冶金原理(中南)-第10章PPT课件
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钢铁冶金原理课件
钢铁冶金行业的可持续发展需要技术 创新、政策引导和市场机制等多方面 的努力，推动行业向低碳化、智能化 和循环经济方向发展。
钢铁冶金行业是高能耗、高排放的行 业之一，对环境产生一定的影响，因 此需要采取措施降低能耗和减少排放 ，实现可持续发展。
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全球铁矿分布
主要集中在澳大利亚、中国、巴西等国家。
中国铁矿分布
鞍山、马鞍山、攀枝花等地区。
铁矿的采矿技术
露天开采：剥离表土 层，开采矿石。
采矿技术发展趋势： 智能化、绿色化。
地下开采：挖掘巷道 ，进行矿石开采。
铁矿的选矿原理
选矿目的
将铁矿石中的铁含量提高到60%以上。
选矿原理
根据铁矿石与脉石的物理性质差异进行分离。
。
直接还原技术
通过在低于熔点的温度下将铁矿石 还原成直接还原铁，再通过电弧炉 熔炼成钢，可减少能源消耗和环境 污染。
氢冶金技术
利用氢气作为还原剂，替代传统的 碳作为还原剂，减少温室气体排放 ，是未来钢铁工业的发展方向。
钢铁冶金的未来发展方向
1 2 3
低碳化
随着全球对环境保护的重视，钢铁冶金行业将向 低碳化方向发展，降低碳排放，提高能源利用效 率。
钢的连铸技术
总结词
连铸技术是将液态钢转变为固态钢的过程，涉及结晶、凝固和收缩等物理变化 。
详细描述
连铸过程中，液态钢流入结晶器，在冷却水的作用下逐渐结晶凝固。随着钢坯 的连续拉出，凝固过程继续进行，直至形成完整的钢坯。控制结晶速度、冷却 强度和拉坯速度是连铸技术的关键要素。
钢的轧制原理
总结词
轧制是通过一对旋转轧辊对金属施加压力，使其发生塑性变形的过程。
熔融与凝固
冶金传输原理-第十章-作业答案
第十章 热量传输微分方程习题解答
10-3
解：(1)由傅里叶定律：q=-λdt/dx=-λ(-3600x)=3600λx 平壁两侧表面的热流密度：
(2)由导热微分方程： 解得：
热量传输的基本方式
6/48
国宏伟
10-4
一根细长散热棒，以对流换热形式将热量散发到温 度为Tf的流体中，己知棒的表面对流换热系数为α， 导热系数λ，长度为l，横截面积为A，截面周长为 S，根部温度为T0，棒端部与流体间的热流密度为 qw。试写出导热微分方程及边界条件。 解：对于细长散热棒，假设温度只在杆长方向变 化，这属于一维稳态导热问题。
第十章 热量传输微分方程习题解答
10-1
对方程积分：
得： 根据傅里叶定律，求得通过圆筒壁单位管长的导热热流量：
该式与常物性公式类似，只是以圆筒壁平均温度tm=1/2(ti+t0) 计算导热系数 代入常物性公式中进行计 算。
第十章 热量传输微分方程习题解答
10-2
从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热形式 将热量散发到温度为绝对零度的外部空间，己知棒的 表面发射率为ε，导热系数λ，长度为l，横截面积 为A，截面周长为S，根部温度为T0，试写出导热微 分方程及边界条件。 解：对于细长散热棒，假设温度只在杆长方向变 化，这属于一维稳态导热问题。分析厚度为dx的微 元段的导热：
10-1
一圆筒体的内、外半径分别为ri及r0，相应的壁温 为 Ti 与 T0 。 其 导 热 系 数 与 温 度 的 关 系 为 λ=λ0 （1+bT）。试导出计算单位长度上导热热流量的表 达式。 解：由题意可知，描述上述问题的导热 = ri , T = Ti ⎨ ⎩r = r0 , T = To
冶金原理课件(中南大学)
Sn 7～9
