中南大学冶金原理第5章ppt课件.ppt

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1、第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质5.1熔渣的碱度与酸度5.2熔渣的氧化性5.3熔渣与气体的反应5.4熔渣与液态金属的反应5.5冶金熔体中组元的活度第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质5.1熔渣的碱度与酸度熔渣的碱度或酸度表示炉渣酸碱性的相对强弱。熔渣的化学性质主要决定于其中占优势的氧化物所显示的化学性质。用熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度的相对含量表示熔渣的碱度或酸度。5.1熔渣的碱度与酸度钢铁冶金中，习惯上用碱度表示熔渣的酸碱性。碱度——熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量（质量）之比，用R（B、V）表示。碱度有多种表

2、达式。可在氧化物的质量百分数前引入根据化学计量关系或通过实际观测得到的系数。各种碱度表达式中氧化物的量可用其摩尔数或摩尔分数表示。对于高炉渣，碱度大于1的渣是碱性渣，碱度小于1的渣是酸性渣。对于炼钢渣，碱性渣的碱度约为2~3.5。一、熔渣的碱度5.1熔渣的碱度与酸度渣中其它氧化物较少时Al2O3或MgO含量较高的炉渣（高炉渣）P2O5含量较高的炼钢炉渣考虑了MgO、MnO、A12O3、P2O5对碱度的影响常见的碱度表达式5.1熔渣的碱度与酸度有色冶金中，习惯上用酸度（硅酸度）表示熔渣的酸碱性。酸度——熔渣中结合成酸性氧化物的氧的质量

3、与结合成碱性氧化物的氧的质量之比，一般用r表示：一般说来，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣。二、熔渣的酸度5.1熔渣的碱度与酸度【例题】某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为（质量百分数）：SiO236%、CaO10%、FeO40%、ZnO8%。试计算此炉渣的酸度。【解】此炉渣中的酸性氧化物为SiO2，碱性氧化物为CaO和FeO，ZnO在SiO2含量高的渣中可视为碱性氧化物。故此炉渣的酸度为：该炉渣为酸性渣。5.1熔渣的碱度与酸度碱性氧化物向渣中提供O2，酸性氧化物吸收渣中的自由O2。碱性氧化物提高渣中O2的活度，酸性氧化物降低渣中O2

4、的活度。在离子理论中，用渣中自由O2的活度（即）的大小作为熔渣酸碱性的量度。越大，则熔渣的碱度越大；反之，越小，则熔渣的酸度越大。熔渣值的大小不表示该渣氧化性的强弱。与熔渣中各种氧化物的数量及种类有关，而熔渣的氧化性只与其中能提供氧的组分（如炼钢渣中的FeO，铜氧化精炼渣中的Cu2O等）的含量有关。三、熔渣的酸碱性与熔渣结构理论的关系5.1熔渣的碱度与酸度5.2熔渣的氧化性一、氧化渣与还原渣熔渣可分为两种：氧化渣和还原渣。氧化渣——能向金属液输送氧、使金属液被氧饱和或使金属液中的杂质氧化的渣。还原渣——能从金属液中吸收氧、即发生

5、金属液脱氧过程的渣。熔渣的供氧能力或吸收氧的能力取决于熔渣中与金属液中氧势的相对大小。当熔渣中的氧势大于金属液中的氧势时，此炉渣为氧化性渣。当熔渣中的氧势小于金属液中的氧势时，此炉渣为还原性渣。5.2熔渣的氧化性二、熔渣氧化性的表示方法熔渣的氧化性——熔渣向金属液供氧的能力。与渣的组成和温度有关。熔渣的氧化性用渣中能提供氧的组分的含量进行表征。钢铁冶金中，用渣中氧化亚铁（FeO）的含量来表示熔渣的氧化性。严格地讲，应以渣中FeO的活度a(FeO)表示熔渣的氧化性。用渣中FeO的活度a(FeO)值的大小来表示熔渣氧化性的强弱的依据：熔

6、渣的各种氧化物（如CaO、MgO、MnO、FeO等）中，FeO的稳定性最差，即FeO的供氧可能性最大；只有FeO能在金属液（钢液）中溶解。5.2熔渣的氧化性对铁液而言，当以纯铁液为标准态时，a[Fe]=1；a[O]=%[O]：氧在铁液熔渣间的分配比（LO）：当a(FeO)增大时，即渣的氧化性增强时，铁液中[O]的活度a[O]亦增大。FeO的供氧过程5.2熔渣的氧化性一、氢气在熔渣中的行为二、氮气在熔渣中的行为三、熔渣的透气性5.3熔渣与气体的反应（自学内容）5.3熔渣与气体的反应5.4熔渣与液态金属的反应（自学内容）5.4熔渣与

7、液态金属的反应图51熔渣液态金属间的电化学反应5.4熔渣与液态金属的反应5.5.0概述5.5.1熔渣组元的活度一、CaO–Al2O3–SiO2系二、CaO–FeO–SiO2系三、其它三元系5.5.2熔锍组元的活度一、铜锍组元的活度二、镍锍组元的活度5.5冶金熔体的热力学性质5.5冶金熔体的热力学性质5.5.0概述溶液的三个主要的热力学性质：恒温恒压条件下生成lmol溶液时的混合热（Hm）混合熵（Sm）混合吉布斯自由能（Gm）由这三个性质导出的组元的偏摩尔性质：偏摩尔吉布斯自由能（）偏摩尔焓（）偏摩尔熵（）偏摩尔吉布斯自由能

8、的两种表达形式：过剩吉布斯自由能活度和活度系数5.5.0概述5.5.1熔渣组元的活度一、熔渣的离子溶液模型离子溶液模型的作用：计算熔渣组元活度。建立模型的方法：假定熔渣离子的结构，离子间的作用能，离子的分布状态以及离子浓度的计算方法。