第一章冶金炉渣

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四)熔渣的电导
1、熔渣的电导是通过测量面积为1cm2, 长度为1cm的熔渣的电导度得出的:
导点度L与面积S成正比,与距离成反比, 比例系数κ为比电导,亦称电导,其单位为 Ω-
1·㎝-1。
有色冶金炉渣在1573K的κ约为0.1~ 0.2Ω-1·㎝-1。而一般冶金熔渣的κ值一般在 0.1~16Ω-1·㎝-1范围内变化。
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二)熔渣的粘度
SiO2
%
37.3
37.3 4.7
46.0
100%
42.4%
CaO%
4.7
100% 5.3%
37.3 4.7 46.0
FeO%
46.0
100% 52.3%
37.3 4.7 46.0
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二)熔渣的粘度
从图1-14中查得这种炉渣在1623K下的粘度 约为1.5Pa·s。但是,因为这种炉渣并不是纯 粹的三元系,因此查出的数据只能作参考。 由图可见该炉渣系粘度最低的组成为: CaO10~30%、SiO215~30%,FeO40~60%.
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二)熔渣的粘度
由于粘度仅能在均一液相内测定,所以等 粘度曲线图仅占有浓度三角形的局部(给 定的等熔化温度曲线以内的液相区)
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二)熔渣的粘度
在应用该图时,首先应将炉渣中的三种主 要氧化物换算为总和100%,然后再查图 可得各种炉渣在给定温度下的粘度值。例 如,要查某个铜造锍熔炼炉渣的粘度,该 炉渣中主要成分的质量百分比数为 SiO237.3%、CaO4.7%、FeO46.0%。先 将三成分总和换算成百分之百,即:
固体渣的密度可近似地按单独氧化物的密度用
Байду номын сангаас
加法计算:

1 100
%MeO
MeO
%M eO
M eO
1 100
%MeO MeO
式中 ρMeO——渣中MeO的密度(见表1-5);
%MeO——渣中MeO的质量百分比。
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣中 的沉降
表1-5 各种氧化物的密度(g·cm-3 )
p F dv
dS
既内摩擦力与表面积大小和速度差成正比,与距离成反比。 比例系数‫ף‬与液体的粘度有关,故称为粘度系数,亦称粘度。
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二)熔渣的粘度
2、粘度的单位: 当P=105-N, F=1cm2, ds=1cm, dv=1cm·s1-时, 10-5=‫ף‬N·s·cm-2=1.1Pa·s
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二)熔渣的粘度
4.粘度对冶金生产的影响: 在冶金生产中,常因炉料成分变化大,造成熔渣粘 度过于高难于流动,严重时还会生成炉瘤,致使炉 矿温异的常方。法常降用低加熔入渣萤的石粘(度C,a改F2善)其、流并动同性时,升从高而炉能 够晶冲(熔刷点洗1去6炉59瘤.1。5K原)因,是促C使aFC2a能O与熔C于a渣O 中生,成同低时共 C离a成F2较中小的的F-配可合代离替子O2,-促使使熔硅渣氧粘配度阴降离低子。解所体以,分 C度a的F2作不用论。对酸性渣或碱性渣都具有大幅度降低粘
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二)熔渣的粘度
4、熔渣的粘度与温度的关系
任何组成的炉渣,其粘度都是随着温度的升高 而降低的。但是温度对碱性渣和酸性渣的影响 有显著的区别,如图1-13所示。
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二)熔渣的粘度
碱性炉渣(含SiO2小于35%)在受热熔化 时,立即转变为各种Me2+和半径较小的硅氧配 阴离子,粘度迅速下降,如图1-13所示,其粘 度-温度曲线b上有明显的转折点,该点的对应 温度Tc称为熔化性温度,当温度超过Tc后,曲 线变得比较平缓,此时温度对粘度的影响已不 明显了。
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二)熔渣的粘度
3、熔渣的粘度与成分的关系 1)SiO2对炉渣的粘度影响最大。前已述及,熔渣中 SiO2含量愈高,硅氧配合阴离子的结构复杂,离子半 径愈大,熔体的粘度也愈大。Al2O3、ZnO等也有类 似的影响。 2)碱性氧化物的含量增加时,硅氧配阴离子的离子 半径变小,粘度将有所下降,但并不是说炉渣中碱性 氧化物含量愈高粘度愈低,相反,碱度太高的炉渣是 粘而难熔的。
炉渣的密度与所含的成分有关。当炉渣中含有 有较多质量大的氧化物如PbO、FeO、Fe3O4、 ZnO等时,其密度增加;反之,若含质量小的 氧化物如SiO2,CaO等时,则炉渣的密度较小