高 钛 渣 2.8～5.6 2～6 0.3～1.2 2.7～6.5 2～5.6 1～1.5 TiO2 82～87
结 论：
冶金炉渣通常由五、六种或更多的氧化物组成。 炉渣常含有其他化合物，如氟化物、硫化物等。 炉渣中含量最多的氧化物通常只有三种，其总含量 可达80%以上。 大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物是： FeO、CaO、SiO2 高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为： CaO、Al2O3、SiO2
电渣重熔渣 铜闪速炉熔炼渣
0～10 28～38
0～30 2～12
0～20 5～15
熔炼渣 19～35 3～5 0～20 28～40 3～5
CaF2 45～80
Fe3O4 12～15,
S 0.2～0.4, Cu 0.5～0.8 Pb 1～3.5
锡反射炉熔炼渣 19～24 8～10 1.5～6 45～50
✓ 如电渣重熔用渣、铸钢用保护渣、钢液炉外精炼用渣 等。
✓ 这些炉渣所起的冶金作用差别很大。
▪ 例如，电渣重熔渣一方面作为发热体，为精炼提供 所需要的热量；另一方面还能脱出金属液中的杂质 、吸收非金属夹杂物。
▪ 保护渣的主要作用是减少熔融金属液面与大气的接 触、防止其二次氧化，减少金属液面的热损失。
✓ 主要作用——捕集粗金属中杂质元素的氧 化产物，使之与主金属分离。
✓ 例如，在冶炼生铁或废钢时，原料中杂质 元素的氧化产物与加入的造渣熔剂融合成 CaO和FeO含量较高的炉渣，从而除去钢 液中的硫、磷等有害杂质，同时吸收钢液 中的非金属夹杂物。
3、富集渣
✓ 是某些熔炼过程的产物。
✓ 作用——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。
第十章_生物冶金ppt
中等嗜热菌与高温菌；
(详见下图)
氧化铁硫杆菌 简称T.f (Thiobacillus ferrooxidans) 中温菌 (mesophile) 氧化铁铁杆菌 简称T.t (Thiobacillus thiooxidans) 氧化铁微螺菌 简称L.f (Leptospirillum ferrooxidans)
第一节 湿法冶金所用微生物
• 与微生物冶金有关的菌类 •基础理论研究 • 微生物冶金的原理
微生物湿法冶金的分类
微生物浸出
微生物氧化
微生物吸附
微生物积累
微生物湿法冶金发展 的历史进程 诞生期:
摇篮期:
1947-1955
1955-1985
觉醒期:
二十世纪九十年代
微生物湿法冶金产业化 的进展
Me2++2Fe2++S
细菌参与
所生成的Fe2+在细菌的参与下氧化成Fe3+：
2
Fe3++1/2H2O
Fe3+得以再生并再次去氧化硫化物，如此周 而复始，循环进行。
a) 直接作用
硫化物在细菌的参与下被O2所氧化： MeS+1/2O2+2H+ 细菌参与 Me2++S+H2O
3.微生物冶金的原理
细菌直接作用浸矿 细菌对矿石存在着直接氧化的能力，细 菌与矿石之间通过物理化学接触把金属溶解 出来。某些靠有机物生活的细菌，可以产生 一种有机物，与矿石中的金属成分嵌合，从 而使金属从矿石中溶解出来。
微螺菌属
硫化杆菌属
硫化叶菌 (Sulfolobus)
高温菌 (thermophile) 氨基酸变性菌 (Acidans)
材料加工冶金传输原理第十章(吴树森版)
(1)
式中，定性温度Tf可取 ' " T f (T f T f ) 2 式中，Tf'、Tf" — —管道进、出口流体温度。
( 2)流体粘性系数 f 不宜过大 : f ≯ 2 水
(1)温差(TW Tf )不宜过大 : 空气 ≯ 50℃; 水 ≯ 20 ~ 30℃; 油 ≯ 10℃.
