有色冶金原理第一章-冶金炉渣
冶金炉渣结构理论
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.1.1 三元系立体相图
三元凝聚体系，自由度数 最大为3，表明体系有三个 独立变量，因此，相图要 用三维空间图形表达
C
共晶体的三元相图的空间图形
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
(1)三元系组成的表示法—浓度三角形
❖ 简单共晶体的三元立体相图：
初晶面:曲面tAe2’E’e1’、tBe1’E’e3’、 tCe3’E’e2’ 是固、液两相平衡共存的液相 面，自由度数为2(f＝3+l-2＝2)。 二元共晶线:液相面两两相交的交线，是两组 分同时从液相析出的液相线，此曲线上是液 相及两固相平衡,自由度数为l。 三元共晶点:二元共晶线最后交于E‘点，3组 分同时从液相析出。此点是四相平衡共存， 自由度数为零，是体系的最后凝固点。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
4.2.2 三元系相图的基本类型
4.2.2.1 具有简单三元共晶体的相图
由三组分中两两形成二元共晶体构成的三元共晶系相图。 ❖ 结晶过程分析
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
❖ 结晶过程中各相量及成分的变 化：原物系点、液相点及析出的固 相点遵循直线规则，液相点及析出 的固相量可由杠杆原理计算。
❖ 浓度三角形内某点浓度的确定： ① 垂线长度法：由等边三角形内任意点向三边作垂线，每根垂线之长
代表它所指向的该顶角组分的浓度。
② 平行线法：通过等边三角形内任意点作3根平行于各边的直线，其在
边上所截线段之长，分别代表该平行线所对应顶角组分的浓度，而在三边 上所截线段长度之和等于三角形的边长。
4.2 三元系相图的基本知识及基本类型
(1)CaO—Si02系相图
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-
《冶金是怎样炼成的》每章主要内容
《冶金是怎样炼成的》每章主要内容冶金是怎样炼成的
第一章：冶金概述
本章主要介绍冶金的定义和基本原理。
冶金是一门研究金属的提取、加工和利用的科学。
它涉及了矿石的选矿、冶炼过程和金属制品的加工等内容。
第二章：矿石的选矿
本章主要讲述了矿石的选矿过程。
选矿是指通过物理或化学方法，将矿石中的有用矿物与无用矿物分离，以达到提取有用矿物的目的。
本章介绍了常用的选矿方法和设备，并简要介绍了选矿过程中的一些关键技术。
第三章：冶炼过程
本章主要介绍了冶炼过程。
冶炼是将选矿后的矿石通过加热、还原等方式，将其中的金属提取出来的过程。
本章详细描述了冶炼的几个主要步骤，包括矿石的熔炼、转炉炼钢和电解精炼等技术。
第四章：金属制品的加工
本章主要介绍了金属制品的加工过程。
金属制品的加工是指将冶炼后的金属通过锻造、轧制、焊接等方式，将其转化为各种需要的形状和尺寸的过程。
本章讲解了不同类型金属制品的加工方法和相关设备。
第五章：冶金应用与发展
本章主要探讨了冶金在现代社会中的应用和发展趋势。
在这个章节中，我们介绍了金属的广泛应用领域，如建筑、交通、航空航天等，并讨论了冶金技术的发展方向和未来可能的突破。
以上为《冶金是怎样炼成的》每章的主要内容概览，详细内容请参考原文。
炉渣
课 后 复 习（1）
1、相律的概念及自由度的计算 2、二元相图的基本类型 3、二元熔体冷却过程分析
§3.炉渣系二、三元状态图
相图是研究和解决相平衡问题的重要工具，根据炉渣相图 可以确定渣中的氧化物在高温下相互反应，形成的不同相组 分（如纯凝聚相、溶液、固溶体、低共熔物等等），各相的 成分和相对数量，以及炉渣的熔化温度与组成的关系等，从ห้องสมุดไป่ตู้而为选择具有一定性能的炉渣体系和成分提供依据。
下表例举了一些炉渣的组成：
炉渣 高炉炼铁渣
SiO2 A12O3 CaO
FeO
30～40 10～20 35～50
<1
MgO MnO
其它
5～10 0.5～1 S 1～2
转炉炼钢渣
9～20 0.1～2.5 37～59 5～20
0.6～8 1.3～10 P2O5 1～6
铜闪速炉熔炼渣 28～38 2～12 5～15 38～54
K≤1
碱性
1≤K≤1.2 中性
例：计算下列成分的炉渣的硅酸度:
组分 CaO MgO (%) 38 8.4
FeO SiO2 Al2O3 31.3 17.9 4.4
K
17.9
32
60
4.4
3 16 102
38 16 56 8.4 16 40 31.316 71.8
0.55
K≤1，炉渣呈碱性。
