有色冶金原理
有色冶金原理
有色冶金的酸碱性，习惯上用硅酸度表示，有时也用碱度表示。
认识三元系图
简单三元系图 如左下图所示，A，B，C 代表三种不同组元， 分别代表三种不同组元的初晶 区，边上的点（1、2、3）为 克 二元结晶点
化合物稳定性的判断：组成点在其对应的初晶区内则为稳定化合物。
CS-C2S-C2AS三元系图分析
(1)生产能力低,反应速度慢; (2)对设备的腐蚀性大; (3)流程长,液固分离困难.
火法冶金与湿法冶金的优缺点比较
第一章：冶金炉渣
炉渣，熔化后称为熔渣，是各种氧化物的熔体。在冶炼过程的技术经济指标在很大程度上与炉渣有关。
冶金炉渣的作用
①使脉石集中与金属或锍分离。 ②作为一种介质，其中进生着许多极为重要的冶金反应。 ③金属液滴或锍液滴的沉降分离（对机械夹杂损失起着决定性的作用） ④决定最高的冶炼温度（大致为炉渣熔化后温度加上一定过热的温度（150～250℃）） ⑤对杂质的脱除和浓度加以控制。 ⑥作为一种中间产物，杂质中含金属量高。 ⑦可调节电极插入渣中的深度调节电炉的功率。（起热传递作用）
三元系图的点线面
三元系图的点线面判断
二次结晶线与三元不变点与基元三角形的判断
二次结晶线的判断：任一结晶线相邻的两给元和点的连线与该结晶线上任一点作出的切线相交则此结晶线为共晶线，反之则为包晶线。--切线相交原则。（也可与三元不变点联系：共晶点上相连的结晶线全为共晶线，包晶点相连的结晶线至少有一条是包晶线）
冶炼对炉渣的要求
①熔点低（能耗）②密度低（与主体金属分层）③适当组成（如酸碱度）④腐蚀性小（保护炉衬）
炉渣的组成，对于大多数炉渣和钢渣，这三种氧化物是FeO、CaO、SiO2，对高炉和某些有色冶金炉渣则为CaO、Al2O3、SiO2。 组成炉渣的各种氧化物可分为三类： (1)碱性氧化物：CaO、MnO、Feo、MgO等，这类氧化物能供给氧离子O2-，如：CaO=Ca2++O2- (2)酸性氧化物： SiO2 、P2O5等，这类氧化物能吸收氧离子而形成络合阴离子，如：SiO2+2O2-=SiO44- (3)两性氧化物：Al2O3、ZnO等，这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子面呈碱性，而碱性氧化物过剩时则对会吸收氧离子面呈酸性，如：Al2O3=2Al3++3O2- Al2O3+O2-=2AlO2-
有色冶金原理
C、镁与氢发生反应生成氢化镁，被用于储氢合金的开发(Mg2Ni) D、与TiCl4反应：金属钛生产的方法
E、腐蚀性：(1)化学腐蚀：耐碱（PH>10.2)、不耐酸（低浓度 和高温的氢氟酸除外）
(2)土壤腐蚀：耐粘土腐蚀，有氯化物时腐蚀厉害
特点：可作为原料的天然矿物资源种类多，分布广，易获得； 可利用电、油、天然气等多种能源进行生产； 工艺过程简单，投资少，建厂速度快； 生产过程不产生有毒废弃物，对环境污染小。
缺点：产能低，机械化程度差，所用还原剂价格贵。
在国外，电解法镁产量占镁的总产量约80%
在国内，则是热法占主导地位，占了97%。
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2.1.3 Raw Materials and Production Processes
1、Raw Materials
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2、Production Processes
It is possible to divide the magnesium production technologies into two main types：
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热还原法：1913年开始研究，1924年由安吉平等（俄国）完 成。1941年Pidgeom（皮江，加拿大）建立了硅铁还原白云 石的试验厂并获得成功，称为皮江法炼镁。随后，加拿大政府 在安大略白云石矿附近采用皮江法建厂，1942年投产。
1947年 法国开始研究连续生产的硅热法，1959年第一 台熔渣导电半连续还原炉投产，1964年开始工业生产。
金属镁无磁性，有较强的韧性、延展性，有良好的导电、 导热性、阻尼性、减振性、切削加工性 。其减振性能、磁 屏蔽性能远优于铝合金。
有色冶金原理第二章化合物的离解生成反应
CPFeO 48.79 8.73 10 3T 2.8105T 2
CPO2
1 29.96 1 4.18103T
2
2
1 1.67105T 2 2
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代入式（2-9）：
G
264428 70.92T
T 16.32ln
T 298
298 T
1
18.50
103
T 2
2982 2T
298
1.97 10 5 1
MexOy Me2O MeO Me2O3 MeO2 Me2O5
