕硐腚x子溶液模型聚合物模型聚合物模型3.1.1 金屬晶體的結(jié)構(gòu)金屬晶體的結(jié)構(gòu)第18頁/共73頁n n1、熔化溫度n n2、熔體導(dǎo)電性第四章第四章第四章第四章 冶金熔體的物理性冶金熔體的物理性冶金熔體的物理性

17、冶金熔體的物理性質(zhì)質(zhì)質(zhì)質(zhì)第19頁/共73頁一、熔化溫度一、熔化溫度一、熔化溫度一、熔化溫度冶冶金金熔熔體體在在一一定定的的溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)熔熔化化，沒沒有有確確定定的的熔熔點(diǎn)點(diǎn)，冷冷卻曲線上無平臺。卻曲線上無平臺。熔熔化化溫溫度度 冶冶金金熔熔體體由由其其固固態(tài)態(tài)物物質(zhì)質(zhì)完完全全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變成成均均勻勻的的液液態(tài)時的溫度態(tài)時的溫度。凝凝固固溫溫度度或或凝凝固固點(diǎn)點(diǎn) 冶冶金金熔熔體體在在冷冷卻卻時時開開始始析析出出固固相相時時的溫度的溫度。熔化溫度與熔體組成有關(guān)。熔化溫度與熔體組成有關(guān)。例如，在鐵液中例如，在鐵液中非非金金屬屬元元素素C C、OO、S S、P P等等使使能能其其熔熔化化溫溫度度顯

18、顯著著降降低低，含含1%C1%C的鐵液的熔化溫度比純鐵熔點(diǎn)低的鐵液的熔化溫度比純鐵熔點(diǎn)低9090 C C；由由MnMn、CrCr、NiNi、CoCo、MoMo等等金金屬屬元元素素引引起起的的鐵鐵液液熔熔化化溫度的降低很小。溫度的降低很小。4.1 熔化溫度熔化溫度第20頁/共73頁4.4 4.4 導(dǎo)電性導(dǎo)電性導(dǎo)電性導(dǎo)電性熔體導(dǎo)電性能的重要性熔體導(dǎo)電性能的重要性電弧爐煉鋼、電渣重熔電弧爐煉鋼、電渣重熔熔鹽電解熔鹽電解導(dǎo)電性的表示方法導(dǎo)電性的表示方法電導(dǎo)率（電導(dǎo)率（）電電導(dǎo)導(dǎo)率率為為電電阻阻率率（，單單位位mm）的的倒倒數(shù)：數(shù)：=1/=1/電導(dǎo)率的單位：電導(dǎo)率的單位：SmSm 1 1（西門子每米）（

19、西門子每米）一、電導(dǎo)率的概念一、電導(dǎo)率的概念一、電導(dǎo)率的概念一、電導(dǎo)率的概念4.4 導(dǎo)電性導(dǎo)電性第21頁/共73頁1 1 1 1、電導(dǎo)率與熔體組成的關(guān)系、電導(dǎo)率與熔體組成的關(guān)系、電導(dǎo)率與熔體組成的關(guān)系、電導(dǎo)率與熔體組成的關(guān)系4.4 導(dǎo)電性導(dǎo)電性2 2 2 2、電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系、電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系、電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系、電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系金屬熔體及熔锍金屬熔體及熔锍第一類導(dǎo)體第一類導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時，它們的電導(dǎo)率下降。當(dāng)溫度升高時，它們的電導(dǎo)率下降。溫度升高，離子的運(yùn)動加劇，阻礙了自由電子的定向溫度升高，離子的運(yùn)動加劇，阻礙了自由電子的定向運(yùn)動。運(yùn)動。熔鹽和熔渣熔鹽和熔渣第二類導(dǎo)體第二類導(dǎo)體當(dāng)溫度

20、升高時，它們的電導(dǎo)率增大。當(dāng)溫度升高時，它們的電導(dǎo)率增大。3 3 3 3、電導(dǎo)率與粘度的關(guān)系、電導(dǎo)率與粘度的關(guān)系、電導(dǎo)率與粘度的關(guān)系、電導(dǎo)率與粘度的關(guān)系對于一定組成的熔鹽或熔渣，降低粘度有利于離子的運(yùn)動，從而使電導(dǎo)率增大。對于一定組成的熔鹽或熔渣，降低粘度有利于離子的運(yùn)動，從而使電導(dǎo)率增大。二、電導(dǎo)率與其他性質(zhì)的關(guān)系二、電導(dǎo)率與其他性質(zhì)的關(guān)系二、電導(dǎo)率與其他性質(zhì)的關(guān)系二、電導(dǎo)率與其他性質(zhì)的關(guān)系第22頁/共73頁n n1、熔渣的堿度、熔渣的酸度n n2、熔渣中氧化渣及還原渣第五章第五章第五章第五章 冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)與

