冶金原理课件(中南)-第4章.ppt

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1、第四章冶金熔体的物理性质4.1熔化温度4.2密度4.3粘度4.4导电性4.5熔体组分的扩散系数4.6表面性质与界面性质第四章冶金熔体的物理性质4.1熔化温度冶金熔体在一定的温度范围内熔化，没有确定的熔点，冷却曲线上无平台。熔化温度——冶金熔体由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。凝固温度或凝固点——冶金熔体在冷却时开始析出固相时的温度。常见冶金熔体的熔化温度范围表4—1熔化温度与熔体组成有关。例如，在铁液中非金属元素C、O、S、P等使能其熔化温度显著降低，含1%C的铁液的熔化温度比纯铁熔点低~90C；由Mn、Cr、Ni、Co、Mo等金属元素引起的铁液熔化温度的降低很小。

2、4.1熔化温度4.1熔化温度冶炼镍铜品位低、钙镁含量高的镍精矿时的渣型选择根据矿石成分的变化可选择两种酸性渣型：高硅渣和高钙渣两种渣型都能抑制氧化镁和磁性氧化铁的有害作用。对于含镁高的矿石，采用高硅渣可以增加炉渣硅酸度，抑制MgO(熔点约2800C)的危害，同时使Fe3O4造渣：2MgO+SiO2=2MgO·SiO22Fe3O4+FeS+5SiO2=5(2FeO·SiO2)+SO2SiO2的加入量随原料成分而变化。图中A点代表高硅渣中SiO2含量的下限，B点代表其上限。高硅渣的熔化温度大致在1400~1500C之间。炼镍鼓风炉的风口区温度可达1500~1800C，足以保证渣

3、的过热与排放。4.1熔化温度图41MgOFeOSiO2渣系熔化等温线图4.1熔化温度当炼镍原料中含有较多的CaO时，可选用高钙渣。图42中的C点为高钙渣CaO含量的下限，位于鳞石英相区内1200C等温线下面。D点代表高钙渣CaO含量的上限，位于硅灰石CaOSiO2相区，紧靠1100C等温线。高钙渣的熔化温度处于1100～1200C之间。由于渣中MgO含量约为4%~9%或更高，高钙渣的熔化温度可能更高。结论高钙渣的熔化温度比高硅渣低。对于高镁原料，在强化熔炼和其它因素变化不大的情况下，选用高硅渣或高钙渣，均能正常冶炼并得到低的渣含镍。4.1熔化温度图42CaOF

4、eOSiO2渣系熔化等温线图4.1熔化温度密度——单位体积的质量。密度影响金属与熔渣、熔锍与熔渣、金属与熔盐的分离，影响金属的回收率。金属或熔锍微粒在熔渣中的沉降——斯托克斯公式：V——沉降速度，m·s–1rM——金属或锍微粒的半径，mM,S——金属和熔渣的密度，kg·m–3S——熔渣的粘度，Pa·sg——重力加速度，9.80m·s–24.2密度4.2密度一、常见冶金熔体的密度范围熔融的铁及常见重有色金属：7000~11000kg·m3铝电解质：2095~2111kg·m3镁电解质：1700~1800kg·m3熔渣：3000~4000kg·m3熔锍：4000~50

5、00kg·m3生产实践中，金属（或熔锍）与熔渣的密度差通常不应低于1500kg·m3。4.2密度二、密度与温度的关系熔体的密度随着温度升高而减小，且通常遵从线性关系：T=m(TTm)T——熔体在某一温度T时的密度；m——熔体在熔化温度Tm时的密度；——与熔体性质有关的常数。或：T=T对于纯铁液：T=85800.853Tkg·m34.2密度图43铁液的密度与温度的关系4.2密度图44A12O3CaOSiO2Na2O渣系的密度4.2密度三、密度与熔体成分的关系1、金属熔体熔融金属的密度与原子量、原子的半径和配位数有关。金属熔体的密度与其中溶

6、解元素的种类有关。溶于铁液的元素中，钨、钼等能提高熔铁的密度。铝、硅、锰、磷、硫等会使熔铁的密度降低。镍、钴、铬等过渡金属对铁液密度的影响则很小。4.2密度缺乏实验数据时，可用固体炉渣的密度代替熔融炉渣的密度。缺乏固态炉渣密度资料的实验数据时，可以近似地由纯氧化物密度，按加和规则估算熔渣的密度：MO——渣中MO的密度%MO——渣中MO的质量分数高温下的熔渣密度可按经验公式计算。2、熔渣4.2密度当T=1673K时，1/1673=0.45(SiO2)+0.286(CaO)+0.204(FeO)+0.35(Fe2O3)+0.237(MnO)+0.367(MgO)+0.48(P2O

7、5)+0.402(A12O3)，103m3·kg1(MxOy)——氧化物MxOy的质量分数。当T>1673K时，可按下式计算任意温度下的熔渣密度：估算冶炼温度下熔渣密度的经验公式：4.2密度图45A12O3CaOSiO2渣系的密度（1500C，单位为103kg·m3）图46CaOFeOSiO2渣系的密度（1500C，单位为103kg·m3）4.2密度4.3粘度在层流流体中，流体是由无数互相平行的流体层组成的；相距dx的二相邻流体层，以速度v和v+dv同向流