n
2
2
2/3 1
2/5
且氧化物的吉布斯自由能图只能适用于标准状态：即 参与反应的物质中，凝聚相 (固、液相) 为定组成化合物， 气相为101325 Pa。若凝聚相为不定组成化合物，固溶体或 溶液则不适用。
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三、ΔGθ-- T关系式
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4
二、ΔGTθ与温度的关系
—— ΔGTθ一T关系式（捷姆金—许华兹曼速算式）
推导过程
根据热力学第二定律，在等温等压条件下
ΔGTΘ=ΔHTΘ_TΔSTΘ
(2-3)
式(2-3)中，上标“Θ”为保准状态，即固体、液体为纯物质，
气体为101325Pa，ΔGTΘ为反应的标准吉布斯自由能变化， ΔHTΘ为反应的标准焓变化，ΔSTΘ为反应的标准熵变化，T为 绝对温度。
T CP 298 T
dT
H
298
TS298
T
1 T
T
298 CPdT
T 298
1 T
CPdT
6
根据分部积分法公式 udV uV Vdu
设 V 1 ，则dV dT / T 2 ，设 u CP dT
有色冶金原理
表 4.1 各种气态硫在不同温度下及P总=101325 Pa时的分压（Pa）
图 4.1 各种硫化物的离解压对数与温度关系曲线
图 4.2 硫化物的吉布斯自由能图
表4.2 一般的Me-S-O系中的反应及平衡关系式
图4.3 Me-S-O系等温平衡图
表4.3 Cu-S-O系标准吉布斯自由能数据
硫化物比氧化物容易氯化
思考题
1、什么是氯化冶金，基本过程及主要方法有哪些？ 2、理解氯化物的∆Gᶱ～T关系图意义； 3、金属氧化物氯化时为何需要加入还原剂？写出氯化时加C 反应的原理； 4、金属硫化物的氯化过程为何较其氧化物容易？ 5、NaCl作为氯化剂时，对金属硫化物和金属氧化物的氯化程 度如何，工业上如何操作？ 6、能否用碳、氢作还原剂来还原其他金属氯化物？
图4.8 S-O系吉布斯自由能图
着火温度并非一定值，而与硫化物的颗粒大小有关。 硫化物氧化过程影响因素： 1、温度； 2、颗粒外表面的固体反应物膜层的厚度及致密程度； 3、物料的物料化学性质。粒度、孔隙度； 4、气流中O2、SO2、SO3的浓度等。
表4.8 某些硫化物的着火温度与其颗粒大小的关系
方法及分类
方法： 第一步，使均匀的熔融粗金属中产生多相体系(如金 属-渣，金属-金属，金属-气体）； 第二步，把上述产生的各两相体系用物理方法分离 。 分类： (l) 金属一法系; (2) 金属一金属系: (3) 全属一气体系。
• •
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第五章 氧化物和硫化物的火法氯化
金属氯化物与相应金属的其它化合物比较，大都具有低熔 点、高挥发性和易溶于水等性质，因此将矿石中的金属氧化 物转变为氯化物，并利用上述性质将金属氯化物与一些其它 化合物和脉石分离。 氯化冶金 就是将矿石(或冶金半成品)与氯化剂混合，在一定条件下 发生化学反应，使金属变为氯化物再进一步将金属提取出来 的方法 氮化冶金主要包括氯化过程、氯化物的分离过程、从氯化 物中提取金属等三个基本过程。 • 在多数的冶金原料中，金属并非以氯化物形态存在，因此 从原料中制取金属氯化物的氯化过程，是氯化冶金最基本 和最重要的过程。
第二篇 火法冶金原理 第3章 硫化矿的火法冶金 8h资料
有色冶金原理
2MeS 3O2 2MeO 2SO2 有色金属硫化矿氧化焙烧
（1）
MeS O2 Me SO2
（2）
金属硫化物直接氧化成金属的反应，这 类金属对氧和硫的亲和力都比较小，其 硫化物容易离解，而其中的硫又很容易 被空气中的氧所氧化，产生二氧化硫， 使金属得到还原。
目录 3.1 3.2
直接氧化熔炼硫化物制取金属
目录 3.1 3.2
3.3
3.4 3.5
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安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
3.1.2 硫化矿高温下五种反应类型
硫化矿的处理过程虽然比较复杂，但从硫化 矿物在高温下的化学反应来考虑，大致可归 纳为五种类型：
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3.3
3.4 3.5
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安徽工业大学 ·有色金属冶金系
1000.000 1500.000 2000.000
T (C)
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安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