熔渣的副作用 熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷
缩短了炉子的使用寿命
炉渣带走了大量热量 增加了燃料消耗
渣中含有各种有价金属 降低了金属的直收率
二、炉渣的类型
根据炉渣在冶炼过程中的作用，可将其分成四类：
炉渣
炉渣的物理化学性质主要由熔渣的组成决定，生产实 践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择炉渣 成分，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质，如适当 的熔化温度和酸碱性、较低的粘度和密度等。
4、直线规则
两个原始体系M，N完全混合为一个新体系P时，P的组成
点必定在MN连线上，且必介于M、N二点之间。
反之，当一个体系P分解成为两个不同组成的体系M、N
时，则M、N、P三点也必然处于一条直线上，且M、N两 体系的组成点分居于P组成点的两侧。
e：重心原则
A
f：交叉位规则
A
M
S N
PH GQ
Fe-O系中不可避免地存在一些高价铁的氧化物，如Fe2O3 或Fe3O4，考虑这些氧化物的影响，通常将Fe2O3 的化学分 析数据折算为FeO的质量分数（常取折算系数为0.9），在 相图上方标出在大气压力下、沿液相线温度在相应组成的熔 体中Fe2O3 的质量分数。
体系特点 在WSiO2 20%~30%范围内时，亚铁硅酸盐炉渣的熔化 温度为1200℃左右。 理论上，这样的熔化温度符合有色金属矿物的造锍熔炼 及还原熔炼的要求。
B
CB
M Q
S
P
N
C
5、重心原则
在浓度三角形ABC中，当由物系M、N和Q构成一新物 系P时，则物系P的组成点必定落在三角形MNQ的重心位 置上，这就是重心原理
6、交叉位规则
新体系点P在起始混合物MNQ三角形之外，在一条边的外侧。
铜火法冶金原理基础知识
2Fe+O2=2FeO
CaO+CO2=CaCO3 2Fe+S2=2FeS 2C+O2=2CO
对于绝大多数的离解-生成反应可以用以下通式表
示：
A(S)+B(g)=AB (S)
2 氧化物的离解和金属的氧化
1)离解压Po2 对氧化物的离解-生成反应，可用下述通式表示： 2Me+O2=2MeO ㏒ PO2= △G0/4.576T
Po2仅取决于温度，与其它因素无关。 Po2为反应
处于平衡时气相O2的平衡压，称为氧化物的离解 压。
2)铁氧化物的离解-生成反应
Fe氧化为Fe3O4或由Fe2O3理解为Fe的过程都是逐步
进行的。
当温度高于570 ℃时，Fe⇆FeO⇆Fe3O4⇆Fe2O3
O2含量增加到22.28% O2含量增加到27.64% O2含量增加到30.06% 2Fe+O2=2FeO 6FeO+O2= 2Fe3O4 4Fe3O4 +O2 = 6Fe2O3
时，C完全燃烧成CO2 ； O2不足时将生成一部分
CO；而C过剩时将生成CO。 对于煤气燃烧反应，温度高时，CO不易反应完 全。 对于碳的气化反应，只有温度高时才能进行。
2)H-O系和C-H-O系燃烧反应，主要有以下四个反 应：
氢的燃烧
水煤气反应 水蒸气与碳反应
2H2+ O2 =2H2O
CO+H2O=H2+C O2 2H2O+C=2H2+C O2 H2O+C=2H2+CO
甲烷的离解和燃烧
CH4=C+2H2
氢的燃烧反应与煤气燃烧反应相同，即温度高时， H2不易反应完全。 。
水煤气反应只能在温度低于800 ℃时进行。
冶金炉渣PPT课件
炉渣二元状态图
相图相关知识复习
液相线： 垂直线：表示二组元生成的化合物
化合物：稳定化合物 熔融时所产生液相的组成与化合
物 固相的组成完全相同 不稳定化合物
6
炉渣二元状态图
横 线：在横线的温度有相变过程或相变反 应发生
相变过程：横线上下相的变化不引起化 学组成的变化
相变反应：横线上下有旧相的分解或化 合及新相生成的反应发生 共晶反应：L=S1+S2
线上，其所有体系点中对面顶点组分的含 量均相等。
25
26
炉渣三元状态图
等比例规则 PP12图2-4 在三角形某一顶点到其对边的任一直线 上，各物系点中所含另两个顶点所表示的 组分的含量之比为一定值。
b1/c1=b2/c2=b3/c3=常数
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炉渣三元状态图
背向规则 PP13图2-5 浓度三角形ABC中任一物系点P在冷却 至其初晶温度（即物系点到达液相面）时 首先自液相中析出固相A，则当体系继续冷 却时，由于只析出了固相A，而剩余液相中 B、C两组分含量的比值不变，故根据等比 例规则可知，剩余液相的组成点L必定在AP 连线的延长线AS上变化。随着冷却结晶
结论：该二元系不适于作冶金炉渣
15
16
炉渣二元状态图
