最新冶金熔炼原理及工艺讲义修订资料教学讲义PPT课件.ppt

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1、冶金熔炼原理及工艺讲义修订资料合金元素可能被各种形态的氧所氧化。被自由氧（纯氧、空气或富氧空气中的氧等）氧化。被气相氧化物（、……）氧化。被溶于合金中的氧所氧化。被渣相中氧化。被另一合金氧化物中的氧氧化。直接氧化间接氧化2氧化-还原反应在氧化-还原反应中，氧化和还原是不可分割的，当一个元素被氧化时，另一个元素必然被还原。例如铸钢熔炼过程中，锰的氧化反应为[Mn]+(FeO)=(MnO)+Fe对锰而言，锰氧化成MnO，故为氧化反应；但对铁而言，铁从FeO中还原出来，它又是还原反应。有时叫它是氧化反应，有时又叫还原反应，

2、只是研究对象不同而已。在碱性炼钢炉中，如果熔池有足够高的温度，上述反应可逆向进行，锰又重新被还原到钢水内。换句话说，对于锰，上述反应本来是氧化反应，但是条件改变后，又变成了还原反应。3§3.2氧化还原的热力学条件一、对金属被直接氧化的反应。⑴⑴式，氧化还原反应，在标准态下，自发进行的热力学条件：即：E元素对氧的亲和力大于M元素此时，MO为氧化剂，[E]为还原剂。MO是被还原的氧化物。由氧位图，可以比较元素与氧的亲和力，判断标准态的氧化-还原反应方向。这种判断只适用于标准态，实际情况一般须利用等温方程计算。7二、对于如

3、下类的反应。⑵⑵式，自发进行的热力学条件，又由∴热力学条件：同理推广：对于即：还原剂的氧化物的分解压小于被还原氧化物的分解压。氧分压8§3.3金属元素在Fe熔液中的氧化在钢铁熔炼过程中，金属元素主要是被渣中的FeO氧化。考虑反应式⑵⑴⑶式⑴=式⑵-式⑶⑴进行，则热力学条件若、均以纯物质为标准态，则、分别与他们的氧位相等。可以利用氧位图，判断是否发生氧化。9对于式⑴反应，受到温度、组元的活度影响！反应的平衡常数对于钢铁熔炼而言，熔液中主要是Fe，接近纯物质合金元素：设为元素M在渣中和合金（铁液）中的分配系数表述了合金元

4、素氧化的程度。10元素M的活度系数受其他元素成分的影响，若使（M的活度系数）增大，则元素M的氧化程度增大，烧损↑影响元素氧化程度的分析1、对氧的亲和力：合金和Fe对氧的亲和力“差”越大，大，反应常数越大，氧化程度大，与氧位图的顺序相同。炉渣氧化能力越高，↑，合金元素烧损严重（氧化）。T影响反应热，进而影响，程度不同。其影响取决于“MO”的“酸碱性”。MO为酸性（氧化物）：炉渣的碱度越高，↓，合金烧损严重；MO为碱性（氧化物）：炉渣的碱度越低,↓，合金烧损严重。2、温度：3、炉渣的氧化能力：4、炉渣的碱度：5、合金成分

5、组成：11举例阐述1、硅硅的分配系数分析Si氧化还原规律：温度越低，↑，Si氧化程度大渣的氧化能力影响硅的氧化还原程度碱性渣中硅的氧化更大为酸性氧化物，碱性渣中较小。Si氧化↑∵Si氧化为放热反应（强），122、锰锰的分配系数但是，在实际生产中发现，在酸性炉渣内，Mn的氧化程度比碱性炉大较多！原因解释：分析Mn氧化还原规律：Mn的氧化为放热反应，熔炼温度区，温度升高，减小，氧化程度减小。②Mn氧化物MnO和FeO均为碱性氧化物，当炉渣碱性变化时，活度系数、同时增大或减小，所以渣的碱度对Mn的氧化影响很小？考察的比值？

6、13SiO44-的电荷半径比小于O2-，M2+与SiO44-间的相互作用比M2+与O2-间的相互作用要弱。金属离子Mn2+与SiO44-的作用弱于与O2-的作用。当碱度减小，加入时，↑,↓的半径比半径小，在减小渣碱度时，↑因此，在酸性炉渣内，锰的氧化更严重。另:Mn对氧的亲和力比Si小，氧化烧损应该小？但是，在酸性炉渣下，Mn氧化比硅更为有利，Mn的烧损更严重。按离子理论，锰的氧化还原反应为[Mn]+(Fe2+)=(Mn2+)+Fe(l)所以hMn=xMn2+/[%Mn]=KMn(gFe2+/gMn2+)xFe2+f

7、[Mn]式中，gFe2+/gMn2+比值取决于两个阳离子和阴离子SiO44-、O2-的相互作用能。14§3.4合金元素被Cu2O氧化及CO2被氧化在标准态下，许多常用元素均会发生氧化：Al、Si、Mn、Fe、Zn、Co、Sn等因此，铜合金熔炼时，氧化比较严重，大多数合金元素应进行脱氧后再加入，避免或减少烧损。一、合金元素在Cu液中被氧化二、在钢、铁熔炼时，一些合金元素被氧化炉气中的CO2直接氧化反应。氧位图15合金元素氧化，查看氧化图。实际炉中的影响因素：温度、气相成份、渣氧化物活度。燃烧比：在标准状态下，发生氧化的

8、热力学条件：对于CO2氧化元素反应，从平衡常数式可得合金元素的平衡浓度：162021/10/517影响因素的讨论：燃烧比V：V↓，[%E]↑，燃烧比降低有利于减少烧损；温度：对于放热反应，如：Si、Mn被CO2氧化为放热反应，温度↑、K↓，使得[%E]↑氧化烧损减弱；③元素氧化物的活度：EO若为碱性氧化物，在酸性渣情况下，活度减小，因而，[