deltaG (kJ)
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目录
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安徽工业大学 ·有色金属冶金系
有色冶金原理
deltaG (kJ)
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东北大学2016年博士研究生初试考试科目及参考书
《金属学与热处理》
崔忠圻
机械工业出版社
2000年
2016无机化学
《无机化学》（第四版）
杨宏孝
高等教育出版社
2010年
2017冶金热力学及动力学
《冶金热力学及动力学》
梁连科
东北大学出版社
1990年
2018冶金传输原理及反应工程
《冶金传输原理》
张先棹
冶金工业出版社
2005年
《冶金传输原理基础》
陈凡
人民教育出版社
2010年
《解析技术》
陈凡
福建人民出版社
2002年
2003管理学基础知识
《现代管理学原理》（第三版）
娄成武
中国人民大学出版社
2012年
2004固体物理
《固体物理学》
陆栋
上海科技出版社
2002年
2005分析化学
《分析化学》上册（第五版）
武汉大学
高等教育出版社
2006年
《仪器分析》（第四版）
侯正信译
电子工业出版社
3018机械振动
《机械振动学》
闻邦椿
冶金工业出版社
2000年
《机械振动学》
张义民
清华大学出版社
2007年
3019机械可靠性工程
《机械可靠性基本理论与方法》
谢里阳
科学出版社
2012年
《实用机械可靠性设计理论与方法》
孙志礼
科学出版社
2003年
3020车辆动力学
《汽车理论》
余志生
机械工业出版社
2007年
《土地利用规划学》
董德显、雷国平
科学出版社
2010年
有色冶金原理(第2版)
有色冶金原理(第2版)
色冶金学是一门较为系统而完备的工学课程，主要研究冶金产品的性能、加工
过程的技术要求及表面形貌的储存及维护等问题，在冶金工程技术和营销管理中发挥着非常重要的作用。
2001年出版的《色冶金原理（第2版）》汇集了深厚的学
术底蕴和众多丰富的实践经验，介绍了表面处理，加工技术，焊接工艺及应用技术，着力解决材料加工、表面缺陷和表面强化问题。
《色冶金原理（第2版）》结构清晰，分为上、中、下三级，共分为八章，内
容丰富，涵盖了表面处理，加工技术，接合技术，焊接工程，表面问题分类，表面性能分析，表面强化和消毒等专业领域。
除了介绍技术要领外，还详细描述了如何利用不同法理结合手段，通过表面处理获得结实耐磨的镀膜，保证冶金产品质量。
在实际工程实施方面，书中系统介绍了冶金产品性能、温度、焊点尺寸、加工条件及表面形貌标准等，具有重要的参考价值。
《色冶金原理（第2版）》是一部全面、专业的色冶金学综合教材，既适用于
高等学校冶金专业学生，也适用于大规模工况中的技术工程师，强调实践指导，能够更好地满足我国冶金技术产业的发展需求。
冶金原理讲授教学大纲
冶金原理教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程系冶金专业的主业课程。
本课程是在无机化学、物理化学和冶金概论的基础上进行的。
通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。
二、课程的基本要求1、了解重要基本概念和基本原理的定义和含义；2、能运用所学的理论对基本冶金过程进行定性、定量分析；3、能够初步解决具体的研究问题；4、不要背诵公式定理，而要在理解的基础上学会灵活运用。
各章的基本要求：1.冶金熔体a.冶金熔体的基本概念和特点；三元相图相平衡（初晶面，划分三角形，平衡线、平衡点的性质，冷却过程分析，等温截面图）。
要求能够熟练的进行冷却过程分析，会根据相图选择合理的熔体成分；b.了解各种冶金熔体的结构理论，特别是对于冶金炉渣，要求会应用所学的理论解释相关现象；c.了解冶金熔体的物理化学性质及其变化规律，能够使用公式进行简单的计算，以及正确的查图都区有关参数；d.掌握熔渣的酸碱性、氧化性的表示方法，会用来初步分析问题；了解渣与金属间的反应；e.会读图获取熔体的热力学参数。
2.热力学基础a.了解热力学的性质和应用，严格与动力学相区分；b.掌握吉布斯自由能图的构筑和应用方法、图中线的斜率的变化规律，会计算化合物的分解压。
c.掌握绘制热力学平衡的方法，能够熟练的绘制Me-O系、Me-O-S系的平衡图、电势-pH图，会举一反三建立其他体系的平衡图如Me-Cl-O系的平衡图等；并能用来初步解决具体问题，如解释冶金现象、选择工艺条件等；d.掌握碳的燃烧反应特别是布多尔反应的平衡关系，掌握氢的燃烧反应及C-H-O系的平衡，会进行平衡计算并建立变价金属氧化物用CO和H2、C还原的平衡图；明确熔渣中金属氧化物的还原的对比关系；理解真空还原、金属热还原的原理；e.掌握不同标准状态的换算关系，并会运用活度进行精炼的平衡计算，了解熔析精炼、区域熔炼的原理。