冶金原理习题
《冶金原理》课后习题和解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指________、________。
液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________四种。
在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。
富集渣、8、_______的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。
精炼渣。
9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，要求熔渣具有较低的______、______和_______。
粘度、密度、渣-锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的______.物理化学性质。
11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。
《冶金原理》课后习题和解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指________、________。
液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________四种。
在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。
富集渣、8、_______的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。
精炼渣。
9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，要求熔渣具有较低的______、______和_______。
粘度、密度、渣-锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的______.物理化学性质。
11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。
冶金原理A卷试题
当 时所对应的时间 为反应完全所需的时间。
当内扩散是限制环节时， ，速率方程为：
当 时所对应的时间 为反应完全所需的时间。
⑤(5分)硫化物在高温下的化学反应主要有哪几种类型？写出反应通式。
三 作图题(共20分)
3（10分）在均相形核过程中，假设形成的晶核是边长为 的立方体，形成单位体积晶核的吉布斯自由能为 ，单位表面吉布斯自由能为 。计算：①临界边长 ；②形成临界晶核所需能量
解：形成边长为 的立方体晶核时，吉布斯能变化为：
①(共10分)图1是具有一个不稳定二元化合物的三元系相图，分析其中m点在
温度降低过程中液相及固相的变化，并在图中的各级氧化物平衡曲线图。回答下列问题：
(1)(4分)写出各曲线的反应方程式；
(2)(2分)在图上各区域内标出稳定存在的固相；
(3) (4分)在图中a点体系中放入Fe，保持a点体系的温度及气相组成不变，分析体系中将有哪些反应发生？最终存在的固相物质是什
③(6分)写出化学反应速率常数与温度的关系式，说明其中每个符号的意义，讨论活化能的大小对反应速率常数随温度变化的影响关系。
④(8分)对于H2还原FeO的过程，采用一界面未反应核描述时，其速率的积分式为：
当过程处于动力学范围时，写出相应的速率积分式，计算反应完全所需的时间；内扩散是限制环节时，写出相应的速率积分式，计算反应完全所需的时间。
《冶金原理》试题A卷答案
一 解释下列名词(共10分，每题5分)
①氧势：
②选择性氧化
二 简答题(共30分)
①(6分)炉渣的熔点是如何定义的？炉渣的半球点温度是如何定义的？二者是否一致？为什么？
冶金原理试题集
第一篇冶金熔体第一章概述1．什么是冶金熔体？它分为几种类型？2．何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。
3．什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？4．试说明熔盐在冶金中的主要应用。
5．熔锍的主要成分是什么？6．为什么熔盐电解是铝、镁、钠、锂等金属的惟一的或占主导地位的生产方法？第二章冶金熔体的相平衡1．在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。
X：A 10%，B 70%，C 20%；Y：A 10%，B 20%，C 70%；Z：A 70%，B 20%，C 10%；若将3kg X 熔体与2kg Y 熔体和5kg Z 熔体混合，试依据杠杆规则用作图法和计算法求出混合后熔体的组成点。
2．试找出图2 44 所示的三元系相图中的错误，说明原因并更正。
3．图2 45 是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图（1）写出各界线上的平衡反应；（2）写出P、E 两个无变点的平衡反应；（3）分析熔体1、2、3、4、5、6 的冷却结晶路线。
4．某三元系相图如图2 46 中所示，AmBn为二元不一致熔融化合物。
试分析熔体1、2、3的冷却结晶过程。
5．图2 47 为生成一个三元化合物的三元相图，（1）判断三元化合物N 的性质；（2）标出边界线的温度降低方向；（3）指出无变点K、L、M 的性质，写出它们的平衡反应；（4）分析熔体1、2 的冷却过程。
6．试分析图2 23 熔体3、4、5、6 的冷却过程。
7．试根据CaO SiO2A12O3系相图说明组成为（wB/ %）CaO 40.53，SiO232.94，A12O317.23，MgO 2.55 的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。
8．试根据图2-30 绘制CaO A12O3SiO2三元系1500 C 时的等温截面图。
9．给出CaO SiO2FeO 系相图中1500 C 的等温截面图，标出各相区内的相平衡关系。
组成为（wB/ %）CaO 45、SiO225、FeO 20 的熔渣在此温度下析出什么晶相？怎样才能使此熔渣中的固相减少或消除?10．假定炉渣碱度为= 2。
《冶金原理》课后习题及解答1-
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括_冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用__物理化学、_____的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关__技术___问题、开拓__新__的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
、2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为__金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为__钢铁____冶金原理及__有色金属___冶金原理。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为____冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣____四种。