CaO-Fe2O3二元系 PP36图2-28 垂直线：3条 （两个不稳定化合物，一个稳定化合物） 横 线：6条（共晶、包晶、共析等） 液相线：体系最低熔化温度 <1218℃
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Fe2O3是石灰（CaO）的有效助熔
剂
18
炉渣二元状态图
应用：三菱吹炼渣 闪速吹炼渣
冶金炉渣
中南大学 戴曦
2008-10
1
有色冶金原理
有色冶金原理编辑本词条缺少概述，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来编辑吧！书名有色冶金原理作者傅崇说出版社冶金工业出版社出版时间1993年4月1日1书籍介绍2图书信息3内容简介4目录1书籍介绍编辑专业基础课的教材,按照有色提取冶金过程的特点分成9章,论述了有色冶金原理已有的研究成果。
2图书信息编辑作者：傅崇说出版社:冶金工业出版社; 第1版(1993年4月1日)丛书名:高等学校教学用书平装:290页正文语种:简体中文开本:16ISBN:750241150X条形码:9787502411503产品尺寸及重量: 25.8 x 18.2 x 1.4 cm ; 440 g3内容简介编辑本书自一九八四年发行第一版以来，全国大多数高等学校的有色冶金专业采用作为有色冶金原理课程的教材。
一九八七年，根据“八五”·冶金教材规划和有色冶金专业教学大纲的要求，编者对本书进行了修订，全书内容作了适当的增减，补充了一些新的图表数据和习题思考题。
本书是根据冶金部教材工作会议所制订的教材出版计划编写。
本书作为专业基础课的教材，将就有色冶原理已有的研究成果，按照有色提取冶金过程的特点分成九章加以系统的综合和论述。
一至六章属于火法法冶金过程，七和八章属于湿法冶金过程，第九章关于熔盐的基本原理，本应属于火法冶金的范围，但考虑到熔盐电解与水溶液电解在原理上相类似，为了便于说明问题，故将其编排在湿法冶金过程之后。
4目录编辑绪言第一章冶金炉渣第一节概述第二节炉渣的组成第三节炉渣系二、三元状态图第四节熔融炉渣的结构第五节熔融炉渣的物理化学性质第六节熔渣的活度习题、思考题第二章化合物的离解-生成反应第一节概述第二节离解-生成反应的△G-T关系式第三节氧化物的吉布斯自由能图第四节氧化物的离解和金属的氧化习题、思考题第三章氧化物的还原第一节概述第二节燃烧反应第三节氧化物用CO、H2气体还原剂还原第四节氧化物用固体还原剂C还原第五节复杂化合物和溶液中氧化物的还原第六节金属热还原第七节氧化物还原实例第八节多相反应动力学习题、思考题第四章硫化矿的火法冶金第一节概述第二节金属硫化物的热力学性质第三节焙烧地程热力学第四节焙烧过程中的气相组成第五节硫化物焙烧动力学第六节硫化物氧化生成金属第七节硫化矿的氧化富集造铳过程第五章氧化物和硫化物的火氯化第六章粗金属的火法精炼第七章湿法冶金浸出、净化和沉积第八章溶剂萃取和离子交换第九章湿法治金电解过程词条标签：书籍。
8.有色冶金炉渣
有色冶金炉渣一、炉渣(slag)矿中的脉石、炉料中的熔剂和其他造渣组分在火法冶金过程中形成的金属硅酸盐、亚铁酸盐和铝酸盐等混合物。
此外，炉渣还含有少量的金属硫化物、金属和气体。
从广义说，有色金属的吹炼渣、黄渣、蒸馏罐渣、精炼渣等都属有色金属冶金炉渣。
炉渣富集了炉料中的脉石成分和不希望进入主金属的杂质，是一个成分复杂的多元体系。
炉渣的主要成分为氧化物。
可将构成炉渣的氧化物分为酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。
等)、碱性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和两性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。
它们之间的区别在于各氧化物对氧离子的亲疏关系，容易放出氧离子的为碱性氧化物，反之为酸性氧化物。
这些氧化物相互结合成各种化合物、固溶体及共晶混合物。
二、炉渣组成的来源有色金属冶金炉渣中的组分主要来源于五个方面：(1)矿石或精矿中的脉石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)炉料在熔炼过程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)为满足熔炼需要而加入的熔剂，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蚀或冲刷下来的炉衬材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃烧的灰分，如Al2O3、SiO2等。