• （1）努塞尔准数Nu
– 将其变形为
其物理意义可理解为流体的导热热阻和其对流热阻的比 值，它反映了给定流场的对流换热能力与其导热能力的 对比关系，其大小反映了对流传热能力的大小。由于式 中包含有待定的物理量α ，故Nu是被决定性准数。
10.3 对流换热的准数方程式
• （2）傅里叶数Fo 将其变形为
物理意义可理解为流体的单位体积物体的导热 速率与单位体积物体的蓄热速率比值，Fo越大， 温度场越趋于稳定。
10.3 对流换热的准数方程式
• （3）物性准数Pr 将其变形为
物理意义可理解为流体动量传输能力与热量传 输能力之比。从边界层概念出发，可以认为是 动力边界层与热边界层的相对厚度指标。
10.3 对流换热的准数方程式
T T T T 2T 2T 2T vx vy vz a( 2 ) 2 2 t x y z x y z
10.3 对流换热的准数方程式
10.3 对流换热的准数方程式
10.3 对流换热的准数方程式
10.3 对流换热的准数方程式
10.3 对流换热的准数方程式
能量微分方程方程 v x
动量微分方程 连续性方程
T T 2T vy a x y y 2
v x v x 2vx vx vy x y y 2
v x v y 0 x y
教你快速掌握冶金原理
n 求1173 k该反应的ΔG01173值和PCO2值。
n解
CaO+CO2=CaCO3
n ΔG01173=-170924.8+144.4×1173.15=-1543.6J
n 1173K时CaCO3的离解压为：
n ΔG01173.15=-RTlnKp=RTlnPCO2
n PCO2=0.8537atm=86500Pa
0 60.08
12
-
教你快速掌握冶金原理
三、求给定温度时的ΔG0
n 当求出反应的ΔG0-T二项式后，欲求该反应 在某温度下的ΔG0值就非常简便，只需将该 温度值代入ΔG0-T关系式即可得计算结果。
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教你快速掌握冶金原理
n 例题 已知CaCO3生成反应的ΔG0-T二项式为 n ΔG0=-170924.8+144.4 T,J
n
f=(3-1)-3+2=1
n 即在相平衡保持不变的情况下，压力和温度这两个
影响平衡的因素中只有一个可独立改变，另一个为 依变数：
n
pB=φ(T)
n 即离解压仅取决于温度，或者说，，ΔG0、Kp亦仅
取决于温度：
n
ΔG0=φ(T)
Kp=φ(T)
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教你快速掌握冶金原理
第一节 概 述
n 由离解——生成反应的ΔG0、Kp、PB与温度 的关系：
n
∆S2980＝（Σ∆S2980）生成物－（Σ∆S2980）反应物
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教你快速掌握冶金原理
进行计算，得离解－生成反应的∆Cp、∆H2980、 ∆S2980，将这些数据及关系式代入式中进行积分， 即可得出ΔG0—T关系式。上述结果是在无相变条 件下导出的，如有相变发生，则：
中南大学粉末冶金原理PPT
• Cement carbide, refractory materials, automobile parts,
equipments in defensive, civilization products, etc.
• 目前, 粉末冶金最发达的国家瑞典(Sweden)硬质合金工
业非常发达Hoganess, 建立许多子公司, Be number one
supply powders
• 制品公司：买进粉末，制备零部件： Companies to
fabricate final parts
粉末冶金技术的优越性与局限性 advantages and limitation
• 能够大量节约材料、low cast无切削、less cuting少切削，
普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于 5%。Less or absent cutting machining. “Net shaping”
(组元）or uncommon shapes.
粉末冶金发展 History and development of P/M
历史部分: 武器, 生活用具, 艺术建筑
• Weapon, life facilities, arts-construction, etc.
现代部分: 硬质合金, 高温材料, 汽车部件, 军事工程
Mold Roll
Extrude
Density Ductility Magnetic
powder
Size Shape Fabrication
tooling
processing
Sinter Forge Hot press
testing
properties
Strength Conductivity Microstructure
equipments in defensive, civilization products, etc.