21、熱力學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)第23頁/共73頁鋼鐵冶金中，習(xí)慣上用堿度表示熔渣的酸堿性。鋼鐵冶金中，習(xí)慣上用堿度表示熔渣的酸堿性。堿堿度度熔熔渣渣中中主主要要堿堿性性氧氧化化物物含含量量與與主主要要酸酸性性氧氧化化物含量（質(zhì)量）之比物含量（質(zhì)量）之比，用，用R R（B B、V V）表示。）表示。堿度有多種表達(dá)式。堿度有多種表達(dá)式。可可在在氧氧化化物物的的質(zhì)質(zhì)量量百百分分?jǐn)?shù)數(shù)前前引引入入根根據(jù)據(jù)化化學(xué)學(xué)計計量量關(guān)關(guān)系系或或通過實(shí)際觀測得到的系數(shù)。通過實(shí)際觀測得到的系數(shù)。各各種種堿堿度度表表達(dá)達(dá)式式中中氧氧化化物物的的量量可可用用其其摩摩爾爾數(shù)數(shù)或或摩摩爾爾分分?jǐn)?shù)表示。數(shù)表示。對對于于高高爐爐渣渣，堿堿

22、度度大大于于1 1的的渣渣是是堿堿性性渣渣，堿堿度度小小于于1 1的的渣是酸性渣。渣是酸性渣。對于煉鋼渣，堿性渣的堿度約為對于煉鋼渣，堿性渣的堿度約為23.523.5。一、熔渣一、熔渣一、熔渣一、熔渣的堿度的堿度的堿度的堿度5.1 熔渣的堿度與酸度熔渣的堿度與酸度第24頁/共73頁有有色色冶冶金金中中，習(xí)習(xí)慣慣上上用用酸酸度度（硅硅酸酸度度）表表示示熔熔渣渣的酸堿性。的酸堿性。酸酸度度 熔熔渣渣中中結(jié)結(jié)合合成成酸酸性性氧氧化化物物的的氧氧的的質(zhì)質(zhì)量量與與結(jié)結(jié)合合成成堿堿性性氧氧化化物物的的氧氧的的質(zhì)質(zhì)量量之之比比，一一般般用用 r r 表示：表示：一般說來，酸度小于或等于一般說來，酸度小于或等

23、于1 1的渣屬于堿性渣。的渣屬于堿性渣。二、熔渣二、熔渣二、熔渣二、熔渣的酸度的酸度的酸度的酸度5.1 熔渣的堿度與酸度熔渣的堿度與酸度第25頁/共73頁5.2 5.2 熔渣的氧化性熔渣的氧化性熔渣的氧化性熔渣的氧化性一、氧化渣與還原渣一、氧化渣與還原渣一、氧化渣與還原渣一、氧化渣與還原渣熔渣可分為兩種：氧化渣和還原渣。熔渣可分為兩種：氧化渣和還原渣。氧氧化化渣渣能能向向金金屬屬液液輸輸送送氧氧、使使金金屬屬液液被被氧氧飽飽和和或或使金屬液中的雜質(zhì)氧化使金屬液中的雜質(zhì)氧化的渣的渣。還還原原渣渣能能從從金金屬屬液液中中吸吸收收氧氧、即即發(fā)發(fā)生生金金屬屬液液脫脫氧氧過程的渣過程的渣。熔熔渣渣的的供

24、供氧氧能能力力或或吸吸收收氧氧的的能能力力取取決決于于熔熔渣渣中中與與金金屬屬液中氧勢的相對大小。液中氧勢的相對大小。當(dāng)當(dāng)熔熔渣渣中中的的氧氧勢勢大大于于金金屬屬液液中中的的氧氧勢勢時時，此此爐爐渣渣為為氧氧化性渣?；栽?。當(dāng)當(dāng)熔熔渣渣中中的的氧氧勢勢小小于于金金屬屬液液中中的的氧氧勢勢時時，此此爐爐渣渣為為還還原性渣。原性渣。5.2 熔渣的氧化性熔渣的氧化性第26頁/共73頁第二篇第二篇第二篇第二篇 冶金過程熱力學(xué)冶金過程熱力學(xué)冶金過程熱力學(xué)冶金過程熱力學(xué)第二篇第二篇 冶金過程熱力學(xué)冶金過程熱力學(xué)第第第第 六六六六 章章章章 研究冶金過程熱力學(xué)的任務(wù)研究冶金過程熱力學(xué)的任務(wù)研究冶金過程熱力學(xué)