有色金属冶金炉渣属FeO–CaO–SiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2组成的硅酸盐，三者之和约占渣量75％～85％，有时甚至达90％。
因此，渣的性质在很大程度上由这三个组分所决定。
三、在冶炼过程中的作用炉渣是火法冶金的必然产物，其量又相当大。
例如反射炉炼铜产出的炉渣约为熔锍质量的200％～500％。
炉渣在冶炼过程中主要起八方面的作用。
(1)熔融炉渣富集了炉料中几乎全部的脉石和大部分的杂质，并在造渣过程中完成了金属的某些熔炼和精炼过程。
例如铜、镍硫化矿造锍熔炼时，铜、镍等硫化物与硫化亚铁富集为熔锍，而铁的氧化物与脉石、熔剂和燃料灰分等形成熔渣。
(2)熔炼生成的金属或锍熔体液滴分散在熔渣中，它们的汇合长大和澄清分离都是在熔渣介质中进行的。
有色冶金原理_绪论1
• 电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液 电解等。
39
• 广义上讲电冶金是指应用电能从矿石或其 它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过 程。显然也包括电炉冶炼。但实际工程上 所提到的电冶金一般指电解（电化学）冶 金，包括水溶液电解和熔盐电解，而把电 炉冶炼归入火法冶金的范畴。
• 中国有色金属产量 • 2002年为1012万t， • 2003年达到1182万t， • 2004年达到1398万t， • 2005年达到1631.8万t， • 2006年1917万t， • 2007年达到2361万t。 • 2014年4417万吨
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冶金学发展历史
• 源远流长的冶金生产技术，直到18世纪末， 才从近代自然科学中汲取营养，逐渐发育成 一门近代科学──冶金学。
• 湿法冶金在机理上属物理化学的内容，其生产步 骤主要包括：浸取、分离、富集和提取。
33
• （1）浸出 选择适当的溶剂（如酸、碱、氨、氰化物、 氯化物、有机溶剂等）把经处理过的矿石 中的常以化合物形式存在的金属选择性地 溶解，以便使其与其它不溶的物质分离的 过程。浸取过程常涉及到置换和氧化还原 反应，为得到所需要的产物，对浸取剂的 酸碱度要加以控制。
13
14
• （2）轻金属，密度在4.5 （或5） g·cm-3以 下的金属叫轻金属，周期系中第ⅠA、ⅡA 族均为轻金属，主要有7种：
• 铝Al、镁Mg、钾K、钠Na、钙Ca、锶Sr、 钡Ba；
15
• （3）贵金属，通常是指金、银和铂族元素。 这些金属在地壳中含量较少，不易开采。 这些金属对氧和其他试剂较稳定，金、银 常用来制造装饰品和硬币。主要有8种：
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080603有色金属冶金《有色冶金原理》考试大纲
080603有色金属冶金《有色冶金原理》考试大纲
(1)考试的总体要求
有色冶金原理考试是在考查基本知识、基本理论的基础上，注重考查考生运用冶金原理、技术和方法分析和解决实际问题的能力。
要求学生能：
①掌握冶金炉渣、化合物的离解生成反应，氧化物的还原，硫化矿的火法冶金，氧化物和硫化物的火法氯化，粗金属的火法精炼原理。
②掌握湿法冶金浸出、净化和沉积，湿法冶金电解过程等。
（2）考试内容
①冶金炉渣
炉渣的组成、炉渣二元、三元状态图。
②化合物的离解生成反应
离解-生成反应的ΔG°-T关系式，吉布斯自由能，氧化物的离解和金属的氧化。
③氧化物的还原
燃烧反应。
氧化物用CO、H2气体的还原，氧化物用固体C还原。
复杂化合物和溶液中氧化物的还原。
金属热还原。
多相反应动力学。
④硫化矿的火法冶金
金属硫化物的热力学性质及焙烧过程热力学。
焙烧过程的气相组成。
硫化矿焙烧过程动力学。
硫化矿氧化生成金属。
⑤氧化物和硫化物的火法氯化氯化反应热力学。
氯化反应动力学。
⑥湿法冶金浸出、净化和沉积湿法冶金反应热力学基础。
浸出过程。
离子沉淀。
金属从溶液中的沉积
⑦湿法冶金电解过程
电极过程的动力学。
阴极过程。
阳极过程。
电解过程。
槽电压、电流效率和电能效率。
第一章冶金炉渣(1)
第一章冶金炉渣(1)
3、CaO-FeO-SiO２三元系
n 化三元铁系分与平解Fe衡、O状-氧S态i化O图2等二的原元研因系究，相带给同来C，一aO由定-F于困eO存难-在S，iO氧研2 究结果亦互有差异。
n 三元系内有三个组分，如再考虑温度的 影响，则用等边三角形平面表示组分浓度的 变化，再在此三角形平面上竖立垂直纵轴以 表示温度，这样就构成了三棱柱体的空间相 图。
上一节
第一章冶金炉渣(1)
教学内容