炉渣的密度值常介于2.5~4.0之间。
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣 中的沉降
例题 有一炼铅炉渣,其中所含的各种氧化 物 的 成 分 如 下 : SiO230%、CaO10%、 ZnO13%、Al2O37.7%。试求其密度。 解: 按式(1-5)得炉渣的密度为
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解决思路
认识熔渣性能的原理和规律。 掌握组成——性能图和根据已知数据计算熔
渣性能的方法,从而可以了解已知成分的熔 渣性能是否能满足冶炼过程的要求。 熔渣由所要求的性质来选择合理的熔渣成分。
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任务实践
一)炉渣的熔化温度 二)熔渣的粘度 三)熔渣的密度和金属微粒在渣中的沉降 四)熔渣的电导 五)熔渣的热含量 六)熔渣的表面性质

1 100
(30 2.2 10 3.4
13 5.6
27 5.0
12.3 3.65 7.7 3.97) 3.833g.cm3
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣 中的沉降
液态金属在炉渣熔体中的沉降速度,可以用斯托克 斯公式表示:
v
2
( 金
渣 )
2 金
g
9

式中 v——沉降速度,cm·s-1
l o g l o g A B T ( 1 4 )
式中A、B为与炉渣成分有关的常数,该式表示酸 性渣的粘度的重对数与温度T成直线关系,这已为 许多实验所证实。
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二)熔渣的粘度
3.CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度 CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度已有大量的测 定数据,并已在浓度三角形中绘成等粘度曲 线。图1-14为1623.15K时CaO-FeO-SiO2系 炉渣的等粘度曲线
氧化物 密度 氧化物 密度 氧化物 密度
SiO2 2.20~2.55 MgO 3.65 PbO 9.21
CaO FeO Fe3O4
3.40 5.0 5~5.4
CaF2 2.8 ZnO 5.60 Al2O3 3.97 Cu2O 6.0 MnO 5.4 NaO 2.27
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣 中的沉降
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二)熔渣的粘度
粘度是熔渣的重要性质,关系到冶炼过程能 否进行、也关系到金属或硫能否充分地通过 渣层沉降分离。
冶炼过程要求炉渣具有较小的粘度。
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二)熔渣的粘度
1.粘度的定义 当流体在管道中流动时,管道与流体间的 粘附力和内部的内摩擦力,使靠近管道的流体流速最小, 而中心的流速最大。设在流动的液体中有相邻的两层流体, 面积为 F,距离为ds,一层的流速为v,另一层为v+dv)图-1 12),两层流体间的内摩擦力p可由下式求出:
g——重力加速度,980cm·s-2;
ρ金·ρ渣——金属(或锍)和炉渣的密度,g·cm-3;
η——熔渣的粘度,P(1P=0.1Pa·s)。
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣 中的沉降
由式(1-6)可见,金属或锍的微粒半径大, 密度大,而熔渣密度小,粘度小皆有利于加 大金属或锍的沉降速度、完全。因而金属在 炉渣内的间接损失少。
任务九、 调整炉渣的性质
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上一章
任务内容
一、任务目标 二、解决思路 三、任务实践
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任务目标
熔渣的物理化学性质直接关系到冶炼过程能 否顺利进行和技术经济指标是否符合要求, 是能否实现优质高产低消耗的重要因素。
熔渣的物理化学性质直接关系到熔渣合理成 分的选择。
通过了解熔渣的物理化学性质,可以进一步 加深对熔渣性能的原理和规律的认识。
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣 中的沉降
熔渣密度的大小直接影响到冶炼过程中 炉渣与金属之间分离的难易,所以在生产实 践中具有重要意义。
熔渣的密度测定的数据较少,而故态炉
渣熔化后的密度变化很小,故可近似地采用
固态炉渣的密度值。这虽然不够精确,但生
产实用是可取的。
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三)熔渣的密度和金属微粒在渣 中的沉降
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二)熔渣的粘度