25、的任務(wù)研究冶金過程熱力學(xué)的任務(wù)第第第第 七七七七 章章章章 化合物的生成化合物的生成化合物的生成化合物的生成 分解反應(yīng)分解反應(yīng)分解反應(yīng)分解反應(yīng)第第第第 八八八八 章章章章 熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用第第第第 九九九九 章章章章 還原過程還原過程還原過程還原過程第第第第 十十十十 章章章章 高溫分離提純過程高溫分離提純過程高溫分離提純過程高溫分離提純過程第27頁/共73頁第七章第七章第七章第七章 化合物的生成化合物的生成化合物的生成化合物的生成 分解反應(yīng)分解反應(yīng)分解反應(yīng)分解反應(yīng)1 1、化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能、

26、化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能、化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能、化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能2 2、開始分解溫度及分解沸騰溫、開始分解溫度及分解沸騰溫、開始分解溫度及分解沸騰溫、開始分解溫度及分解沸騰溫度度度度第七章第七章 化合物的生成化合物的生成分解反應(yīng)分解反應(yīng)第28頁/共73頁化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能一、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能一、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能一、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能一、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能 ffGG 定定定定 義義義義在給定溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（在給定溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓

27、強(qiáng)（在給定溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（在給定溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（p p =101.325kPa)=101.325kPa)下，下，下，下，由標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的單質(zhì)反應(yīng)生成由標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的單質(zhì)反應(yīng)生成由標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的單質(zhì)反應(yīng)生成由標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的單質(zhì)反應(yīng)生成1mol1mol標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的該化合物時，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的該化合物時，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的該化合物時，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的該化合物時，該生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化。該生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化。該生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化。該生成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化。7.2.1 化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能斯自由能第29頁/共73頁二、開始分解溫度與沸騰分解溫度開始分解溫度（T開）當(dāng)氧化物

28、的分解壓PO2(MeO)與系統(tǒng)中氧的分壓PO2相等時的溫度。當(dāng)系統(tǒng)溫度超過T開時，氧化物將分解。7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第30頁/共73頁沸騰分解溫度（T沸）當(dāng)氧化物的分解壓PO2(MeO)與系統(tǒng)總壓P總相等時的溫度。當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到T沸時，氧化物的分解急劇進(jìn)行。7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第31頁/共73頁【例4】已知反應(yīng)2Ni(S)+O2=2NiO(S)的rG（即fG*(NiO)）與溫度的關(guān)系為：rG=fG*(NiO)=523756+217.2T Jmol1 求（a）在Ni和NiO均為固相的溫度范圍內(nèi)NiO的分解壓與溫度的關(guān)系及1725K時的PO2(NiO)值；（b）在空

29、氣中欲通過NiO的分解制取金屬鎳的最低溫度；（c）在空氣中NiO分解過程的“T沸”。7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第32頁/共73頁解：（a）根據(jù)式7-4得：1725K時：（b）根據(jù)式7-6得：T開=-27354/(lg0.21-11.34)=2275 K（c）根據(jù)式7-7得：7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第33頁/共73頁三、氧化物生成三、氧化物生成分解體系的熱力學(xué)平衡圖分解體系的熱力學(xué)平衡圖對于反應(yīng):2Me(s,l)+O2=2MeO(s,l)假設(shè)：(1)Me和MeO均以凝聚相存在，且不相互溶解；(2)氣體為理想氣體。根據(jù)相律：F=(3 1)3+2=1，故 PO2=f(T)。據(jù)此

30、，可作出給定氧化物反應(yīng)平衡圖。7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第34頁/共73頁圖7-7 金屬-氧系的熱力學(xué)平衡圖 7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第35頁/共73頁1、相律分析f =(3 1)P+2=4 P在平衡曲線上，O2、Me、MeO共存，P=3，f =1。即一定的溫度對應(yīng)一定的PO2。在曲線上部或下部區(qū)域，反應(yīng)不平衡，MeO或Me與O2共存，P=2，f =2。2、當(dāng)溫度一定時7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第36頁/共73頁當(dāng)溫度一定時(續(xù))在曲線上方，PO2 PO2(MeO)，fG 0，MeO 穩(wěn)定。在曲線下方，PO2 0，Me 穩(wěn)定。2、當(dāng)氧分壓一定時在曲線左方，T T