在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_熔渣____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
5、熔渣是_金属提炼______和_____精炼过程__的重要产物之一。
6、熔渣是指主要由各种_氧化物_____熔合而成的熔体。
7、__富集渣______的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。
8、__精炼渣_____的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。
9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，要求熔渣具有较低的粘度、密度、渣-锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的物理化学性质。
11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择__熔渣成分______，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。
预期方向；限度；转化率。
13大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物：FeO、CaO、SiO214高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物：CaO、Al2O3、SiO215熔盐——盐的熔融态液体，通常指无机盐的熔融体16在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物叫________ 冶金熔体1、应为熔盐有着与水溶液相似的性质，因此熔盐电解成为了铝、镁、衲、锂等金属唯一的或占主导地位的生产方法。
冶金原理复习题(stu)
第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1. 什么是冶金熔体？它分为几种类型？2. 何为熔渣？简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。
3. 熔锍的主要成分是什么？第二章冶金熔体的相平衡图1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。
X ：A 10% ，B 70% ，C 20% ；Y ：A 10% ，B 20% ，C 70% ；Z ：A 70% ，B 20% ，C 10% ；若将3kg X 熔体与2kg Y 熔体和5kg Z 熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。
2. 试分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线。
第三章冶金熔体的结构1. 熔体远程结构无序的实质是什么？2. 试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。
3. 简述熔渣结构的聚合物理论。
其核心内容是什么？第四章冶金熔体的物理性质1. 试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。
2. 什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？3. 实验发现，某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。
你认为这是什么原因引起的？应采取何种措施降低铅的损失？第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质1. 某工厂炉渣的组成为：44.5% SiO 2 ，13.8%CaO ，36.8%FeO ，4.9%MgO 。
试计算该炉渣的碱度和酸度。
原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 652. 什么是熔渣的碱度和酸度？3. 熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？4. 已知某炉渣的组成为（W B / % ）：CaO 20.78 、SiO2 20.50 、FeO 38.86 、Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 1.67 ，试求该炉渣的碱度。
原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65 5. 某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为（W B / % ）：CaO 10 、SiO2 36 、FeO 40 、ZnO 8 ，试求该炉渣的酸度。
冶金原理试题
第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1. 什么是冶金熔体？它分为几种类型？2. 何为熔渣？简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。
3. 熔锍的主要成分是什么？第二章冶金熔体的相平衡图1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律。
X ： A 10% ， B 70% ， C 20% ；Y ： A 10% ， B 20% ， C 70% ；Z ： A 70% ， B 20% ， C 10% ；若将 3kg X 熔体与 2kg Y 熔体和 5kg Z 熔体混合，试求出混合后熔体的组成点。
2. 试分析下图中熔体 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 的冷却结晶路线。
第三章冶金熔体的结构1. 熔体远程结构无序的实质是什么？2. 试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。
3. 简述熔渣结构的聚合物理论。
其核心内容是什么？第四章冶金熔体的物理性质1. 试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。
2. 什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？3. 实验发现，某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。
你认为这是什么原因引起的？应采取何种措施降低铅的损失？第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质1. 某工厂炉渣的组成为： 44.5% SiO 2 ， 13.8%CaO ， 36.8%FeO ， 4.9%MgO 。
试计算该炉渣的碱度和酸度。
