第一章冶金熔體概述

1、第一章 冶金熔體概述第二章 冶金熔體的相平衡圖第三章 冶金熔體的結構第四章 冶金熔體的物理性質第五章 冶金熔體的化學性質1 11) 1) 冶冶金熔金熔體的體的基本基本概念概念和特和特點；點；2)2)二二元及元及 三元三元相圖相圖相平相平衡衡: :初晶面，劃分三角形，平衡線、平衡點的初晶面，劃分三角形，平衡線、平衡點的性質，冷卻過程分析，等溫截面圖。性質，冷卻過程分析，等溫截面圖。要求能夠熟練的進行冷卻過程分析，會根要求能夠熟練的進行冷卻過程分析，會根據相圖選擇合理的熔體成分據相圖選擇合理的熔體成分2 23) 3) 了解各種冶金熔體的結構理論，特別是對于冶金了解各種冶金熔體的結構理論，特別是對于

2、冶金爐渣，要求會應用所學的理論解釋相關現(xiàn)象；爐渣，要求會應用所學的理論解釋相關現(xiàn)象；4) 4) 了解冶金熔體的物理化學性質及其變化規(guī)律，能了解冶金熔體的物理化學性質及其變化規(guī)律，能夠使用公式進行簡單的計算，以及正確的查圖獲得夠使用公式進行簡單的計算，以及正確的查圖獲得有關參數；有關參數；5) 5) 掌握熔渣的酸堿性、氧化性的表示方法，會用來掌握熔渣的酸堿性、氧化性的表示方法，會用來初步分析問題；了解渣初步分析問題；了解渣/ /金屬間的反應；金屬間的反應；6) 6) 會讀圖獲取熔體的熱力學參數。會讀圖獲取熔體的熱力學參數。3 34 4 許多高溫冶金過程，都是在熔融介質中進行的；許多高溫冶金過程，

3、都是在熔融介質中進行的；很多冶煉過程，產物或中間產品為熔融狀態(tài)物質。很多冶煉過程，產物或中間產品為熔融狀態(tài)物質。 冶金熔體冶金熔體在高溫冶金過程中處于熔融狀態(tài)在高溫冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應介質或反應產物的反應介質或反應產物 冶金熔體的分類冶金熔體的分類根據組成熔體的主要成分的不同根據組成熔體的主要成分的不同 金屬熔體金屬熔體 熔渣熔渣 熔鹽熔鹽 非金屬非金屬熔體熔體 熔锍熔锍5 5鋼鐵鋼鐵銅銅鋁鋁鉛鉛金屬熔體不僅是火法冶金過程的主要產品，金屬熔體不僅是火法冶金過程的主要產品，而且也是冶煉過程中多相反應的直接參加者。而且也是冶煉過程中多相反應的直接參加者。6 6 除氧化物外，爐渣還可能含有少

4、量其它類型的化合除氧化物外，爐渣還可能含有少量其它類型的化合物甚至金屬物甚至金屬如氟化物、氯化物、硫化物、硫酸鹽等如氟化物、氯化物、硫化物、硫酸鹽等7 7表 1 1 常見冶金爐渣的主要化學成分 組 成 / %(質量) 爐 渣 SiO2 A12O3 CaO FeO MgO MnO 其 它 高爐煉鐵渣 3040 1020 3550 1 510 0.51 S 12 轉爐煉鋼渣 920 0.12.5 3759 520 0.68 1.310 P2O5 16 電爐煉鋼渣 1025 0.78.3 2065 0.535 0.62.5 0.311 電渣重熔渣 010 030 020 015 CaF2 4580

5、銅閃速爐熔煉渣 2838 212 515 3854 13 Fe3O4 1215, S 0.20.4, Cu 0.50.8 鉛鼓風爐熔煉渣 1935 35 020 2840 35 Pb 13.5 錫反射爐熔煉渣 1924 810 1.56 4550 Sn 79 高 鈦 渣 2.85.6 26 0.31.2 2.76.5 25.6 11.5 TiO2 8287 8 8冶金爐渣通常由冶金爐渣通常由五、六種或更多的氧化物五、六種或更多的氧化物組成；組成；爐渣常爐渣常含有其他化合物含有其他化合物，如氟化物、硫化物，如氟化物、硫化物等；等；爐渣爐渣中，中，其總含量可達其總含量可達80%80%以上，以上，含

