2020年冶金炉渣培训课件参照模板可编辑.pptx

1、4 冶金炉渣Hebei Polytechnic UniversitySchool of Metallurgy and Energy冶金炉渣的分类1）还原渣：能够从与之接触的金属液中吸收O，以氧化物的形式进入的熔渣；2）氧化渣：能够向与之接触的金属液供应O的熔渣；3）富集渣：将原料中有用的成分富集在炉渣；4）富集渣：起到保护金属、防止污染、减少热损失的作用。内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University内容大纲4.1 二元

2、系相图二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University4.1 内容大纲4.1.1 二元系相图的基本知识二元系相图的基本知识4.1.2 简单低共熔型二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图4.1.5 冶金过程中主要的二元渣系相图Hebei Polytechnic University4.1 二元系相图4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.1相图 相图：相图：表示组分的组成和温度之间的相平衡关系。

3、相图中的点、线、面、体都代表着不同温度和压力下平衡体系中的各个相、相组成和各相之间相互转变的关系。4.1 二元系相图4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.2 吉布斯相律吉布斯相律 相律：相律：研究热力学体系中物相随组元及体系的其他热力学参数变化的规律。表达了平衡体系中可以平衡共存的相数、独立组元数以及可以人为指定的独立变数的数目与体系自由度之间的关系：2cf式中，f自由度数；C独立组分数（独立组元数）；平衡共存相的数目（相数）。4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.2 吉布斯相律吉布斯相律 1 1）C C独立组元数独立组元数：决定一个相平衡体系的成分必须的最少物种数最少物种数。物种

4、：体系中每一个能单独分离出来并独立存在的化学均匀物质。体系中不发生化学反应：独立组元数=物种数 体系存在化学反应：独立组元数物种数一独立化学平衡关系式数 例如：CaCO3加热分解存在下列反应：CaCO3=CaO+CO2 独立组元数C=3-1=2 一个体系中在同一相内同一相内存在一定的浓度关系：独立组元数物种数一独立化学平衡关系式数一独立浓度关系数 例如：2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)独立组元数C=3-1-1=1 4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.2 吉布斯相律吉布斯相律 2 2）相相 一个相：体系中具有相同物理和化学性质的均匀部分的总和。一个相可以由几种物质组成 注意：不相

5、溶物质组成的液体则不是一个相 一种物质可以有几个相 固体机械混合物中，有几种物质就有几个相 一个相可以连续成一个整体，也可以不连续 相的特征相的特征4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.2 吉布斯相律吉布斯相律 2 2）f f自由度自由度 在一定条件下，一个处于平衡的体系所具有的独立变量数目。对单元系而言，如果只有一相存在，则自由度为2，故在平面图上可用一个区域表示；如果两相共存，则自由度为1，在平面图上便是一根曲线表示；如果三相共存，则自由度为零，即只能在一定的温度和压力下才能实现，在相图上仅有一个点。二元系最多可能有三个自由度 4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.3 连续原理

6、 当决定体系状态的那些参数连续发生变化时，在新相不出现、旧相不消失的情况下，体系中各相的性质以及整个体系的性质也连续变化这时自由度不会发生变化。连续原理连续原理4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.4 相应原理 给定的一个热力学体系，任一互成平衡的相或相组（体系点和组分点）在相图中都有一定的几何元素（点、线、面、体）与之对应。相应原理相应原理4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.1.5 二元相图的绘制 具体方法：具体方法：用组分A和组分B配制成分不同的样品（由纯A到纯B）放在特制的容器中，加热、熔化，然后冷却，记录样品的冷却曲线即样品温度随时间变化的曲线。4.1 内容大纲4.1.1 二

7、元系相图的基本知识4.1.2 简单低共熔型二元系相图简单低共熔型二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图4.1.5 冶金过程中主要的二元渣系相图Hebei Polytechnic University4.1 二元系相图4.1.2 简单低共熔型二元系相图 体系的两个组分在液态液态下完全互溶，固态下完全不下完全互溶，固态下完全不互溶互溶，即体系中只能出现一种液体（两个组分的液态混合 物）和 两 种 固 相。特特 征征 简单低共熔二元系由四个面、三条线和一个共晶点组成。4.1 二元系相图4.1.2 简单低共熔型二元系相图冷却过程分析冷却过程分析4.1 二元系相

8、图4.1.2 简单低共熔型二元系相图杠杆规则杠杆规则 体系冷却到H 点时体系液相和固相的质量关系：KHHJBl)()(体系冷却到二元共晶温度的瞬间，即刚刚到达R 点时：ERRNsl)()(4.1 内容大纲4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.2 简单低共熔型二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图含有中间化合物的二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图4.1.5 冶金过程中主要的二元渣系相图Hebei Polytechnic University4.1 二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图特特 征征 只有一个中间化合物，而且没有固熔体生成没有固熔体生成（或固态完全不互溶