原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 652. 什么是熔渣的碱度和酸度？3. 熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？4. 已知某炉渣的组成为（WB / % ）：CaO 20.78 、SiO2 20.50 、FeO 38.86 、Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 1.67 ，试求该炉渣的碱度。
冶金原理试题A
冶金原理试题A
一、填空题（每空2.5分，共2.5x10=25分）
1.冶金熔体就是，根据组成成分的不同分为、、和。
2.熔锍是。
3.由于钢及生铁的熔化或者凝固都是在一个温度范围内进行的，所以一般定义钢的熔点就是其。
4.熔点就是。
所以对钢来说，熔点就是选和
的重要数据。
二、简答题（5X8）=40分
1.简述热力学第一、二定律
2. 列出熔渣中氧化物碱性或酸性的强弱次序
3.金属熔体的性质和结构是与固体相近的，简述几点事实证明（不少于三点）
4.熔渣的成分是各种化合物，简述其来源有哪些
5.简述炉渣在冶金过程中的作用
6.简述离子理论的基本观点
7. 根据还原剂的种类不同，还原过程分几类
8.简述组成炉渣的氧化物分几类，并分别举例说明
二、问答题（6X4）=24分
1.高温和低温下CO还原氧化铁的步骤有何不同？画出CO还原氧化铁的平衡图来说明。
并分别写出不同反应步骤的反应式。
2.用图示的方法画出一界面未反应核模型，并做以解释
3.通过直观地观察氧势图，可以做出哪些初步的判断
4.什么是正吸附和表面活性物质，负吸附和表面不活性物质
四、计算题 11分
计算滚珠轴承钢GCrl5SiMn的熔点，其化学成分如下：。
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第二章 冶金动力学基础
1． 铁矿石为CO(或H 2)还原的反应：FeO(s)+CO = Fe(s)+CO 2中，在稳定态下，当传质成为限制环节时，气相中每有一个CO 分子扩散到固体FeO 表面，发生化学反应，就将产生一个CO 2分子。
后者以相反方向从固体FeO 表面还原Fe 层向气相中扩散，形成等分子逆流互扩散。
试证明：每种气体分子的总传质速率等于其扩散速率。
解 气相中，由于CO 和CO 2浓度之和为常数，
即 2()()c C O c C O
c o n s t +=
2()()0d CO d CO dt dt
+= 即 2()()d CO d CO dt dt =- 又因气相混合物中，22co co CO CO D D D --==,故从菲克第一定律，可得 ()CO d CO J D dx =-，22()CO d CO J D dx
=- 即在等分子逆流扩散的气相中，组分CO 和CO 2不仅具有大小相等、方向相反的浓度梯度，而且扩散传质速率的绝对值夜彼此相等。
又由于无压力变化，就不能出现气体的总流动，即v ∑=0，因此，每种气体分子的总传质速率就等于其扩散
速率，即2,,CO D CO D CO J J J ∑==。
2． 在30t 电炉内，钢水含锰w[Mn]=0.30%，经过半个小时后下降到w[Mn]=0.06%。
钢-渣界面上w[Mn]=0.03%，钢水层深度为50cm ，在氧化期加矿石供氧，钢-渣界面积等于钢液静止的2倍。
8211.110Mn D m s --=⨯ 。
试求[Mn]在钢液边界层内的传质系数及钢液边界层的厚度。
解 利用教材式（2-30）
0lg 2.3c c A t c c V
β-⨯⨯-平平＝- 02.3l g /c c A t c c V β-⎛⎫=- ⎪-⎝⎭
平平
式中 ()333010/710 4.29V =⨯⨯= 3m
()2222 4.29/(5010)17.14A V L m -⎡⎤=⨯=⨯=⎣⎦
410.060.0317.142.3lg 3060 3.05100.30.03 4.29m s β---⎛⎫=-⨯⨯=⨯ ⎪-⎝⎭
8441.1100.36103.0510D
m δβ---⨯===⨯⨯
3． 以速度0.501m s - 的还原性混合气体通入盛有直径为3210m -⨯球团的实验炉内，还原反应的限制环节是球团外气相边界层的外扩散。
已知4212.010v m s --=⨯ ，4212.010D m s --=⨯ ，试求传质系数及边界层厚度。
解 由谢伍得数
L Sh D β=
D Sh L
β=⨯ 对于气-固相反应 121320.6R e S h S c =+
式中 340.50210R e 5.02.010
uL v --⨯⨯===⨯ 442.01012.010
v Sc D --⨯===⨯ ()4
1213132.01020.6 5.01 3.310210
β---⨯=⨯+⨯⨯=⨯⨯ 1m s - 4412.0106103.310D
m δβ---⨯===⨯⨯
4． 已知石墨含碳量()95%w C =，密度332.210s kg m ρ--=⨯ ，铁液中的
[] 5.0%w C =（石墨与铁液接触表面的饱和浓度）
，石墨溶解过程中铁液的碳浓度[] 1.0%w C =，41510C m s β--=⨯ ，铁液密度3317.010kg m ρ--=⨯ 。
试导出固体物
溶解的速率式，求直径为30.110m -⨯的石墨粒子在铁液中完全溶解的时间。
解 固体石墨粒子在铁液中溶解过程速率的限制环节是溶解的组分原子从固体周的边界层向铁液内部的扩散流。
由于固体周有边界层存在，固体物的表面在溶解过程中溶解组分达到了饱和浓度，即比固体物本身的浓度要高。
固体物内组分B 的溶解速率：
()B dM v A c c dt
β=-=-饱 1k g s - 式中 B M ——固体组分B 的质量，kg ；
c 饱——固体物表面上溶解组分B 的饱和浓度，3kg m - ；
c ——液相内溶解组分的浓度，3kg m - ；
A ——固-液相接触的表面积，2m ；
β——溶解物B 的传质系数，1m s - 。
由于S B S S M M c ρ=(S c 为固相物内组分B 的浓度，3kg m - ；S M 为固相物的质
量，kg)，故 S S B s dM c dM A c dt dt βρ-
=-=∆ 而固体物的溶解速率：
S s s
dM A c dt c βρ∆-= （1） 固体在液相中溶解时，其表面积不断减少，因而其溶解速率也就不断下降。
但是，在溶解物的传质系数保持不变时，固体物的溶解线速率则保持一定。
当假定s c 改变很小时，可如下导出其溶解线速率式
S S S s s
s d M d V d x A A c d t d t d t c
ρρβρ∆-=-== 或S M 得溶解线速率 x s
d x c v d t c β∆=-= （2） 式中 S V ——固体物的体积，3m -；
x ——固体物的线性尺寸，m ，即球形的半径，圆柱体的半径，立方体棱长的一半。
将上式（2）中物质的量浓度转换为质量分数（%），[]1
100B c w B c M ρ=，并在0x r r
= 及[][][]%%w B w B w B = 饱界限内积分，则可得出固体物的溶解时间：
()()[][]()0%1
s r r w B t w B w B ρβρ-=饱％－ 利用上式，代入题中给出的相应数据，可计算出石墨粒的溶解时间
()()[][]()()()430%4310.510095 2.2100.745105 1.07.010
s r r w B t w B w B ρβρ---⨯-⨯⨯⨯-===⨯⨯-⨯⨯饱％－ s。