n 一）炉渣系状态图（相图）基本知识 n 1、SiO2-CaO二元系 n 2、FeO-SiO2二元系 n 3、CaO-FeO-SiO２三元系 n 4、Al2O3-SiO2二元系 n 5、CaO-AL2O3二元系 n 6、CaO-Al2O3-SiO2三元系
第一章冶金炉渣(1)
第一章冶金炉渣(1)
二）炉渣的作用
7、用矿热式电炉冶炼时，炉渣是电阻发热体， 可用调节电极插入渣中深度的方法来调节电 炉的功率。用反射炉熔炼时，炉渣是传热介 质，通过它把热量传递给金属熔体。
第一章冶金炉渣(1)
三）配制炉渣应该达到的要求
要使炉渣在冶炼过程中发挥其有利的作用， 就必须根据各种有色金属冶炼过程的特点，合 理地选择炉渣成分，使之具有合适要求的物理 化学性质，如适当的熔化温度和酸碱性、较低 的粘度和密度等。
第一章冶金炉渣(1)
表１-１某些有色冶金炉渣的成分（％质量）
第一章冶金炉渣(1)
一）氧化物的分类
1、碱性氧化物：能供给氧离子的氧化物O2- ， 如CaO、MnO、FeO、MgO等
CaO=Ca2+ ＋O２-
第一章冶金炉渣(1)
一）氧化物的分类
2、酸性氧化物：能吸收氧离子而形成配合阴 离子的氧化物，如SiO2、P2O5等
有色冶金原理中炉渣系三元相图的几点思考
摘要 ：炉渣 系三元相 图是 有 色冶金 原理 中的重点与难 点。通过归纳、 凝练相 图基础知识 ， 制作 冷却过程动态演示课 件， 能够更直 观、 牢 固掌握 三元相 图的相 关知 识。 本文结合 浓度 三角形基 本规 则举 例分析 炉渣系局部投影 图物 系点的冷却过程 ， 能够加深对 炉渣系 相 图的理解 ， 从而培养灵活运 用相 图知识解决 实际 问题 的能力。
极 为复 杂 ， 但含 量最多 的是氧化 物 ， 通 常只 有三 种 其总含 相线移动 到 ｇ 点， 按照直 线规则 ， 液相点 ｋ 、 固相点 ｇ 和 总 如图 ２ ） 量可 达 ８ ０ ％以上 ， 因而在冶金上 常用三元相图对炉渣 的组 体 系点 Ｍ 在任何 时刻都 必须处于同一直线上。（ 成和 物理化学性质进 行分析。 充分理解温度 降低过 程中 ， 不同组分进行 的反应。在 掌握 二元相图平 面 的基础 上 ， 进 行投影 ， 分析 二 元组成线 上 的二元共 晶点 、 二 元包 晶点以及纯组 元点的位 置。其次
ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｋ ｎ ｏ ｗｌ ｅ ｄ ｇ ｅ ｌ ｆ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｙ ．
关键词 ：三元相 图； 冷却过程 ； 相 图分析
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｔ ｅ ｎａ ｒ ｙ ｒ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ； ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ； ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｖａ ｌ ｕ ｅ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
・２ ６ ｌ・
有 色 冶 金原 理 中炉 渣 系三 元 相 图 的几 点 思 考
冶金原理复习
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？在火法冶金过程中处于熔融状态的反应介质和反应产物（或中间产品）称为冶金熔体。
它分为：金属熔体、熔渣、熔盐、熔锍。
2.何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。
熔渣是指主要由各种氧化物熔合而成的熔体。
冶炼渣主要作用在于汇集炉料中的全部脉石成分，灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物分离。
精炼渣主要作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化物，使之与主金属分离。
3.什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？富集渣：使原料中的某些有用成分富集与炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。
冶炼渣：汇集大部分杂质使其与熔融的主要冶炼产物分离。
4.试说明熔盐在冶金中的主要应用。
在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼。