• 目前, 粉末冶金最发达的国家瑞典(Sweden)硬质合金工
业非常发达Hoganess, 建立许多子公司, Be number one
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粉末冶金技术的优越性与局限性 advantages and limitation
• 能够大量节约材料、low cast无切削、less cuting少切削，
普通铸造合金切削量在30-50%，粉末冶金产品可少于 5%。Less or absent cutting machining. “Net shaping”
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粉末冶金发展 History and development of P/M
历史部分: 武器, 生活用具, 艺术建筑
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现代部分: 硬质合金, 高温材料, 汽车部件, 军事工程
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Strength Conductivity Microstructure
冶金原理ppt课件
图9-2 PCOPCO2总压变化时布多尔 反应的%CO-T关系图
● t < 400℃时，%CO≈0 反应基本上不能进行；随着温度升高，%CO变化 不明显。
● t = 400~1000℃时 随着温度升高，%CO明显增大。
● t > 1000℃时，%CO≈100 反应进行得很完全。
在高温下，有碳存在时，气相中几乎全部 为 CO。
2000 -26920 7. 02
◆ 在通常的冶炼温度范围内，氢的燃烧反应进行得十分完全， 平衡时氧的分压可忽略不计。
◆ 氢燃烧反应的 rG T线与CO燃烧反应的 于一点，交点温度：
rG线相T 交
-503921+117. 36T = -564840+173. 64T
T = 1083K
◆ 温度高于1083K，H2对氧的亲和势大于CO对氧的亲和势 H2的还原能力大于CO的还原能力。 温度低于1083K，则相反。
◆ 在较大
PH的2 /下PH，2OH2可将WO3、MoO3、FeO等还原成金属。
◆ 在适当
的下，氢可还原钨、钼、铌、钽等的氯化物。
4、金属还原剂
PH2 /PH2O
◆ 铝、钙、镁等活性金属可作为绝大部分氧化物的还原剂。
◆钠、钙、镁是氯化物体系最强的还原剂。
9.2 燃烧反应
火法冶金常用的燃料
固体燃料 煤和焦碳，其可燃成分为C 气体燃料 煤气和天然气，其可燃成分主要为CO和 H2 液体燃料 重油等，其可燃成分主要为CO和H2
● 两个反应的 rG 线T（图9-4）相交于1083K。
◇ 低于1083K，生成CO2的反应优先进行； ◇ 高于1083K生成CO的反应优先进行。
2、水蒸气与碳的反应
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◆ 生产出含有各种规定量的合金元素的金属，使其 具有一定的物理、化学和机械性能； 如合金钢的生产
◆ 回收其中具有很高经济价值的稀贵金属“杂质”。 如：粗铅、粗铜中的金、银及其他稀贵金属。
二、火法精炼的基本原理
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异， ◆ 形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
◆ 或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留
10.1.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化反应的机制
1、[A]与空气中的O2直接反应 [A] + 0.5O2 = AO （反应10-1）
AO为独立的固相或熔于熔渣中。
这种反应机制的机率很小。
2、主金属Me首先被氧化成MeO，MeO（包括人工 加入的MeO）进而与杂质[A]反应（或进入熔渣 后与杂质反应）：
下来。
三、火法精炼的基本步骤
