冶金原理復(fù)習(xí).-2023修改整理

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦冶金原理復(fù)習(xí).第一篇冶金熔體

第一章冶金熔體概述

1.什么是冶金熔體？它分為幾種類型？

在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)產(chǎn)物（或中間產(chǎn)品）稱為冶金熔體。它分為：金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔锍。

2.何為熔渣？簡述冶煉渣和精煉渣的主要作用。

熔渣是指主要由各種氧化物熔合而成的熔體。

冶煉渣主要作用在于匯合爐料中的所有脈石成分，灰分以及大部分雜質(zhì)，從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分別。

精煉渣主要作用是捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化物，使之與主金屬分別。

3.什么是富集渣？它與冶煉渣的根本區(qū)分在哪里？

富集渣：使原料中的某些實用成分富集與爐渣中，以便在后續(xù)工序中將它們回收利用。

冶煉渣：匯合大部分雜質(zhì)使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分別。

4.試說明熔鹽在冶金中的主要應(yīng)用。

在冶金領(lǐng)域，熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產(chǎn)與精煉。熔鹽還在一些氧化物料的熔鹽氯化工藝以及某些金屬的熔劑精煉法提純過程中廣泛應(yīng)用。

其次章冶金熔體的相平衡圖

1.在三元系的濃度三角形中畫出下列熔體的組成點，并說明其變化邏輯。

X：A10%，B70%，C20%；

Y：A10%，B20%，C70%；

Z：A70%，B20%，C10%；

若將3kgX熔體與2kgY熔體和5kgZ熔體混合，試求出混合后熔體的組成點。

2.下圖是生成了一個二元不全都熔溶化合物的三元系相圖

（1）寫出各界限上的平衡反應(yīng)

（2）寫出P、E兩個無變點的平衡反應(yīng)

（3）分析下圖中熔體1、2、3、4、5、6的冷卻結(jié)晶路線。

3.在舉行三元系中某一熔體的冷卻過程分析時，有哪些基本邏輯？

答：1背向規(guī)章2杠桿規(guī)章3直線規(guī)章4連線規(guī)章

5三角形規(guī)章6重心規(guī)章7切線規(guī)章8共軛規(guī)章等

第三章冶金熔體的結(jié)構(gòu)

1.熔體遠(yuǎn)距結(jié)構(gòu)無序的實質(zhì)是什么？

2.試比較液態(tài)金屬與固態(tài)金屬以及液態(tài)金屬與熔鹽結(jié)構(gòu)的異同點。

3.簡述熔渣結(jié)構(gòu)的聚合物理論。其核心內(nèi)容是什么？

第四章冶金熔體的物理性質(zhì)

1.什么是熔化溫度？什么是熔渣的熔化性溫度？

解：熔化溫度是指由其固態(tài)物質(zhì)徹低改變成勻稱的液態(tài)時的溫度。熔渣的熔化性溫度是指黏度由平緩增大到急劇增大的改變溫度。

2.試驗發(fā)覺，某煉鉛廠的鼓風(fēng)爐爐渣中存在大量細(xì)顆粒鉛珠，造成鉛的損失。你認(rèn)為這是什么緣由引起的？應(yīng)實行何種措施降低鉛的損失？

解;當(dāng)金屬熔體與熔渣接觸時，若兩者的界面張力太小，則金屬易簇?fù)碛谌墼?，造成有價金屬的損失，惟獨當(dāng)兩者的界面張力足夠大時，簇?fù)碓谌墼械慕饘傥⒌尾艜蹟n長大，并沉降下來，從而與熔渣分別。

造成該廠鉛損失的緣由是由于鼓風(fēng)爐爐渣與鉛熔體兩者界面張力太小，實行的措施為調(diào)節(jié)爐渣的組成。

第五章冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)

1.某工廠爐渣的組成為：44.5%SiO2，13.8%CaO，36.8%FeO，

4.9%MgO。試計算該爐渣的堿度和酸度。

原子量：Mg24Si28Ca40Fe56Mn55P31Zn65

解：R=（W

cao+W

Mgo

）/W

SIO2

=(13.8+4.9)/44.5=0.42

r=∑Wo(酸性氧化物)/∑Wo（堿性氧化物）

=Wo(sio

2

)/[Wo(CaO)+Wo（MgO）+Wo(FeO)]

=(44.5*32/60)/(13.8*16/56+36.8*16/71.8+4.9*16/40)