熔盐还在一些氧化物料的熔盐氯化工艺以及某些金属的熔剂精炼法提纯过程中广泛应用。
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.下图是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图（1）写出各界限上的平衡反应（2）写出P、E两个无变点的平衡反应（3）分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线。
3.在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律？答：1 背向规则2杠杆规则3直线规则4连线规则5 三角形规则6重心规则7切线规则8共轭规则等第三章冶金熔体的结构1. 熔体远距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1.什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？解：熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。
有色冶金原理(傅崇说版)部分课后习题解答 1
第一章习题与思考题1. 计算偏硅酸钙、焦硅酸钙和正硅酸钙的硅酸度各是多少。
2. 某炉渣组成为SiO237%,CaO11%,FeO47%,Al2O35%,试用图1-4分析计算，它属于何种金属冶炼的炉渣，该炉渣偏酸还 是偏碱性？并求出它的密度。
3. 试计算直径0.008mm 的铅微粒在 1623K的下列组成的炉 渣中沉降速度、渣中SiO230%、FeO40%、CaO23%、ZnO7%。
4. 试计算含 SiO242%、CaO12%、FeO41%、Al2O35%的炉渣 1673K 时的表面张力。
并近似地查出该炉渣的熔化温度。
若 该渣在1623K 时，查其粘度为多少？若1523K 时，查该炉渣的热含量约为多少？解答： 1.解：因 和 碱性氧化物中氧含量之 和酸性氧化物中氧含量之 硅酸度= （P 2）所以 2 5616 116 56 60 32 116 60 2 = ´ ´= × 硅酸度 SiO CaO 66 . 0 5616 228 56 3 60 32 228 60 3 2 = ´ ´ ´ = × 硅酸度 SiO CaO 1 5616 172 56 2 60 32 172 60 2 2 = ´ ´ ´ = × 硅酸度 SiO CaO 2.解:按 100kg 炉渣计算， SiO 2 为酸性氧化物， 其余视为碱性氧化物， 则：24 . 1 56 16 11 8 . 71 16 47 102 48 5 60 3237 = ´ + ´ + ´ ´ = 硅酸度 （P 3）3.解： ( ) [ ] å ´ = MeO MeO r s % 100 1 渣 （P 3）[ ] 3 834 . 3 6 . 5 7 4 . 3 23 0 . 5 40 2 . 2 30 1001 - × = ´ + ´ + ´ + ´ = cm g 渣 s 渣粘度h 查图 1-14 得 0.5Pa•s.% 3 . 32 % 100 4023 30 30 % 2 = ´ + + =SiO % 7 . 24 % 100 4023 30 23 % = ´ + + = CaO % 43 % 100 40 23 30 40 % = ´ + + = FeO 又因 3 34 . 11 - · = cm g Pb r ，所以() 2 9 v g r r g h -× =´´ 2 金 金 渣 渣 ( ) 980 5 10 4 834 . 3 34 . 11 9 2 24 ´ ´ ´ - ´ = - ） （ 15 10 23 . 5 - - × ´ = s cm 4.解： i i x d s = å 渣 （P 19）各组元摩尔数 7 . 0 6042 2 = = SiO （P 20） 214 . 0 5612 = = CaO 569 . 0 7241 = = FeO 47 . 0 569. 0 214 . 0 7 . 0 7 . 0 2 = + + = SiO x 14 . 0 569. 0 214 . 0 7 . 0 214 . 0 = + + = CaO x 39 . 0 . 0 569. 0 214 . 0 7 . 0 569 . 0 = + + = FeO x 1448 . 0 39 . 0 584 14 . 0 614 47 . 0 285 - × = ´ + ´ + ´ = m N 渣 s 查图1-11熔化温度约为1250 0 C,1623K 查图1-14约为30Pa•s -1 ,1523K 查图 1-15 渣热含量约为 330KJ•kg -1 。
有色金属冶金基础