酸性炉渣因含SiO2高(SiO2大于40%), 当升高温度时,复杂的硅配阴离子逐步离解为 简单的配阴离子,离子半径逐步减小,因而粘 度也是逐步降低的,其粘度-温度曲线a上不存 在明显的熔化性温度。
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二)熔渣的粘度
通过实验求得碱性渣的粘度与温度关系式如
下:
ln A B
T
或写成
w
B0e RT
式中A= W‫ ף‬/R ,B= lnBo ,W‫ף‬为粘流活化能,是质
点在两平衡位置间移动所需的最小能量,质点大,
W‫ף‬也大,粘度也大。
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二)熔渣的粘度
对于酸性渣,由于温度升高硅氧配阴离子解体, 质 点 数 增 多 而 半 径 变 小 , W‫ף‬已 不 是 常 数 , 故 式 (1-3)不适用,因而粘度与温度的关系常用经验 方程表示如下:
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一)炉渣的熔化温度
炉渣的熔化温度主要与组成有关,从熔渣 的状态图可以看出各种渣系的熔化温度区。处 在等温线上的各种炉渣组成,其熔化温度相同。 根据该线可以确定某一熔化温度时的炉渣成分, 或根据炉渣成分估算出该组成下的熔化温度。 图1-11为CaO-FeO-SiO2系等熔度图。
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四)熔渣的电导
2、熔渣的导电机理 电子导电--熔渣内电子流动而引起的导电 离子导电--熔渣内离子迁移而引起的导电
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四)熔渣的电导
3、化合物的分类 电子导电为主的化合物,其k值较大 如 FeO1673K , k=17.85 , CaO2853K , k=40,MgO3073K,k约为35……等 离子导电为主的化合物,其k值很小, 如约为SiO1022-40~2130K1,数k量约级为,0这.05类,化各合种物硅将酸大盐大k地值 降低熔渣的k值
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四)熔渣的电导
4、温度对电导的影响 升高熔渣的温度,对电导的影响是多方面的。 首先,温度升高后,电子导电减弱,其次, 硅氧配阴离子解体,参与导电的离子增加, 离子迁移能力加大,离子电导加强。同时, 温度升高使熔渣粘度降低,也有利于离子导 电,因而升高温度将使电导值加大
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四)熔渣的电导
电导与温度的关系符合以下关系:
wk
k Ae RT
式中 A——常数; Wk——导电活化能
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四)熔渣的电导
5、电导与粘度的关系 对于一定组成的熔渣,比电导k与粘度η之 间存在以下关系:
kn·η=K 式中 K——常数;
η——粘流活化能与电导活化能之比 Wη/Wk,常数。
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一)炉渣的熔化温度
炉渣的熔化发生在一定的温度范围内。 熔化温度(或称熔点)是指固态渣完全转变为均匀
液相或液态渣冷却时开始析出固相的温度 可由熔渣状态图的液相线或液相面的温度来确定。 炉渣的熔化温度可以决定冶炼时所需采取的温度制
度,同时也是确定熔渣其它物理化学性质的因素之 一。
钢 液 1868 <0.0025
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二)熔渣的粘度
由表1-4数据可看出,流动的渣,其粘度 相 当 于 甘 油 的 室 温 粘 度 0.5Pa·s。 粘 度 1.5~2.0Pa·s的渣,虽然比较粘稠,但尚能满 足冶炼要求。当渣的粘度达3.0~5.0Pa·s或更 高时,则会造成冶炼过程难以进行,导致熔渣 不易由炉内放出。
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四)熔渣的电导
由 于 Wη>Wk, 故 n>1。 因 而 当 升 高 温 度而使粘度降低时,粘度的下降率将大于比 电导的增加率。这是因为比电导决定于半径 小的Men+,粘度取决于复杂的硅氧配阴离子, 温度升高,硅氧配阴离子解体,对粘度的影 响大,对比电导的影响小。
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二)熔渣的粘度
表1-4 某些液体的粘度
液 体 温 度 粘 度 液 体 温 度 粘 度
水 298 0.00089 汞
273 0.0017
蓖 麻 油298 0.8 流 动 好 的 渣
<0.50
甘 油 298 0.5 稠 渣
1.5~2.0
生 铁 液1698 0.0015 很 稠 的 渣
>3.0
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