=1.68

2.什么是熔渣的堿度和酸度？

堿度——熔渣中主要堿性氧化物含量與主要酸性氧化物含量（質(zhì)量）之比，用R（B、V）表示。當(dāng)R>1，呈堿性。R<1，呈酸性

酸度——熔渣中結(jié)合成酸性氧化物的氧的質(zhì)量與結(jié)合成堿性氧化物的氧的質(zhì)量之比，普通用r表示。普通說來，酸度小于或等于1的渣屬于堿性渣。

3.已知某爐渣的組成為（WB/%）：CaO20.78、SiO220.50、FeO38.86、Fe2O3

4.98、MgO10.51、MnO2.51、P2O51.67，試用四種不同的堿度表達(dá)式計算該爐渣的堿度。

原子量：Mg24Si28Ca40Fe56Mn55P31Zn65

1)R=W

cao/W

SIO2

=20.7/20.5=1.01

2)對于Al

2O

3

或MgO含量較高的渣

R=W

cao/（W

SIO2

+W

AL2O3

）R=(W

cao

+W

MgO

)/(W

SIO2

+W

AL2O3

)

此題中無Al

2O

3，

僅MgO含量較高，

故R=(W

cao+W

MgO

)/W

SIO2

=（20.78+10.51）/20.50=1.53

3）對于含P

2O

5

較高的渣

R=W

cao/（W

SIO2

+W

P2O3

）=20.78/(20.50+1.67)=0.94

4)普通爐渣，既要考慮CaO和sio2對堿度的影響，也要考慮其他主要氧化物如MgO、MnO、P2O5、Al2O3等對堿度的影響

R=（Wcao+WMgo+WMNO）/(WSIO2+WAL2O3+WP2O3)

=(20.78+10.51+2.51)/(20.50+0+1.67)=1.52

利用CaO-Al2O3-SiO2系等溶度曲線圖求1600℃時組成為（WB%）CaO26、sio243、MgO4、Al2O320、P2O57的熔渣中SiO2和Al2O3的活度

∑xCaO=x(CaO+MgO)=0.370∑xSiO2=x(SiO2+P2O5)=0.502xAl2O3=0.128

由CaO-Al2O3-SiO2等活度曲線圖查得：аSiO2=0.2+0.2/5=0.24аAl2O3=0.03+0.02/3=0.037

其次篇冶金過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)

第六章概述

1.已知反應(yīng)Ni(CO)4(g)=Ni(s)+4CO(g)的θ

mrG?=133860-368.1TJ·mol-1

試求：

（1）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，分離在300K和400K時能否利用上述反應(yīng)制取金屬鎳；（2）在400K時反應(yīng)舉行的限度及當(dāng)開頭時Ni(CO)4(g)的分壓為Pθ，并設(shè)分解反應(yīng)過程中總體積不變，求Ni(CO)4(g)的分解率；（3）分析進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)化率的途徑。

第七章化合物生成—分解反應(yīng)

1．已知反應(yīng)Li2CO3(l)=Li2O(s)+CO

2的

θm

rG?

=325831-288.4TJ·mol-1(1000~1125K)試求：（a）其分解壓與溫度的關(guān)系；

（b）當(dāng)氣相和總壓分離為0.2

和

時，計算其開頭分解溫度和化學(xué)沸騰溫

度。

（c）將1molLi2CO3置于容積為22.4L的密閉容器中控制溫度為700℃求

Li2CO3的分解率。

2．已知反應(yīng)LaN(s)=La(s)+

N2的

θm

rG?

=301328-104.5TKJ·mol(298~1000K）

試求1000K時LaN的分解壓。

3．試按照式ΔfG*(MeO)=RTlnPO2(MeO)－RTlnPθ說明氧化物的氧勢

中

項的物理意義。

4．試解釋氧勢圖上Na2O、MgO的*

mfG?-T線上各轉(zhuǎn)折點的緣由。

5．試計算碳酸鎂在空氣中的開頭離解溫度和化學(xué)沸騰溫度。

已知：MgO+CO2=MgCO3θ

m

rG?(T)=-110750.5+120.12T,J

6.已知反應(yīng)2Al（l）+

2

3O2=Al2O3（s）的θmrG?為θ

m

rG?=-1680685+321.3TJ·mol-1（923-1973K）求1900K時Al2O3的分解壓。

第八章熱力學(xué)平衡圖在冶金中的應(yīng)用

1．說明電勢-pH圖中a線和b線的意義，為什么在Au-H2O中（沒有協(xié)作

物CN-存在）不能控制電勢在Au3+的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，從而使Au浸出進(jìn)入溶液。