有色金属冶金基础火法冶金部分_____王兆文有色金属：除铁、锰、铬以外的金属。
有色金属冶金原理的任务：研究和确定有色金属冶金过程所遵循的具有普遍意义的内在规律，从而为改造和发展新工艺以及为有预见性地控制现有生产生产提供理论依据。
回答三个问题：过程是否可行；过程进行的速度；过程何时停止或达到平衡。
、第一章冶金炉渣第一节概述（1）炉渣：熔化后称熔渣，是火法冶金的一种产物。
其组成主要来自矿石、溶剂和燃料灰分中的造渣成分。
主要是氧化物。
（2）炉渣的作用：使矿石和溶剂中的脉石和燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、锍等分离。
炉渣的作用：①熔渣是一种介质，在其中进行着许多极为重要的冶金反应。
金属在炉渣中的损失主要决定于反应的完全程度。
②在炉渣中发生金属液滴或锍液滴的沉降分离，沉降分离的完全程度对金属在炉渣中的机械夹杂损失起着决定性作用。
③对鼓风炉这一类竖炉来说，炉内可能达到的最高温度决定于炉渣的熔化温度。
④在金属和合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的组分相互进行反应，从而可以通过炉渣对杂质的脱除和浓度加以控制。
⑤在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是中间产物。
⑥在用矿热式电炉冶炼时，炉渣以及电极周围的气膜起着电阻作用，并可用调节电极插入深度的方法来调节电炉的功率。
第二节炉渣的组成炉渣按组成可分三类：1.碱性氧化物：CaO、MnO、FeO、MgO等。
这类氧化物能提供氧离子O2-。
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洛合阴离子。
SiO2+O2-=SiO42-3.两性氧化物：Al2O3、ZnO等。
这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性，在碱性氧化物过剩时，则会吸收氧离子形成洛合阴离子而呈酸性。
Al2O3=2Al3+ + 3O2- Al2O3 +O2- = 2AlO2-炉渣酸碱度的表示：常用硅酸度和碱度来表示。
硅酸度=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的质量之和。
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A3S2—Al2O3子二元系：简单低共熔型，低共熔温度 1840℃。 →莫来石质(A3S3)及刚玉质(Al2O3)耐火砖可作为性 能优良的耐火材料。
烧结时，熔化温度较低的炉渣将细粒炉料粘结起来，冷却后形 了具有一定强度的烧结块或烧结球团。
在金属和合金的精炼时，熔渣覆盖在金属熔体表面，可以防止
属熔体被氧化性气体氧化，减小有害气体(如H2、N2)在金属熔 中的溶解。
6、熔渣的副作用
✓ 熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷 →大大缩短了炉子的使用寿命
✓ 炉渣带走了大量热量 →大大地增加了燃料消耗
有色冶金原理第一章-冶 金炉渣
2020年5月31日星期日
第一章 冶金炉渣
1.1概述 1.2炉渣的组成 1.3炉渣系二、三元状态图 1.4熔融炉渣的结构 1.5熔融炉渣的物理化学性质
1.1概述
炉渣，熔化后称为熔渣，是火法冶金的一种产物 组成主要来自矿石，熔剂和燃料灰份中的造渣成份。
不同的熔渣所起的作用是不一样的，根据熔渣在 过程中的作用，可将其分成冶炼渣、精炼渣、富集渣和 成渣四类。
•被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料 如碱性炉渣炼钢时，MgO主要来自镁砂炉衬
4、炉渣氧化物
组成炉渣的氧化物可分为三类: ➢ 碱性氧化物：能提供氧离子O2-，如CaO、MnO、FeO、
MgO等。 ➢ 酸性氧化物：能吸收氧离子而形成络合阴离子，
如SiO2、PΒιβλιοθήκη O5 ➢ 两性氧化物：酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱
✓ 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 的热量；另一方面还能脱出金属液中的杂质、 夹杂物。
保护渣的主要作用是减少熔融金属液面与大气 止其二次氧化，减少金属液面的热损失。
5、熔渣的其它作用
作为金属液滴或梳的液滴汇集、长大和沉降的介质冶炼
1.3.1重要的二元熔渣系相平衡图 一、Al2O3-SiO2二元系
莫来石3Al2O3·2SiO2（A3S2）是否一致熔融化合物?