9、），液态完全互溶（或固态完全不互溶），液态完全互溶 同成分熔化化合物同成分熔化化合物：化合物在熔化时生成的液相组成与化合物的组成相同 异成分熔化化合物异成分熔化化合物：化合物在熔化时分解为液相和另一组成与原化合物不同的固相 4.1 二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图图-含有中间化合物的二元系相图(a)有同成分熔化化合物生成的二元系相图；(b)有异成分熔化化合物生成的二元系相图 4.1 二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图图-有异成分熔化化合物生成的二元系相图 冷却曲线1：LL+B L+BC LA+C 冷却曲线2：LL+B L+BC C 冷却曲线3：LL+B L+BC

10、B+C 4.1 内容大纲4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.2 简单低共熔型二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图含固溶体的二元系相图4.1.5 冶金过程中主要的二元渣系相图Hebei Polytechnic University4.1 二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图含固溶体的含固溶体的二元系相图二元系相图固态下完全互溶的固态下完全互溶的连续固溶体相图连续固溶体相图 固态下部分互溶的固态下部分互溶的有限固溶体相图有限固溶体相图 4.1 二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图图-含固溶体的二元系相图(a)液固连续互溶的二元系相图；(b

11、)含有最高点的连续互溶二元系相图4.1 二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图图-含固溶体的二元系相图(c)含最低点的连续互溶二元系相图；(d)带有两个端际固溶体的二元系相图4.1 二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图图-带有两个端际固溶体的二元系相图 冷却到液相线EHB时，开始有固溶体析出 熔体冷却到M点时，固液两相平衡 KHLMKHMWWLS 冷却到Q点时发生简单共晶反应 21QQEL4.1 内容大纲4.1.1 二元系相图的基本知识4.1.2 简单低共熔型二元系相图4.1.3 含有中间化合物的二元系相图4.1.4 含固溶体的二元系相图4.1.5 冶金过程中主要的二元渣系相图冶金过

12、程中主要的二元渣系相图Hebei Polytechnic University4.1 二元系相图4.1.5 冶金过程中主要的二元渣系相图图-CaO-SiO2系相图 内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University4.2 三元系相图 三元系三元系：当多元系的热力学性质主要由三个组元决定时，我们就可以将多元系简化为三元系。三元系组元的浓度常用罗策布三角形表示。4.2 内容大纲4.2.1 三元系相图的基本知识三元系相图

13、的基本知识 4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.4 实际三元系相图的分析方法 4.2.5 物系点冷却过程分析实例 Hebei Polytechnic University4.2 三元系相图4.2.1 三元系相图的基本知识 M的浓度确定：的浓度确定：过M点分别向三个边作平行线；逆时针（或顺时针）方向读取平行线在各边所截线段（以顶点开始），该三条线段就分别表示A、B和C三组元的浓度 4.2.1.1 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形aCE bAF cBG 1ABBGAFCEcBa4.2.1 三元系相图的基本知识1）等含量规则 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度

14、度三三角角形形的的性性质质 平行于浓度三角形的任何一边的直线，在此线上的所有点代表的体系中，与直线相对顶角代表的组元浓度均相同。ab线上的O1、O2、O3点的组分C浓度相等4.2.1 三元系相图的基本知识2）等比例规则 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线，线上所有点代表的体系点中，线两侧对应的二个组元浓度之比是常数。（定值）Kbababa332211/4.2.1 三元系相图的基本知识3）背向性规则 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 等比例线上物系点的组成在背离其所在顶角的方向上移动时，体系将不断析出组

15、分，而其内组分的浓度将不断减少，但其他组分的浓度比则保持不变。4.2.1 三元系相图的基本知识4）杠杆规则 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 若三元系中有两个组成点M 和N 组成一个新的物系O，那么O 点必定落在MN 连线上，其位置由M 和N 的质量mM 和mN 按杠杆规则确定。MONOmmNMOMmMNONmONmMNOMm4.2.1 三元系相图的基本知识5）重心规则 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 原物系点M1、M2、M3 的重量分别为m1、m2、m3，混合后形成质量为mO 的新物系点O，则O 必位于连线三角形M1M2M3的重心上。

16、重心重心物理重心物理重心 211332321:O:MOMMOMMMmmm4.2.1 三元系相图的基本知识6）切线规则判定相界线是共晶线还是转熔线判定相界线是共晶线还是转熔线 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 分界线上任意一点所代表的熔体，在结晶瞬间析出的固相成分，由该点的切线与相成分点的连线之交点来表示；当交点位于相成分点之间，则这段分界线是低共熔线；当交点位于相成分点之外，则该段分界线是转熔线。4.2.1 三元系相图的基本知识7）温度最高点规则判断单变线上的温度最高点判断单变线上的温度最高点 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 在三元系中

17、，若连接平衡共存两个相的成分点的连线或其延长线，与划分这两个相的分界线或其延长线相交，那么该交点就是分界线上的最高温度点。4.2.1 三元系相图的基本知识8）三元系零变点的判断规则 判断零变点的性质，是共晶点还是转熔点判断零变点的性质，是共晶点还是转熔点 4.2.1.2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 零变点：零变点：三条相界线的交点，自由度为零 若三条相界线温度降低的方向都指向该点，则此点就是三元共晶点 若三条相界线的温降方向不全指向三条界线的交点，即有一条或两条相界线的温降方向离开该点，则此点称之为转熔点 4.2.1 三元系相图的基本知识8）三元系零变点的判断规则4.2.1.