31、分解，Me 穩(wěn)定。7.3.1 氧化物的分解氧化物的分解第37頁/共73頁n n1、金屬-硫-氧系熱力學(xué)平衡圖的應(yīng)用n n2、電勢-PH圖的應(yīng)用第八章第八章第八章第八章 熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用第38頁/共73頁一、一、一、一、金屬金屬金屬金屬-硫硫硫硫-氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析燒過程的熱力學(xué)分析燒過程的熱力學(xué)分析燒過程的熱力學(xué)分析大多數(shù)有色金屬礦物都是以硫化物形態(tài)存在。大多數(shù)有色金屬礦物都是以硫化物形態(tài)存在。銅

32、、鉛、鋅、鎳、鈷、汞、鉬等金屬多為硫化物。銅、鉛、鋅、鎳、鈷、汞、鉬等金屬多為硫化物。銦、鍺、鎵、鉈等稀散金屬常與鉛鋅硫化物共生。銦、鍺、鎵、鉈等稀散金屬常與鉛鋅硫化物共生。鉑族金屬常與鎳鈷硫化物共生。鉑族金屬常與鎳鈷硫化物共生。金屬硫化物的高溫化學(xué)過程是硫化礦現(xiàn)代處理方法的基礎(chǔ)。金屬硫化物的高溫化學(xué)過程是硫化礦現(xiàn)代處理方法的基礎(chǔ)。方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦等都要在空氣中進(jìn)行焙燒、使其生成相應(yīng)的氧化物，在進(jìn)一步提取金屬。方鉛礦、閃鋅礦、輝鉬礦等都要在空氣中進(jìn)行焙燒、使其生成相應(yīng)的氧化物，在進(jìn)一步提取金屬。在鋼鐵冶金中也涉及到硫化物或硫的行為。在鋼鐵冶金中也涉及到硫化物或硫的行為。8.4.1 金屬金

33、屬-硫硫-氧系的熱力學(xué)平氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析分析第39頁/共73頁8.4.1 金屬金屬-硫硫-氧系的熱力學(xué)平氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析分析第40頁/共73頁8.4.1 金屬金屬-硫硫-氧系的熱力學(xué)平氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析分析第41頁/共73頁圖8-3 Me-S-O系等溫平衡圖 ab8.4.1 金屬金屬-硫硫-氧系的熱力學(xué)平氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析分析第42頁/共73頁MMS SOO系平衡圖中點(diǎn)

34、、線、面的意義系平衡圖中點(diǎn)、線、面的意義系平衡圖中點(diǎn)、線、面的意義系平衡圖中點(diǎn)、線、面的意義線與線之間的線與線之間的凸多邊形區(qū)域凸多邊形區(qū)域是是1 1個凝聚相與一定組成的氣相平衡共存區(qū)個凝聚相與一定組成的氣相平衡共存區(qū)該凝聚相的穩(wěn)定區(qū)，該凝聚相的穩(wěn)定區(qū)，f f=3 2+1=2=3 2+1=2。僅從熱力學(xué)上考慮，在一定溫度下焙燒時，只要保持氣相組成在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)變化，就可以獲得與該穩(wěn)定區(qū)對應(yīng)的凝聚相產(chǎn)物。僅從熱力學(xué)上考慮，在一定溫度下焙燒時，只要保持氣相組成在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)變化，就可以獲得與該穩(wěn)定區(qū)對應(yīng)的凝聚相產(chǎn)物。在直線上，在直線上，2 2個凝聚相與一定組成的氣相平衡共存，個凝聚相與一定組成的氣相平衡共

35、存，f f=3 3+1=1=3 3+1=1。三直線的交點(diǎn)表示三直線的交點(diǎn)表示3 3個凝聚相與一定組成的氣相平衡共存的條件，個凝聚相與一定組成的氣相平衡共存的條件，f f=3 4+1=0=3 4+1=0。8.4.1 金屬金屬-硫硫-氧系的熱力學(xué)平氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析分析第43頁/共73頁可直觀、清楚地看出每種物質(zhì)穩(wěn)定存在的條件。可直觀、清楚地看出每種物質(zhì)穩(wěn)定存在的條件。如：在如：在Cu-S-OCu-S-O系中，系中，CuCu22OO、CuSOCuSO44分別在分別在V V區(qū)和區(qū)和VIVI區(qū)內(nèi)穩(wěn)定。區(qū)內(nèi)穩(wěn)定。了解系統(tǒng)內(nèi)各種化合物間的平衡條件。了

