有色冶金原理课堂笔记

有色冶金课堂笔记

第一章冶金炉渣

第一节概述

1、火法冶金产物：炉渣、金属、烟气

2、炉渣的来源：来自脉石(SiO2)、溶剂、燃料灰分

3、炉渣的成分：各种氧化物组成的共同体

4、冶金炉渣的作用:a 容纳废物，使金属或锍与脉分离

b 沉降分离

c 保护剂的作用

d 中间产物

e 炉渣的温度决定冶炼的最高温度

5、对炉渣的要求：a 有较低的熔化温度

b 有较小的密度。与熔体金属互不相容，易分层

c 适当组成最大容纳杂质

d 对炉衬的腐蚀性要小

e 要求具有一定的导电导热能力

第二节炉渣的组成

1、炉渣的各种氧化物：a 碱性氧化物可以供给氧离子O2-

b 酸性氧化物吸收氧离子SiO2 P2O5

c 两性氧化物Al2O3、ZnO

2、硅酸度的计算方法: 硅酸度（K）=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的质量之和

当SiO2>20%时，两性氧化物看作碱性氧化物

当SiO2<20%时，两性氧化物看作酸性氧化物

当K>1时为酸性渣当K<1时为碱性渣

第三节炉渣的二、三元状态图

！炉渣的温度：由组成决定（硅酸度）

温度升高变软流动

2、二元状态图

液相线

曲线

液相组成线

物相组成线（垂线与曲线相交则为稳定化合物）

垂线纯组元稳定化合物

化合物

不稳定化合物

晶型转变线共晶L S1+S2 水平线分解型化学转变线共析S S1+S2 化学转变线偏晶L L1+L2

包晶L+S1 S2

化合型化学转变线

包析S1+S2 S3

2、三元系状态图

a自由度：在一定范围内,可以任意改变不致发生相变化的变数的个数ｆ＝４－Ｏ

ｂ基元三角形的划分

划分规则：将三元不变点三个初晶面的固相组成相连，组成的三角形ｃ三元不变点性质的划分

(1)位于基元三角形的外面为包晶点；位于内部则为共晶点

(2)根据箭头方向判断：都指向三元不变点为共晶点

ｄ化合物性质的区分

主要特征：化合物组成点是否落在该初晶区内，若是则为稳定的化合物，不是则为不稳定化合物。

ｅ界面性质的划分

分界线上任意一点的切线与该边界线两边初晶组成点的连线的交点，在组成点连线内，为共晶线：在组成点连线外，为包晶线

ｆ三元相图分析

①找初晶区②找三元不变点③划出基元三角形④判断界线性

质⑤判断三元不变点性质

第四节熔融炉渣的结构

一、熔渣结构的基本性质分类：分子理论和离子理论

分子理论基本内容：1、与固态渣相似存在离解-生成的平衡

2MeO·SiO2=2MeO+SiO2

Kc=（MeO）2·SiO2/2MeO·SiO2

当温度升高Kc随着温度的升高而增大，温度升高，复杂化合物离解程度加大，游离的简单化合物浓度加大。

二元系中复杂化合物的离解特性：

稳定化合物能完全解离部分解离，且随着角度的减小，离解度减小2、熔渣中只有游离化合物才能参与反应。复杂氧化物只有离解或被置换出游离化合物后，才能参与反应。

3、认为熔渣是理想溶液

二、熔渣结构的离子理论

1、熔渣完全由阳离子和阴离子组成，阳离子所带电荷和阴离子

所带电荷总量相等，故熔渣本身不带电。

2、与晶体相同，熔渣中每个离子的周围都是异号离子

3、电荷相同的离子和邻近离子的互相作用力完全相等，与离子

种类无关。

详细分析：

1．、纯氧化物的结构主要是SiO2、CaO、FeO，其次是氧化铝、氧化镁等。纯氧化物在固态时结构是比较简单的，主要取决于离子半径。

鲍林第一定律在阳离子周围形成一个阴离子多面体，阳离子和阴

离子之间的距离取决于离子半径之和，而配位取决于半径之比。

鲍林第二定律在一配位结构中，顶点连结最稳定。

2、氧化物融化后的离解

⑴温度升高氧化物越容易离解，结构越简单

⑵氧化物中，若氧离子引力减小而离子分数打，熔化后易解离为

金属阳离子和氧阴离子，则这一类为碱性氧化物。

⑶若氧离子引力大，离子键分数小，易解离出阴离子和络阴离子，

这一类为酸性氧化物

4、碱性氧化物对硅酸盐结构的影响

炉渣的主要成分是SiO2和碱性氧化物，由于Si-O间的氧离子引力很大，因而炉渣中的络阴离子会吸收碱性氧化物离解出的O2-，并转变为结构更简单，离子半径变小的硅氧络合阴离子。

第五节熔融炉渣的物理化学性质

一。、熔渣的黏度

1定义：当流体在管道中流动时，由于管壁与流体间的粘附力和流体内部的内摩擦力，使靠近管壁的立体速度最小，而中心的流速最大2,熔渣的黏度与成分及温度的关系：若SiO2含量增加，硅氧络合阴离子的结构越复杂，离子半径越大，黏度越大。

任何组成的炉渣，其黏度都是随着温度的升高而降低的。碱性渣有明显的转折点。

三、熔渣的密度

1、影响金属与炉渣之间分离难易

2、温度升高，密度降低

3、含较多质量大的氧化物，渣的密度会增大。相反密度小

四、熔渣表面张力

计算公式：б渣=