6、量含量最多的氧化物最多的氧化物通常只有三種通常只有三種大多數大多數有色冶金爐渣和鋼渣有色冶金爐渣和鋼渣的主要氧化物是：的主要氧化物是：FeOFeO、CaOCaO、SiOSiO2 2 高爐渣高爐渣和某些有色冶金爐渣的主要氧化物為：和某些有色冶金爐渣的主要氧化物為：CaOCaO、AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 29 910101111p 例如：高爐煉鐵中，鐵礦石中的大量脈石成分與燃料(焦炭)中的灰份以及添加的熔劑（石灰石、白云石、硅石等）反應，形成爐渣，從而與金屬鐵分離。p 造锍熔煉中，銅、鎳的硫化物與爐料中鐵的的硫化物熔融在一起，形成熔锍；鐵的氧化物則與造渣熔劑SiO2及其他脈石成分

7、形成熔渣。12121313例如，鈦鐵礦常先在電爐中經還原熔煉得到所謂的高鈦渣，再從高鈦渣進一步提取金屬鈦。1414如如電渣重熔用渣、鑄鋼用保護渣、鋼液爐外精煉用渣等。電渣重熔用渣、鑄鋼用保護渣、鋼液爐外精煉用渣等。1515冶煉中生成的金屬液滴或锍的液滴最初是分散在熔渣中的，這些分散的微小液滴的匯集、長大和沉降都是在熔渣中進行的。對于低熔點渣型，燃料消耗量的增加，只能加大爐料的熔化量而不能進一步提高爐子的最高溫度。燒結時，熔化溫度較低的爐渣將細粒爐料粘結起來，冷卻后形成了具有一定強度的燒結塊或燒結球團。1616大大縮短了爐子的使用壽命大大地增加了燃料消耗降低了金屬的直收率1717例如，熔鹽的高溫

8、穩(wěn)定性好，蒸氣壓低，粘度低，導電性能良好，離子遷移和擴散速度較高，熱容量高，具有溶解各種不同物質的能力等。冶金、材料、化工、核工業(yè)、能源技術、環(huán)境保護等1818在冶金領域，熔鹽主要用于金屬及其合金的在冶金領域，熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產與精煉電解生產與精煉熔鹽電解法廣泛應用于熔鹽電解法廣泛應用于鋁、鎂、鈉、鋰鋁、鎂、鈉、鋰等等輕金屬和輕金屬和稀土金屬的稀土金屬的電解提取或精煉電解提取或精煉這些金屬都屬于負電性金屬，不能從水溶液中電解沉積出來例如，鋁的熔鹽電解是工業(yè)鋁生產的唯一方法其它的堿金屬、堿土金屬其它的堿金屬、堿土金屬，鈦、鈮、鉭等高熔點金屬以及鈦、鈮、鉭等高熔點金屬以及某些某些重

9、金屬（如鉛）的重金屬（如鉛）的熔鹽電解法生產熔鹽電解法生產利用熔鹽電解利用熔鹽電解法制取合金或化合物法制取合金或化合物如鋁鋰合金、鉛鈣合金、稀土鋁合金、WC、TiB2等19192020表 1 2 一些冶金熔鹽體系的主要化學組成 熔鹽體系 化 學 組 成 / %(質量) 鋁電解的電解質 Na3AlF6 8290，AlF3 56，Al2O3 37，添加劑 (CaF2、MgF2或 LiF) 35 鎂電解的電解質 (電解氯化鎂) MgCl2 10，CaCl2 3040，NaCl 5060，KCl 106 鎂電解的電解質 (電解光鹵石) MgCl2 614，NaCl 1318，KCl 7276 鋰電解的

10、電解質 LiCl 60，KCl 40 鋁電解精煉的電解質 (氟氯化物體系) AlF3 2527，NaF 1315，BaCl2 5060，NaCl 58 鋁電解精煉的電解質 (純氟化物體系) AlF3 3548，NaF 1827，CaF2 16，BaF2 1835 鎂熔劑精煉熔劑 MgCl2 3238，KCl 3137，NaCl 410，CaCl2 410，BaCl2 511，CaF2 610 2121 其中往往溶有少量金屬氧化物及金屬 工業(yè)上常稱作冰銅 金屬硫化物熔合 脈石成分 + 造渣熔劑熔合 貴金屬2222表 1 3 幾種工業(yè)熔锍的主要化學成分 組 成 / %(質量) 熔锍名稱 Cu Fe Ni S Pb Zn Au注) Ag注) 反射爐銅锍 43.6 26.7 24.8 電爐銅锍 42.4 25.9 23.3 閃速爐銅锍 59.3 16.0 22.8 0.59 0.57 28.4 243 諾蘭達爐銅锍 72.4 3.5 21.8 1.8 0.7 瓦扭科夫爐銅锍 4052 20