◆用多种（化学的或物理的）方法使均匀的粗金属 体系变为多相（一般为二相）体系；
◆用各种方法将不同的相分开，实现主体金属与杂 质的分离。
四、火法精炼的基本体系
— 根据精炼中平衡共存的相态种类的不同 —
精炼体系
精炼原理
举例
金属–金属
物理变化 熔析精炼、区域精炼
金属–气体
物理变化 蒸馏精炼、真空精炼
有关。
铁溶液中杂质的氧化
◆ 当A和氧均为处于铁液中的溶质时，其标准态采用符合 亨利定律、质量浓度为1%的溶液；
假定生成物AOn为纯物质时； ◆ 氧化反应的rG□–T关系（图10-1）；
✓ 铁液中rG□与fG*（图7-2）数值上有很大差异； ✓ 但二者存在着类似的规律性；
✓ 各元素的顺序亦大体相同。
金属–炉渣
化学变化 氧化精炼、硫化精炼
五、火法精炼方法
◆ 化学法 基于杂质与主金属化学性质的不同，加 入某种反应剂使之形成某种难溶于金属 的化合物析出或造渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相 间分配比的不同。
◇利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的 杂质和主金属在液–固两相间分配比的不同— —熔析精炼、区域精炼（区域熔炼）。
[A] + (MeO) = (AO) + Me （反应10-2）
3、MeO扩散溶解于主金属中并建立平衡，后者再将 [A]氧化：
2[Me] + 2[O] 2(MeO) （反应10-3）
[A] + [O] = (AO)
（反应10-4）
总反应： [A] + (MeO) = (AO) + [Me]
10.1.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯 自由能变化
◆ 在给定的标准状态下， rG□–T 线位于主金属氧化物的 rG□–T 线以下的元素，都能被主金属氧化物氧化。 如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。
◆ 在生成的氧化物均为纯物质（活度为1）的情况下，铁液 中rG□–T 线位置愈低的元素愈易被氧化除去； ✓ 当有多种杂质同时存在时，则位置低者将优先氧化；
◆ 在氧化精炼条件下，杂质元素及氧都是作为溶质处于主金 属的熔体（溶液）中；
◆ 在研究熔体（溶液）中的化学反应时，其溶质的标准态不 一定采用纯物质；
◆ 为研究熔体中化学反应的热力学，须计算在指定标准状态 下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化rG□： [A] + [O] = AO
[A]，[O] ——金属熔体中的A和氧 ◆ rG□与主金属熔体（溶剂）的种类、以及所采用的标准态
注：表中 [ ] 表示溶于主金属中物质，如 [A] 表示溶于金属中的杂质A； ( ) 表示熔渣形态，如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
10.1 氧化精炼
10.1.1 金属熔体中杂质元素[A] 氧化反应的机制
10.1.2 金属熔体中元素氧化反 应的标准吉布斯自由 能变化
10.1.3 氧化精炼过程的热力学 分析
2(Na3AsO4) + 3CO2
注：表中 [ ] 表示溶于主金属中物质，如 [A] 表示溶于金属中的杂质A； ( ) 表示熔渣形态，如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
表10-1 化学法火法精炼在冶金中主要应用（二）
精炼方法
粗金属 主要杂质
典型反应
硫化精炼
加锌除银 加碱金属除铋 加铝除砷、锑 加CaO、CaC脱硫
[S] + 2[O] = SO2(g)
粗铅
锡、砷、锑
[A] + n[O] = (AOn) [A] + n(PbO) = (AOn) + nPb(l)
粗铋
砷、锑、碲
[A] + n[O] = (AOn) 3[A] + n(Bi2O3) = 3(AOn) + 2nBi(l)
粗锑
砷
2[As] + 2.5O2 + 3Na2CO3 =
第十章 高温分离提纯过程
10.0 概述 10.1 氧化精炼 10.2 硫化精炼 10.3 熔析与凝析精炼 10.4 区域精炼 10.5 蒸馏与升华精炼 10.6 粗铅的加锌除银与