36、解系統(tǒng)內(nèi)各種化合物間的平衡條件。例如，在例如，在Cu-S-OCu-S-O系中，不存在系中，不存在CuS-CuCuS-Cu、CuS-CuCuS-Cu22OO、CuS-CuOCuS-CuO等平衡。等平衡。Me-S-OMe-S-O系平衡圖的應(yīng)用系平衡圖的應(yīng)用系平衡圖的應(yīng)用系平衡圖的應(yīng)用8.4.1 金屬金屬-硫硫-氧系的熱力學(xué)平氧系的熱力學(xué)平衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)衡圖，硫化礦焙燒過程的熱力學(xué)分析分析第44頁/共73頁二、二、二、二、pHpH圖的繪制原理圖的繪制原理圖的繪制原理圖的繪制原理1 1、什么是、什么是、什么是、什么是 pH pH 圖？圖？圖？圖？pH圖是在給定溫度和組分的活度（濃度）或氣

37、體逸度（分壓）下，表示電勢（，Eh）與pH的關(guān)系圖。pH圖以電勢為縱坐標(biāo)，因?yàn)殡妱菘勺鳛樗芤褐醒趸€原反應(yīng)趨勢的量度：rG=zFpH圖以pH為橫坐標(biāo)，因?yàn)樗芤褐羞M(jìn)行的反應(yīng)，大多與水的自離解反應(yīng)有關(guān)，即與氫離子濃度有關(guān)：H2OH+OH即：化合物在水溶液中的穩(wěn)定性大多與水溶液的pH值有關(guān)。8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第45頁/共73頁2 2、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的類型、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的類型、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的類型、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的類型8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第46頁/共73頁3 3、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的、水溶液中化學(xué)反應(yīng)

38、的、水溶液中化學(xué)反應(yīng)的 pHpH關(guān)系關(guān)系關(guān)系關(guān)系水溶液中化學(xué)反應(yīng)的通式：水溶液中化學(xué)反應(yīng)的通式：aAaA +n nH H+zeze =bBbB +c cH H2 2OO(8-24)(8-24)a a、n n、b b、c c 反應(yīng)式中各組分的化學(xué)計量系數(shù)；反應(yīng)式中各組分的化學(xué)計量系數(shù)；z z 參加反應(yīng)的電子數(shù)。參加反應(yīng)的電子數(shù)。當(dāng)溫度、壓力一定時，反應(yīng)的吉布斯自由能變化為：當(dāng)溫度、壓力一定時，反應(yīng)的吉布斯自由能變化為：8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第47頁/共73頁確確定定體體系系中中可可能能發(fā)發(fā)生生的的各各類類反反應(yīng)應(yīng)，寫寫出出每每個個反應(yīng)的平衡方程式；反應(yīng)的平衡方程式

39、；在在繪繪制制 ppH H圖圖時時，規(guī)規(guī)定定使使用用還還原原電電勢勢，氧氧化化態(tài)態(tài)、電電子子e e、H H+寫寫在在反反應(yīng)應(yīng)方方程程式式的的左左邊邊，還還原態(tài)寫在反應(yīng)式的右邊；原態(tài)寫在反應(yīng)式的右邊；由由熱熱力力學(xué)學(xué)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)計計算算反反應(yīng)應(yīng)的的 ，求求出出平平衡衡常常數(shù)數(shù) K K 或或 ；導(dǎo)出各個反應(yīng)的導(dǎo)出各個反應(yīng)的 T T 與與pHpH的關(guān)系式；的關(guān)系式；求求出出各各個個反反應(yīng)應(yīng)在在指指定定離離子子活活度度或或氣氣相相分分壓壓的的條件下的條件下的 T T 與與pHpH的關(guān)系式；的關(guān)系式；繪繪 ppH H圖。圖。4 4、繪制、繪制、繪制、繪制 pHpH圖的一般步驟圖的一般步驟圖的一般步驟圖的一般

40、步驟8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第48頁/共73頁二、二、二、二、ZnHZnH22OO系的系的系的系的 pHpH圖（圖（圖（圖（298K298K）8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第49頁/共73頁8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第50頁/共73頁8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第51頁/共73頁8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第52頁/共73頁8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第53頁/共73頁圖圖圖圖8-9 Zn-H8-9 Zn-H2 2OO系的系的系的系的

