有色金属冶金原理 火法冶金部分ppt课件.ppt

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1、有色金属冶金基础（火法冶金部分）绪言有色金属：除铁、锰、铬以外的金属。有色金属冶金原理的任务：研究和确定各种有色金属冶金过程所遵循的具有普遍意义的内在规律，从而为发展新工艺和改造老工艺以及为有预见性地控制现有生产生产提供理论依据。回答三个问题：过程进行在原则上是否可行。过程以什么速度进行。过程何时停止或达到平衡。目录第一章冶金炉渣第二章化合物的离解-生成反应第三章氧化物的还原第四章硫化矿的火法冶金第五章氧化物和硫化物的火法氯化第六章粗金属的火法精炼第七章熔盐电解第一章冶金炉渣第一节概述第二节炉渣的组成第三节炉渣系二、三元状态

2、图第四节熔融炉渣的结构第五节熔融炉渣的物理化学性质第六节炉渣的活度第一节概述炉渣：熔化后称熔渣，是火法冶金的一种产物。其组成主要来自矿石、溶剂和燃料灰分中的造渣成分。主要是氧化物。炉渣的作用：主要作用是使矿石和溶剂中的脉石和燃料中的灰分集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、锍等分离。炉渣的作用：在炉渣中发生金属液滴或锍液滴的沉降分离，沉降分离的完全程度对金属在炉渣中的机械夹杂损失起着决定性作用。对鼓风炉这一类竖炉来说，炉内可能达到的最高温度决定于炉渣的熔化温度。在金属和合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的组分相互进行反应，从而

3、可以通过炉渣对杂质的脱除和浓度加以控制。在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是中间产物。熔渣是一种介质，在其中进行着许多极为重要的冶金反应。金属在炉渣中的损失主要决定于这些反应的完全程度。在用矿热式电炉冶炼时，炉渣以及电极周围的气膜起着电阻作用，并可用调节电极插入深度的方法来调节电炉的功率。第二节炉渣的组成炉渣的组成极为复杂。常由5-6种氧化物组成。最多的氧化物一般为三种，占炉渣总量的80%以上。炉渣按组成可分三类：碱性氧化物：CaO、MnO、FeO、MgO等。这类氧化物能提供氧离子O2-。CaO=Ca2++O2-酸性氧化

4、物：SiO2、P2O5等。这类氧化物能吸收氧离子而形成洛合阴离子。SiO2+O2-=SiO42-两性氧化物：Al2O3、ZnO等。这类氧化物在酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性，在碱性氧化物过剩时，则会吸收氧离子形成洛合阴离子而呈酸性。Al2O3=2Al3++3O2-Al2O3+O2-=2AlO2-炉渣酸碱度的表示：常用硅酸度和碱度来表示。硅酸度=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的质量之和。碱度=氧化钙（%质量）/氧化硅（%质量）例题：某铅鼓风炉还原炉渣成分为SiO236%、CaO10%、FeO40%、ZnO8%。酸

5、性氧化物：SiO236碱性氧化物：CaO、FeO、ZnO炉渣的硅酸度=第三节炉渣系二、三元状态图有色金属冶金的炉渣和钢渣主要由FeO、CaO、SiO2三种氧化物组成。高炉渣和电炉炼锡炉渣，铝土矿烧结熟料等主要由CaO、Al2O3、SiO2三种氧化物组成。所以主要研究这两个三元系，及相关的二元系。相率F=c-φ+2f——自由度数：即在温度、压强、组分浓度等可能影响体系平衡状态的诸变量中，可以在一定范围内任意改变而不会引起旧相消失或新相产生的独立变量的数目。c——独立组元数：即构成平衡体系所有各相组成所需要的最少组分数。Φ——相数

6、：Al2O3-SiO2二元系CaO-Al2O3二元系CaO-SiO2二元系FeO-SiO2二元系三元系的组成表示法浓度三角形浓度三角形的性质等含量规则等比例规则背向规则直线规则CaO-AlO-SiO三元系是铝冶金、锡冶金、高炉炉渣和各种硅酸盐材料（水泥、玻璃、陶瓷）的基本状态图。体系基本情况：简单化合物三个：S、C、A二元化合物十个：其中稳定5个不稳定5个三元化合物2个：稳定化合物钙长石CAS2和钙铝黄长石C2AS。CaO-AlO-SiO三元系共有15个化合物，故有15个初晶液相面。二元共晶点8个（E）二元包晶点5个（P）二元

7、共晶线23条二元包晶线5条三元共晶点8个三元包晶点7个切线规则：用于判断是共晶线还是包晶线。即在曲线上任一点作切线，该切线必与两平衡固相的组成点的联线或延长线相交，与联线相交的是共晶线，与延长线相交的是包晶线。用等熔化温度曲线，可以查已知成分炉渣的熔化温度。熔化温度的变化是有规律的。即化合物熔点最高，并向二元包晶点、共晶点方向不断降低，再由二元包晶点、共晶点向三元包晶点、三元共晶点方向降低，三元共晶点的熔化温度最低。第四节熔融炉渣的结构炉渣的结构与物理化学性能密切相关目前难于直接测定炉渣的结构，可间接推测。存在两种理论：分子理

8、论和离子理论。一、炉渣结构的分子理论与固态渣相似,熔渣中存在各种简单化合物。熔渣种只有游离化合物才能参与反应认为熔渣是理想溶液，因而渣中游离氧化物的活度可以用摩尔分数表示。分子理论与熔渣间缺乏有机联系，分子理论不能说明熔渣的电导、粘度等性能。二、熔渣结构的离子理论离子理论的建