冶金過程冶金動力學(xué)概述

第三篇冶金動力學(xué)第十一章冶金動力學(xué)概述第十二章 結(jié)晶過程第十三章 氣(液)/固相反應(yīng)動力學(xué)第十四章 液(氣)/液相反應(yīng)動力學(xué)第十五章 電極過程動力學(xué)第十六章 冶金過程強(qiáng)化第三篇冶金動力學(xué)冶金動力學(xué)概述冶金原理第十一章冶金過程動力學(xué)概述研究化學(xué)（冶金）反應(yīng)的方向，反應(yīng)能達(dá)到的最大限度，外界條件對反應(yīng)平衡的影響。

熱力學(xué)只能預(yù)測反應(yīng)的可能性。無法預(yù)料反應(yīng)能否發(fā)生，無法確定反應(yīng)的速率，無法了解反應(yīng)的機(jī)理。一、熱力學(xué)的研究對象和局限性一、熱力學(xué)的研究對象和局限性熱力學(xué)只能判斷：這三個(gè)反應(yīng)都能發(fā)生。熱力學(xué)無法回答：如何使它發(fā)生？

kJ·mol

1C+O2=CO2(g)

394.4H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)

287.0OH

+H+=H2O

79.9一、熱力學(xué)的研究對象和局限性化學(xué)（冶金）反應(yīng)的速率化學(xué)（冶金）反應(yīng)的機(jī)理（歷程）溫度、壓力、催化劑、溶劑及其它外界因素對反應(yīng)速率的影響

熱力學(xué)的反應(yīng)可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性。

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)

點(diǎn)火，加溫或催化劑

C+O2=CO2(g) 點(diǎn)火，加溫二、動力學(xué)的研究對象二、動力學(xué)的研究對象宏觀（唯象）動力學(xué) 研究各種宏觀因素（如T,P,C,催化劑等）對反應(yīng)速率的影響微觀（分子）動力學(xué) 研究反應(yīng)機(jī)理和結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能間的關(guān)系介觀動力學(xué)三、動力學(xué)的分類三、動力學(xué)的分類四、冶金反應(yīng)的類型均相反應(yīng) 參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。非均相反應(yīng) 參與反應(yīng)的各物質(zhì)處于不同的相內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。四、冶金反應(yīng)的類型 表3.1.1冶金中非均相反應(yīng)類型反應(yīng)類型 實(shí)例氣/固 吸附、金屬氧化、硫酸鹽及碳酸鹽的分 解、硫化物的焙燒、氧化物的還原等液/固 熔化、溶解、結(jié)晶、浸出、置換沉積等氣/液 轉(zhuǎn)爐吹煉、氣體的吸收、蒸餾等液/液 溶劑萃取、爐渣/金屬（锍）反應(yīng)等固/固 燒結(jié)、固相中的相變等四、冶金反應(yīng)的類型對任何反應(yīng)：五、反應(yīng)速率（定容反應(yīng)速率）五、反應(yīng)速率（定容反應(yīng)速率）冶金反應(yīng)通常由一系列步驟組成。每一步驟都有一定的阻力。對于傳質(zhì)步驟，傳質(zhì)系數(shù)的倒數(shù)1/kd相當(dāng)于這一步驟的阻力。對于界面化學(xué)反應(yīng)步驟，反應(yīng)速率常數(shù)的倒數(shù)l/k，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)步驟的阻力。對于任意一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)過程，若是由前后相接的步驟串聯(lián)組成的串聯(lián)反應(yīng)，則總阻力等于各步驟阻力之和。若任意一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)包括兩個(gè)或多個(gè)平行的途徑組成的步驟，則這一步驟阻力的倒數(shù)等于兩個(gè)平行反應(yīng)阻力倒數(shù)之和。六、反應(yīng)阻力六、反應(yīng)阻力在串聯(lián)反應(yīng)中，如某一步驟的阻力比其他步驟的阻力大得多，則整個(gè)反應(yīng)的速率就基本上由這一步驟決定——反應(yīng)速率的控速環(huán)節(jié)和限制性環(huán)節(jié)或步驟。在平行反應(yīng)中，若某一途徑的阻力比其他途徑小得多，反應(yīng)將優(yōu)先以這一途徑進(jìn)行。七、反應(yīng)速率的限制性環(huán)節(jié)七、反應(yīng)速率的限制性環(huán)節(jié)對不存在或找不出唯一的限制性環(huán)節(jié)的反應(yīng)過程，常用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法。穩(wěn)態(tài)——對于串聯(lián)反應(yīng)，經(jīng)歷一段時(shí)間后，其各步驟的速率經(jīng)相互調(diào)整，達(dá)到速率相等。 此時(shí)反應(yīng)的中間產(chǎn)物及反應(yīng)體系不同位置上的濃度相對穩(wěn)定。準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法——實(shí)際上穩(wěn)態(tài)不存在，各個(gè)步驟速率只是近似相等，稱為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法中，各步驟的