41、pHpH圖（圖（圖（圖（2525，溶解物種活度為，溶解物種活度為，溶解物種活度為，溶解物種活度為1 1）8.6.1 簡單金屬簡單金屬-水系的水系的 -pH圖圖第54頁/共73頁n n1、簡單金屬氧化物的CO還原和氫還原n n2、簡單氧化物的固體碳還原、CO分壓的計算第九章第九章第九章第九章 還原過程還原過程還原過程還原過程第55頁/共73頁一、一、一、一、HH22、COCO還原金屬氧化物的比較還原金屬氧化物的比較還原金屬氧化物的比較還原金屬氧化物的比較9.3.2 簡單金屬氧化物的氫還原簡單金屬氧化物的氫還原第56頁/共73頁在在1083 K1083 K（810 810 C C）以上，）以上，H

42、 H2 2的還原能力較的還原能力較COCO強(qiáng)；強(qiáng)；在在1083 K1083 K以下，以下，COCO的還原能力較的還原能力較H H2 2強(qiáng)。強(qiáng)。MeOMeO的的COCO還原反應(yīng)，有些是吸熱的，有些是放熱的；還原反應(yīng)，有些是吸熱的，有些是放熱的；MeOMeO的的H H2 2還原反應(yīng)幾乎都是吸熱反應(yīng)。還原反應(yīng)幾乎都是吸熱反應(yīng)。H H2 2在高溫下具有較強(qiáng)的還原能力，且生成的在高溫下具有較強(qiáng)的還原能力，且生成的H H2 2OO較易除去較易除去;應(yīng)應(yīng)用用經(jīng)經(jīng)過過仔仔細(xì)細(xì)干干燥燥后后的的H H2 2可可以以實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)那那些些用用COCO所所不不能能完完成成的的還還原原過過程程 1590 1590 C C時時

43、，H H2 2可可以以緩緩慢慢地地還還原原SiOSiO2 2。H H2 2的擴(kuò)散速率大于的擴(kuò)散速率大于CO CO D D (MM)1/21/2 用用H H2 2代替代替COCO作還原劑可以提高還原反應(yīng)的速率。作還原劑可以提高還原反應(yīng)的速率。用用H H2 2作還原劑可以得到不含碳的金屬產(chǎn)品；作還原劑可以得到不含碳的金屬產(chǎn)品；而用而用COCO作還原劑常因滲碳作用而使金屬含碳，如：作還原劑常因滲碳作用而使金屬含碳，如：3Fe+2CO=Fe3Fe+2CO=Fe3 3C+COC+CO2 29.3.2 簡單金屬氧化物的氫還原簡單金屬氧化物的氫還原第57頁/共73頁9.3.3 簡單金屬氧化物的固體碳簡單金屬

44、氧化物的固體碳還原還原第58頁/共73頁若體系的實(shí)際溫度低于點(diǎn)若體系的實(shí)際溫度低于點(diǎn)a a的溫度的溫度 T T22（如（如T Tll），反應(yīng)（），反應(yīng)（2 2）的平衡氣相組成）的平衡氣相組成%CO%CO（y y點(diǎn)）低于反應(yīng)（點(diǎn)）低于反應(yīng)（1 1）的平衡氣相組成的）的平衡氣相組成的%CO%CO（x x點(diǎn)）。點(diǎn)）。溫度低于溫度低于T T22時，金屬氧化物時，金屬氧化物MeOMeO穩(wěn)定。穩(wěn)定。若實(shí)際溫度高于若實(shí)際溫度高于T T22（如（如T T33），金屬氧化物），金屬氧化物MeOMeO被還原成為金屬。被還原成為金屬。溫度高于溫度高于T Taa時，金屬時，金屬M(fèi)eMe穩(wěn)定。穩(wěn)定。T T22在給定壓力

45、下，用固體碳還原金屬氧化物的在給定壓力下，用固體碳還原金屬氧化物的開始還原溫度開始還原溫度。氧化物穩(wěn)定性愈強(qiáng)，圖反應(yīng)（氧化物穩(wěn)定性愈強(qiáng)，圖反應(yīng)（1 1）線位置向上移，開始還原溫度升高。）線位置向上移，開始還原溫度升高。體系壓力降低時，布多爾反應(yīng)線（體系壓力降低時，布多爾反應(yīng)線（2 2）位置左移，開始還原溫度下降。）位置左移，開始還原溫度下降。9.3.3 簡單金屬氧化物的固體碳簡單金屬氧化物的固體碳還原還原第59頁/共73頁9.3.3 簡單金屬氧化物的固體碳簡單金屬氧化物的固體碳還原還原第60頁/共73頁9.3.3 簡單金屬氧化物的固體碳簡單金屬氧化物的固體碳還原還原第61頁/共73頁鐵氧化物的

