冶金物理化学全套课件

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1、北京市精品课程冶金物理化学1）张家芸编，冶金物理化学，冶金工业出版社，20042）魏寿昆编著，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，19802）田彦文等编，冶金物理化学简明教程，冶金工业出版社，20003）黄希钴编，钢铁冶金原理，冶金工业出版社，20064）韩其勇主编，冶金过程动力学，冶金工业出版社，1981主要参考书目：教材冶金物理化学教程郭汉杰编著课程内容绪论1冶金热力学基础2冶金热力学状态图3溶液4冶金热力学在冶金过程中的应用5冶金过程动力学基础6冶金反应动力学模型绪论0.1冶金物理化学课程的地位与作用0.2冶金工艺与冶金物理化

2、学0.3冶金物理化学的研究范围0.4如何学习冶金物理化学0.1冶金物理化学课程的地位与作用冶金工程专业本科阶段的必修课；冶金工程专业本科考研必考课；冶金工程专业硕士研究生的学位课；冶金工程专业研究生考博士必考课-专业基础课；冶金工程专业攻读博士学位期间必选课；在未来的工作中非常重要。0.2冶金工艺与冶金物理化学炼铁流程炼钢流程冶金物理化学在这些流程中核心地位现代钢铁生产的一般流程钢铁流程FexOy(SiO2,MnO,P2O5,S,……)(矿）Fe(C,Si,Mn,P,S,…..（铁）Fe(C,O,P,S,MxOy,…..)（钢）图1

3、冶金工艺与冶金物理化学高炉炼铁生产流程高炉炼铁的本质是铁的还原过程。在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）还原为液态生铁。冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。炼铁还原剂的选择首先选择还原剂。还原剂的选择要适应大规模工业生产的需要和经济效益的要求。不能用比铁昂贵的Al

4、、Mg、Ca、Si、Mn来作为还原剂。它们作为还原剂是不经济的。C、CO和H2是高炉炼铁适宜的还原剂。它们由原料带来，兼有热能和化学能的双重职能，焦炭还作为料柱骨架，满足高炉冶炼过程的需要。炼铁主要化学反应生铁生铁是Fe与C及其它一些元素的合金。通常，生铁含Fe94%左右，C4%左右。其余为Si、Mn、P、S等少量元素。Fe-C相图炼钢过程钢与生铁的区别：钢，首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃；而生铁的熔点在1100-1200℃。纯铁的熔点：1538℃转炉炼钢LD-Q-BOP炼钢的

5、基本任务炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。归纳为：“四脱”（碳、氧、磷和硫）；“二去”（去气和去夹杂）；“二调整”（成分和温度）。采用的主要技术手段为：供氧，造渣，升温，加脱氧剂和合金化操作。一、冶金热力学冶金热力学：利用化学热力学原理，研究冶金过程中反应的可能性（反应方向，G）；确定冶金反应过程最大产率（反应的限度，G）；找出控制反应过程的基本参数（T，P，Ci)。0.3冶金物理化学的研究范围冶金热力学的局限性：所确定的冶金过程的条件是必要的，但不是充分的。二、冶金动力学

6、冶金动力学：利用化学动力学原理，研究冶金过程的机理；确定各基元过程的速率；找出反应过程的限制环节。冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内容的完备性，是反应的充分条件。冶金物理化学的研究范围对冶金体系中的一个化学反应，需要研究如下内容：a.该反应能否发生(G)？b.如果能发生的话，到什么程度达到平衡(G°)？c.反应速率多大？d.会发生怎样的能量变化？e.反应机理(反应步逐）如何？a,b,d属于冶金热力学问题，c,e属于冶金动力学问题。冶金热力学及动力学的研究对象0.4如何学习冶金物理化学课前预习，上课记好课堂笔记；在理解基本

7、原理的前提下完成课后作业；抓住“重点”和“难点”，反复演练相关推导；真正理解几个关键的“标准态”和“平衡态”的含义，并搞清它们之间的关系。第一部分冶金热力学冶金热力学基础冶金热力学状态图真实溶液冶金热力学在冶金过程中的应用1.热力学基本定理及在冶金中的应用1.1几个基本公式思路：热力学体系中组元i的吉布斯自由能描述发生化学反应的吉布斯自由能的变化推导。冶金热力学基础建立1.1几个基本公式1）理想气体的吉布斯自由能1.1.1体系中组元i的自由能在一个封闭的多元理想气体组成的气相体系中，存在组元1，2,……i,……，则在等温等压条件下，

8、其中任一组元i的自由能用该组元的化学位表示J/mol(2-1)其中，是无量纲压强（注：冶金物理化学中出现在对数号里边的压强都是无量纲压强，比如平衡常数中出现的压强）-气体中组元i的实际压强，单位Pa；-标准压强，。1）理想气体的吉布斯