冶金物理化学-冶金专业课件资料

Molten Slag
表 11 常见冶金炉渣的主要化学成分
炉
渣
成 / %(质量)
MgO 5～10 0.6～8 MnO 0.5～1 1.3～10 S 1～2
FeO 来自百度文库1 5～20
P2O5 1～
0.5～35 0.6～2.5 0.3～11 0～15 38～54 28～40 45～50 2～5.6 1～1.5 1 ～3 3 ～5
熔渣是一种非常复杂的多组分体系：
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
合物甚至金属。
如氟化物（ CaF2 ）、氯化物（ NaCl ）、硫化物（ CaS 、 MnS） 、硫酸盐等。
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
二、 熔渣结构及理论
1 分子结构理论
基本观点
结构单元：分子。
1.
2.
Molten Slag
简单氧化物（或称自由氧化物）
如：CaO、 MgO、 FeO、 MnO、 SiO2、Al2O3等 复杂化合物（或称结合氧化物）：
如2CaO· SiO2， CaO· SiO2、3CaO· P2O5等
分子间的作用力为范德华力。
冶金熔体：在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或 反应产物。 冶金熔体分类——根据组成熔体的主要成分的不同 ： 金属熔体: 非金属熔体: 熔渣、熔盐、熔锍。
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念

Molten Slag
熔渣是火法冶金过程产物
主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生 成的氧化物组成的熔体。
冶 金 物 理 化 学
第五章 熔渣
Molten Slag
（10 学时）
东北大学材料与冶金学院
§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
Molten Slag
高温冶金过程多数在熔融的反应介质中进行, —如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等 在很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质, —如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风 炉熔炼等。
一、 基本概念
组
SiO2 高炉炼铁渣 转炉炼钢渣 电炉炼钢渣 电渣重熔渣 铜闪速炉熔炼渣 铅鼓风炉熔炼渣 锡反射炉熔炼渣 高 钛 渣 30～40 9～20 10～25 0～10 28～38 19～35 19～24 2.8～5.6 A12O3 10～20 0.1～2.5 0.7～8.3 0～30 2～12 3～5 8～10 2～6 CaO 35～50 37～59 20～65 0～20 5～15 0～20 1.5～6
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
熔渣主要来源：

Molten Slag
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、CaF等

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
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
熔渣主要作用：
Molten Slag
积极： 1. 减少金属的热损失; 2. 避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）； 3. 汇集金属中杂质元素的氧化生成物。 消极： 1. 侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命； 2. 金属损失，降低回收率； 3. 带走热量，增加冶炼能耗。
例如，钛铁矿先在电炉中经还原熔炼得到高钛渣，再进一步 提取钛。
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
4、合成渣
Molten Slag
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。 如电渣重熔渣、铸钢保护渣、钢液炉外精炼渣等。
这类炉渣的作用差别很大。
造锍熔炼：FeO、Fe3O4等。

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
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
Molten Slag
熔渣主要作用： 不同的熔渣所起的作用不一样。 1、冶炼渣（熔炼渣）
在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔 炼过程中。 主要作用：汇集炉料（矿石或精矿、燃料、熔剂等）中的 全部脉石成分、灰分以及大部分杂质，使其与冶炼产物（ 金属、熔锍等）分离。 高炉炼铁：脉石成分与燃料的灰份以及熔剂（石灰石、白 云石、硅石等）反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。 造锍熔炼：铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在 一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉 石成分形成熔渣。
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
二、 熔渣结构及理论
1. 2. 3. 4. 分子结构理论 离子结构理论 分子与离子共存理论 聚合物理论
Molten Slag
1 分子结构理论
最早出现的理论; 基于对固态炉渣结构的研究; 在熔渣结构的研究中已很少应用; 在冶金生产实践中仍常用。
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
作用力很弱，分子运动容易，高温时分子呈无序状
态分布；
可假定熔渣为理想溶液，各组元活度用浓度表示。
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熔 渣 理 论 及 模 型
二、 熔渣结构及理论
1 分子结构理论
基本观点
Molten Slag
CaF2 45
Fe3O4 1
S 0.2～0
Pb 1～3
Sn 7～9
0.3～1.2 2.7～6.5
TiO2 82～
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
Molten Slag
通常由五、六种或更多的氧化物组成。 含量最多的氧化物通常只有三种，其总含量可达 80% 以上。 多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物是： CaO、SiO2 、FeO 高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为： CaO、SiO2 、Al2O3 常含有其他化合物，如氟化物、硫化物等。
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§ 1
熔 渣 理 论 及 模 型
一、 基本概念
2、精炼渣
是粗金属精炼过程的产物。
Molten Slag
主要作用 ——捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主 金属分离。 例如，炼钢时，加入的造渣熔剂，与原料中杂质元素的氧化 产物融合成炉渣，除硫、磷，吸收非金属夹杂。
3、富集渣
作用——使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便回收 利用。