46、碳還原反應(yīng)由氧化物的鐵氧化物的碳還原反應(yīng)由氧化物的COCO還原和碳的氣化兩反應(yīng)的同時平衡來實(shí)現(xiàn)。還原和碳的氣化兩反應(yīng)的同時平衡來實(shí)現(xiàn)。在冶金生產(chǎn)中，爐溫較高，布多爾反應(yīng)迅速；在冶金生產(chǎn)中，爐溫較高，布多爾反應(yīng)迅速；在有固體碳存在的條件下，反應(yīng)氣體產(chǎn)物基本在有固體碳存在的條件下，反應(yīng)氣體產(chǎn)物基本上全部為上全部為 COCO。T Ta a 1010K 1010K，%CO(vol)62%CO(vol)62%；T Tb b 950K 950K，%CO(vol)42%CO(vol)42%。T T T Taa 的區(qū)域?yàn)榈膮^(qū)域?yàn)镕eFe穩(wěn)定區(qū)；穩(wěn)定區(qū)；T Tbb T T T Taa 的區(qū)域?yàn)榈膮^(qū)域?yàn)镕eOFe

47、O穩(wěn)定區(qū)；穩(wěn)定區(qū)；T T T Tbb的區(qū)域?yàn)榈膮^(qū)域?yàn)镕eFe33OO44穩(wěn)定區(qū)。穩(wěn)定區(qū)。溫度溫度T Taa為在為在101325Pa101325Pa 條件下鐵氧化物被固體碳還原成金屬鐵的條件下鐵氧化物被固體碳還原成金屬鐵的開始還原溫度開始還原溫度開始還原溫度開始還原溫度。當(dāng)體系壓力改變時，開始還原溫度也會隨之改變。當(dāng)體系壓力改變時，開始還原溫度也會隨之改變。9.3.3 簡單金屬氧化物的固體碳簡單金屬氧化物的固體碳還原還原第62頁/共73頁n n1、高溫分離提純的方法有哪些？n n2、氧化精煉n n3、區(qū)域精煉法及定向凝固法第十章第十章第十章第十章 高溫分離提純過程高溫分離提純過程高溫分離提純過程

48、高溫分離提純過程第63頁/共73頁一、火法精煉方法一、火法精煉方法 化學(xué)法化學(xué)法基于雜質(zhì)與主金屬化學(xué)性質(zhì)的不同，加基于雜質(zhì)與主金屬化學(xué)性質(zhì)的不同，加入某種反應(yīng)劑使之形成某種難溶于金屬入某種反應(yīng)劑使之形成某種難溶于金屬的化合物析出或造渣。的化合物析出或造渣。物理法物理法基于在兩相平衡時雜質(zhì)和主金屬在兩相基于在兩相平衡時雜質(zhì)和主金屬在兩相間分配比的不同。間分配比的不同。利用粗金屬凝固或熔化過程中，粗金屬中的雜質(zhì)和主金屬在液利用粗金屬凝固或熔化過程中，粗金屬中的雜質(zhì)和主金屬在液 固兩相間分配比的不同固兩相間分配比的不同熔析精煉、區(qū)域精煉（區(qū)域熔煉）。熔析精煉、區(qū)域精煉（區(qū)域熔煉）。利用雜質(zhì)和主金屬蒸

49、氣壓的不同，因而粗金屬蒸發(fā)過程中，其易蒸發(fā)的組份將主要進(jìn)入氣相，與難蒸發(fā)組分分離利用雜質(zhì)和主金屬蒸氣壓的不同，因而粗金屬蒸發(fā)過程中，其易蒸發(fā)的組份將主要進(jìn)入氣相，與難蒸發(fā)組分分離蒸餾精煉、升華精煉。蒸餾精煉、升華精煉。10.0 概述概述第64頁/共73頁二、二、二、二、區(qū)域精煉區(qū)域精煉區(qū)域精煉區(qū)域精煉一、化學(xué)偏析現(xiàn)象一、化學(xué)偏析現(xiàn)象一、化學(xué)偏析現(xiàn)象一、化學(xué)偏析現(xiàn)象在一個溫度分布不均勻的體系中，當(dāng)連續(xù)降溫時，先凝固部分與后凝固部分有不同的組成。在一個溫度分布不均勻的體系中，當(dāng)連續(xù)降溫時，先凝固部分與后凝固部分有不同的組成。10.4 區(qū)域精煉區(qū)域精煉第65頁/共73頁10.4 區(qū)域精煉區(qū)域精煉第6