其它化学精炼
10.0 概述
一、火法精炼的目的
◆ 除去有害杂质，生产出具有一定纯度的金属； 当金属中的杂质含量超过一定限度时，其物 理、化学和机械性能会发生变化。
粗锑 粗铅 粗锡 粗铅 粗锡 粗锡 生铁
铜、铁 铜、铁 铜、铁
银 铋 砷、锑 硫
3[A] + [Sb2S3] = 3AS(s) + 2Sb(l) [A] + [PbS] = AS(s) + Pb(l) [A] + [SnS] = AS(s) + Sn(l) 2[Ag] + 3[Zn] = Ag2Zn3(s) 2[Bi] + 3[Ca] = Bi2Ca3(s) [As] + [Al] = AlAs(s) CaO(s) + [S] = CaS(s) + [O]
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金 属蒸发过程中，其易蒸发的组份将主要进入 气相，与难蒸发组分分离——蒸馏精炼、升 华精炼。
精炼方法
原理
熔析精炼
物理Hale Waihona Puke 化区域精炼物理变化
蒸馏精炼
物理变化
氧化、硫化、氯化精炼
化学变化
添加碱金属或碱土金属化合物的精炼
化学变化
利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反 应的精炼
化学变化
萃取精炼
物理和化学变化
表10-1 化学法火法精炼在冶金中主要应用（一）
精炼方法 粗金属
主要杂质
典型反应
氧化精炼 生铁
碳及有害杂质
[A] + n[O] = (AOn) [A] + n(FeO) = (AOn) + nFe(l)
[C] + [O] = CO(g)
粗铜
铁、硫、锡、砷、锑
[Fe] + [O] = FeO(s) [Fe] + [Cu2O] = FeO(s) + 2Cu(l)
◆ 回收其中具有很高经济价值的稀贵金属“杂质”。 如：粗铅、粗铜中的金、银及其他稀贵金属。
二、火法精炼的基本原理
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异， ◆ 形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
◆ 或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留
10.1.1 金属熔体中杂质元素[A]氧化反应的机制
1、[A]与空气中的O2直接反应 [A] + 0.5O2 = AO （反应10-1）
AO为独立的固相或熔于熔渣中。
这种反应机制的机率很小。
2、主金属Me首先被氧化成MeO，MeO（包括人工 加入的MeO）进而与杂质[A]反应（或进入熔渣 后与杂质反应）：
下来。
三、火法精炼的基本步骤
◆用多种（化学的或物理的）方法使均匀的粗金属 体系变为多相（一般为二相）体系；
◆用各种方法将不同的相分开，实现主体金属与杂 质的分离。
四、火法精炼的基本体系
— 根据精炼中平衡共存的相态种类的不同 —
精炼体系
精炼原理
举例
金属–金属
物理变化 熔析精炼、区域精炼
金属–气体
物理变化 蒸馏精炼、真空精炼
有关。
铁溶液中杂质的氧化
◆ 当A和氧均为处于铁液中的溶质时，其标准态采用符合 亨利定律、质量浓度为1%的溶液；
假定生成物AOn为纯物质时； ◆ 氧化反应的rG□–T关系（图10-1）；
✓ 铁液中rG□与fG*（图7-2）数值上有很大差异； ✓ 但二者存在着类似的规律性；
✓ 各元素的顺序亦大体相同。
金属–炉渣
化学变化 氧化精炼、硫化精炼
五、火法精炼方法
◆ 化学法 基于杂质与主金属化学性质的不同，加 入某种反应剂使之形成某种难溶于金属 的化合物析出或造渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相 间分配比的不同。
◇利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的 杂质和主金属在液–固两相间分配比的不同— —熔析精炼、区域精炼（区域熔炼）。
[A] + (MeO) = (AO) + Me （反应10-2）
3、MeO扩散溶解于主金属中并建立平衡，后者再将 [A]氧化：