①当试样中含有少量碱金属杂质，或相平衡实验 在
物；
非密闭条件下进行时，A3S2为不一致熔融化
②当使用高纯试样并在密闭条件下进行实验时， A3S2
为一致熔融化合物。
莫来石是否形成固溶体?
性，而在碱性氧化物过剩时，则又会吸收氧离子 络合阴离子而呈酸性。如Al2O3、ZnO等。
5、硅酸度的概念和计算 在有色冶金中，习惯上用酸度（或硅酸度）表示 炉渣的酸碱性。它指炉渣中所有酸性氧化物中氧的质 量之和与碱性氧化物中氧的质量之和之比。用r表示。
一般来说，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣； 反之，属于酸性渣。
生成的金属液滴或流的液滴最初是分散在熔渣中的，这些分散 微小液滴的汇集、长大和沉降都是在熔渣中进行的。
在竖炉(如鼓风炉)冶炼过程中，炉渣的化学组成直接决定了炉
的最高温度。对于低熔点渣型，燃料消耗量的增加，只能加
炉料的熔化量而不能进一步提高炉子的最高温度。
在许多金属硫化矿物的烧结焙烧过程中，熔渣是一种粘合剂
✓ 例如，钛铁矿常先在电炉中经还原熔炼得到所谓的高 渣，再从高钛渣进一步提取金属钛。
对于铜、铅、砷等杂质含量很高的锡矿，一般先进行 熔炼，使绝大部分锡（90%）进入渣中，而只产出少 中了大部分杂质的金属锡，然后再冶炼含锡渣提取金 锡。
4、合成渣
✓ 是指由为达到一定的冶炼目的、按一定成分预 先配制的渣料熔合而成的炉渣。
①莫来石(A3S2)和刚玉(Al2O3)之间能够形成固溶 ，固
溶体的组成范围为71.8—77.5 % Al2O3；
Al2O3—SiO2 系状态图
体系特点
体系中生成一个一致熔融化合物—A3S2，具有确定 点(1850℃)。A3S2将SiO2 —Al2O3二元系划分成两个子 元系—— SiO2—A3S2和A3S2—Al2O3。
2、精炼渣(氧化渣)
✓是粗金属精炼过程的产物。
✓主要作用—捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使 分离。
✓例如，在冶炼生铁或废钢时，原料中杂质元素的氧 入的造渣熔剂融合成CaO和FeO含量较高的炉渣 ，从 液中的硫、磷等有害杂质，同时吸收钢液中的非金
3、富集渣
✓ 是某些熔炼过程的产物。
✓ 主要作用—使原料中的某些有用成分富集于炉渣中， 便在后续工序中将它们回收利用。
✓ 渣中含有各种有价金属 →降低了金属的直收率
1.2 炉渣的组成
➢ 熔渣主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中 物组成的熔体。
如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3 ➢ 除氧化物外，炉渣还可能含有少量其它类型的化合物
如氟化物、氯化物、硫化物、硫酸盐等
1.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 •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
2、常见冶金炉渣的组成
3、熔渣组分的来源
•矿石或精矿中的脉石 如高炉冶炼：Al2O3、CaO、SiO2等
•为满足冶炼过程需要而加入的熔剂 如CaO、SiO2、CaF2等——改善熔渣的物理化学性能
•冶炼过程中金属或化合物(如硫化物)的氧化产物 如炼钢：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等 造锍熔炼：FeO、 Fe3O4等。
例：计算成分为：CaO 10%、FeO 40%、SiO2 36%、Z 的炉渣的硅酸度。 注意：此渣的 SiO2 含量较高，故其中的两性氧化物 碱性氧化物。
1.3炉渣系二、三元状态图
1.3.1 重要的二元熔渣系相平衡图 一、AI2O3—S iO2 二元系 二、CaO—SiO2 二元系 三、CaO—AI2O3 二元系 四、FeO—SiO2 二元系 五、CaO—FeO 与 CaO-Fe2O3 二元系 1.3.2 CaO—Al2O3—SiO3 三元系相平衡图 1.3.3 CaO—FeO—SiO2 三元系相平衡图