有色冶金原理第一章-冶金炉渣

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。
•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、P2O5 ➢ 两性氧化物：酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱
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
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?
✓ 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:
✓ 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。
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。
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。
✓ 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ຫໍສະໝຸດ Baidu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
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。
SiO2—A3S2子二元系：简单低共熔型，低共熔温度 1595℃。
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
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
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。