2[Me] + 2[O] 2(MeO) （反应10-3）
[A] + [O] = (AO)
（反应10-4）
总反应： [A] + (MeO) = (AO) + [Me]
10.1.2 金属熔体中元素氧化反应的标准吉布斯 自由能变化
◆ 在给定的标准状态下， rG□–T 线位于主金属氧化物的 rG□–T 线以下的元素，都能被主金属氧化物氧化。 如铁液中的杂质Al、Ti、Mn、Si等。
◆ 在生成的氧化物均为纯物质（活度为1）的情况下，铁液 中rG□–T 线位置愈低的元素愈易被氧化除去； ✓ 当有多种杂质同时存在时，则位置低者将优先氧化；
◆ 在氧化精炼条件下，杂质元素及氧都是作为溶质处于主金 属的熔体（溶液）中；
◆ 在研究熔体（溶液）中的化学反应时，其溶质的标准态不 一定采用纯物质；
◆ 为研究熔体中化学反应的热力学，须计算在指定标准状态 下溶质氧化反应的标准吉布斯自由能变化rG□： [A] + [O] = AO
[A]，[O] ——金属熔体中的A和氧 ◆ rG□与主金属熔体（溶剂）的种类、以及所采用的标准态
注：表中 [ ] 表示溶于主金属中物质，如 [A] 表示溶于金属中的杂质A； ( ) 表示熔渣形态，如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
10.1 氧化精炼
10.1.1 金属熔体中杂质元素[A] 氧化反应的机制
10.1.2 金属熔体中元素氧化反 应的标准吉布斯自由 能变化
10.1.3 氧化精炼过程的热力学 分析
2(Na3AsO4) + 3CO2
注：表中 [ ] 表示溶于主金属中物质，如 [A] 表示溶于金属中的杂质A； ( ) 表示熔渣形态，如 (AOn) 表示熔渣中的AOn。
表10-1 化学法火法精炼在冶金中主要应用（二）
精炼方法
粗金属 主要杂质
典型反应
硫化精炼
加锌除银 加碱金属除铋 加铝除砷、锑 加CaO、CaC脱硫
[S] + 2[O] = SO2(g)
粗铅
锡、砷、锑
[A] + n[O] = (AOn) [A] + n(PbO) = (AOn) + nPb(l)
粗铋
砷、锑、碲
[A] + n[O] = (AOn) 3[A] + n(Bi2O3) = 3(AOn) + 2nBi(l)
粗锑
砷
2[As] + 2.5O2 + 3Na2CO3 =
第十章 高温分离提纯过程
10.0 概述 10.1 氧化精炼 10.2 硫化精炼 10.3 熔析与凝析精炼 10.4 区域精炼 10.5 蒸馏与升华精炼 10.6 粗铅的加锌除银与
其它化学精炼
10.0 概述
一、火法精炼的目的
◆ 除去有害杂质，生产出具有一定纯度的金属； 当金属中的杂质含量超过一定限度时，其物 理、化学和机械性能会发生变化。
粗锑 粗铅 粗锡 粗铅 粗锡 粗锡 生铁
铜、铁 铜、铁 铜、铁
银 铋 砷、锑 硫
3[A] + [Sb2S3] = 3AS(s) + 2Sb(l) [A] + [PbS] = AS(s) + Pb(l) [A] + [SnS] = AS(s) + Sn(l) 2[Ag] + 3[Zn] = Ag2Zn3(s) 2[Bi] + 3[Ca] = Bi2Ca3(s) [As] + [Al] = AlAs(s) CaO(s) + [S] = CaS(s) + [O]
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金 属蒸发过程中，其易蒸发的组份将主要进入 气相，与难蒸发组分分离——蒸馏精炼、升 华精炼。
精炼方法
原理
熔析精炼
物理Hale Waihona Puke 化区域精炼物理变化
蒸馏精炼
物理变化
氧化、硫化、氯化精炼
化学变化
添加碱金属或碱土金属化合物的精炼
化学变化
利用热离解、歧化反应等特殊高温化学反 应的精炼
化学变化
萃取精炼
物理和化学变化
表10-1 化学法火法精炼在冶金中主要应用（一）
精炼方法 粗金属
主要杂质
典型反应
氧化精炼 生铁
碳及有害杂质
[A] + n[O] = (AOn) [A] + n(FeO) = (AOn) + nFe(l)
[C] + [O] = CO(g)
粗铜
铁、硫、锡、砷、锑
[Fe] + [O] = FeO(s) [Fe] + [Cu2O] = FeO(s) + 2Cu(l)