2．某物料的主要組分為CuO和FeO在浸出過程中實行什么措施可使兩者分別。

第九章還原過程

1．求碳?xì)饣磻?yīng)在1273K，總壓為

2×105Pa時氣相CO的平衡濃度。解：C(s)+CO(g)=2CO(g)

ΔrGm0=170707-174.47TJ/mol按照上式得，1273K時

LgKP0=(-170707+174.47T)/19.147T

=(-170707+174.47*1273)/19.147*1273=2.109KP0=128.4代入下式

Pco/P0==√[(KP02/4)+KP0*P/P0]-KP0/2

=√[(128.42/4)+128.4*2*105

/101325]=1.970φCO=[-KP0/2+√[(KP02/4)+KP0*PC/PO0]*P0*100%=(197*1.01325*105*100%)/(2*105)=98.5%

2.用硅熱還原法按下反應(yīng)制取金屬鎂2MgO(s)+Si(s)=2Mg(g)+SiO2(s)

已知上反應(yīng)θmrG?

=610846-258.57TJ·mol-1

要求還原溫度為1300℃，求應(yīng)保持的真空度。

解：反應(yīng)ΔrGm=ΔrGm0+2RTLn(P/P0)

=610846-258.57+38.294TLg(P/P0)當(dāng)t=1300℃，ΔrG=0時

Lg(P/P0)=（-610846+258.57*1573）/（1573*28.294）=-3.89(P/P0)=4.087*10-4P=41.4Pa

3.按照氧勢圖估算Cu2O、NiO、Fe2O3(還原成Fe3O4)在1273K時用CO+CO2混合氣體還原時，氣相平衡ΦCO/ΦCO2的比值。

4.利用鋁在真空下還原氧化鈣，其反應(yīng)為：

6CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)+3CaO·Al2O3(s)θ

mrG?=659984-288.75TJ·mol-1

求：（a）如使反應(yīng)能在1200℃舉行，需要多大的真空度？（b）如采納1.33Pa的真空度，求CaO被Al還原的開頭溫度；（c）在同樣的真空度（1.33Pa）下，按下反應(yīng)舉行還原:

3CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)+Al2O3(s)θmrG?=703207-261.94T

試估量復(fù)雜化合物的形成對還原的作用。

解：①按照等溫方程，有ΔrGm0=-RTln（Pca/P0）3=-3RTln（Pca/P0）

ln（Pca/P0）=(659984-288.75T)/3*8.314T當(dāng)T=1200+273=1473K時

ln（Pca/P0）=-6.38→Pca/P0=0.001695Pca(g)=0.01695*101325=171.76Pa故真空度為172Pa②Pca(g)=10Pa

Ln(10/101325)=11.58-26460.7/T→T=1272K

當(dāng)真空度為10Pa時，CaO被鋁還原的開頭溫度為1272K（999℃）③按照等溫方程

有ΔrGm0=-RTln（Pca/P0）3=-3RTln（Pca/P0）703207-261.94T=-3*8.314Tln（Pca/P0）T=1429.3K從上可得知

1：對產(chǎn)憤怒體產(chǎn)物的熱還原過程而言，降低系統(tǒng)壓強(qiáng)相應(yīng)地降低生成物的氣態(tài)產(chǎn)品的蒸汽壓，將有利于還原反應(yīng)，即降低了還原反應(yīng)的開頭溫度

2：生成復(fù)雜化合物，降低了還原產(chǎn)物的活度，有利于提高還原效果，即在相同的還原效果下，降低了還原反應(yīng)的開頭溫度，在此題中生成復(fù)雜化合物與未生成復(fù)雜化合物相比，溫度下降了430.3℃

第十章高溫分別提純過程

1．已知Sn-Cd合金含Cd1%(質(zhì)量)，在955K時Cd在Sn中的活度系

數(shù)為2.26(純物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài))，Cd的飽和蒸氣壓33.3kPa，Sn的飽和蒸氣壓為1.3×10-6Pa。

求：（a）955K時上述合金中Cd的蒸氣壓；

（b）氣相中鎘與錫的摩爾比；βcd/sn

解：sn-cd合金中各物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)（以100g即）

X

sn

=(99/