50、6頁/共73頁影響區(qū)域精煉效果的因素影響區(qū)域精煉效果的因素 區(qū)域精煉次數(shù)區(qū)域精煉次數(shù) n n隨隨著著 n n 的的增增加加，提提純純效效果果增增加加。雜雜質(zhì)質(zhì)濃濃度度的的分分布布趨趨近近極極限限分分布布，與與熔熔區(qū)區(qū)長長度度 l l 及分配系數(shù)及分配系數(shù) K K 值等有關(guān)。值等有關(guān)。熔區(qū)長度熔區(qū)長度 l l 在在前前幾幾次次區(qū)區(qū)熔熔時時，增增加加 l l 有有利利于于提提高高提提純效果；純效果；l l 增加導(dǎo)致雜質(zhì)濃度的極限分布上移。增加導(dǎo)致雜質(zhì)濃度的極限分布上移。前前幾幾次次提提純純采采用用長長熔熔區(qū)區(qū)，后后幾幾次次則用短熔區(qū)。則用短熔區(qū)。10.4 區(qū)域精煉區(qū)域精煉第67頁/共73頁熔區(qū)移動

51、速度熔區(qū)移動速度 f f f f（凝凝固固速速度度）降降低低，有有利利于于液液相相中中雜雜質(zhì)的擴(kuò)散；質(zhì)的擴(kuò)散；f f 過低，設(shè)備生產(chǎn)能力低。過低，設(shè)備生產(chǎn)能力低。其他其他凡凡能能強(qiáng)強(qiáng)化化液液相相傳傳質(zhì)質(zhì)速速度度的的因因素素均均能能提高提純效果。提高提純效果。采采用用感感應(yīng)應(yīng)如如熱熱的的提提純純效效果果較較一一般般的的 電阻加熱好。電阻加熱好。10.4 區(qū)域精煉區(qū)域精煉第68頁/共73頁n n1、收縮核模型的動力學(xué)步驟n n2、化學(xué)反應(yīng)控制及內(nèi)擴(kuò)散控制的動力學(xué)過程推導(dǎo)第十三章第十三章第十三章第十三章 氣氣氣氣(液液液液)/)/)/)/固相反應(yīng)動力學(xué)固相反應(yīng)動力學(xué)固相反應(yīng)動力學(xué)固相反應(yīng)動力學(xué)第69

52、頁/共73頁13.1.1 區(qū)域化學(xué)反應(yīng)速率變化特區(qū)域化學(xué)反應(yīng)速率變化特征征第70頁/共73頁一、完整的氣一、完整的氣一、完整的氣一、完整的氣(液液液液)固反應(yīng)步驟固反應(yīng)步驟固反應(yīng)步驟固反應(yīng)步驟 (1)(1)反反應(yīng)應(yīng)物物 B(g,l)B(g,l)由由流流體體相相中中通通過過邊邊界界層層向向反反應(yīng)應(yīng)固固體體產(chǎn)物產(chǎn)物E(s)E(s)表面的擴(kuò)散表面的擴(kuò)散外擴(kuò)散；外擴(kuò)散；(2)(2)反反應(yīng)應(yīng)物物B(g,l)B(g,l)通通過過固固體體生生成成物物E(s)E(s)向向反反應(yīng)應(yīng)界界面面的的擴(kuò)散擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散；內(nèi)擴(kuò)散；(3)(3)反反應(yīng)應(yīng)物物B(g,l)B(g,l)在在反反應(yīng)應(yīng)界界面面上上與與固固體體A A發(fā)發(fā)生生化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)界面化學(xué)反應(yīng)；界面化學(xué)反應(yīng)；(4)(4)生成物生成物D D由反應(yīng)界面通過固體產(chǎn)物層向外擴(kuò)散；由反應(yīng)界面通過固體產(chǎn)物層向外擴(kuò)散；(5)(5)生成物生成物D(g,l)D(g,l)通過邊界層向外擴(kuò)散。通過邊界層向外擴(kuò)散。氣氣(液液)固固相相反反應(yīng)應(yīng)由由上上述述各各步步驟驟連連續(xù)續(xù)進(jìn)進(jìn)行行的的，總的反應(yīng)速度取決于最慢的步驟?？偟姆磻?yīng)速度取決于最慢的步驟。13.1.1 區(qū)域化學(xué)反應(yīng)速率變化特區(qū)域化學(xué)反應(yīng)速率變化特征征第71頁/共73頁第72頁/共73頁