18、2 罗罗策策布布浓浓度度三三角角形形的的性性质质 单降点单降点转熔点中有一条相界线的降温矢背离该点 转熔反应为L+S1=S2+S3 双降点双降点转熔点中有两条相界线的降温矢背离该点 转熔反应为L+S1+S2=S3 4.2 内容大纲4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.2 完全互溶型三元系相图完全互溶型三元系相图 4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.4 实际三元系相图的分析方法 4.2.5 物系点冷却过程分析实例 Hebei Polytechnic University4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2 三元系相图 固液完全互溶型三元系相图 有最高点的完全互溶型三元系相图 有最低

19、点的完全互溶型三元系相图 既无最高点也无最低点的完全互溶既无最高点也无最低点的完全互溶型三元系相图型三元系相图 4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.2.1立体图4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.2.2 等温截面 等温截面图：等温截面图：在某个指定温度下，用平行底面浓度三角形的平面，截取三元系立体图，再将其投影到底平面得到的图形。结线：结线：在两相平衡区域，连接两个平衡相成分点的直线 4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.2.3 变温截面图 变温截面图：变温截面图：垂直于底面浓度三角形的平面去截立体相图，把所得交线正面投影到该截面上，得到的图形。(a)过EF线的变温截面；(b)

20、过顶点C的变温截面4.2 内容大纲4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.3 简单低共熔三元系相图简单低共熔三元系相图 4.2.4 实际三元系相图的分析方法 4.2.5 物系点冷却过程分析实例 Hebei Polytechnic University4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2 三元系相图当A、B、C三个组元在液态可以完全互溶液态可以完全互溶，在固态完全不互溶固态完全不互溶 简单低共熔三元系相图 三个初晶面 三条二次结晶线（低共熔线）三个初晶体一个三元共晶点 三个二次结晶体一个三元共晶空间4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.3.1立体图4.

21、2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.3.2 等温截面图 过立体图纵向一等温点的温度平面温度平面与初晶面初晶面的交线组成的相图 4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.3.3 变温截面 用垂直底面且分别过HK线和CN线，截得简单三元系立体图，得到如下两个变温截面图。4.2 内容大纲4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.4 实际三元系相图的分析方法实际三元系相图的分析方法 4.2.5 物系点冷却过程分析实例 Hebei Polytechnic University4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.1 三元系相

22、图的点、线、面 面：初晶面线：单变线二元共晶线或二元转熔线点：三元无变量点或称零变点三元共晶点或三元转熔点4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.2 判断化合物的稳定性 稳定化合物：稳定化合物：化合物的组成点（成分点）在自己的结晶区 之内者；不稳定化合物：不稳定化合物：化合物的成分点在自己的结晶区之外者。4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.3 三角形划分规则（1 1）连线规则）连线规则：连接相邻组分点（体系基本组分点和形成的化合物）构成三角形，稳定化合物及基本组分点之间用实现连接，但它们与不稳定化合物逐渐的连线用虚线连接。4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.3

23、三角形划分规则（2 2）四边形对角线不相容原理）四边形对角线不相容原理：三元系中如果存在四个固相点（或组分点）构成的四边形，只有一条对角线上的两个固相可平衡共存。D1D2M4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.3 三角形划分规则（3）体系内有几个无变量点就有几个分三角形。（4）划分出的三角形不一定为等边三角形。4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.4 三元无变量点的归属就近原则就近原则 三元无变量点离那个小三角形近，该三元无变量点就是哪个小三角形的无变量点。一般来说对应的无变量点位于该三角形内时，该无变量点为共晶点；对应的无变量点位于该三角形外时，该无变量点为转熔点。4.2

24、.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.5 体系点（组分点）结晶终点的判断 体系点位于哪个小三角形内，结晶就在哪个小三角形的三元无变量点结束。M1M24.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.6 相界线性质的判断（1 1）利用切线规则：）利用切线规则：相界线的切线与组分点的连线相交，该相界线为共晶线；相界线的切线与组分点连线的延长线相交，该相界线为转熔线。4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.6 相界线性质的判断（2）利用温度最高点规则判断相界线上的温度最高点，从而判断单变线的温降方向。4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.7 零变点（三元无变量点）性质的判断 三条

25、相界线的交点三条相界线的交点为无变量点（或零变点）共晶点：用E表示 转熔点：用P表示 4.2.4实际三元系相图的分析方法 4.2.4.8 结晶过程中平衡共存相组成及质量的确定 利用三点结线规则（也称杠杆规则）三点结线规则（也称杠杆规则）：三点是指液相点、固相点和物系点（体系点），三点在一条直线上，利用杠杆规则就可以确定固液相的质量。4.2 内容大纲4.2.1 三元系相图的基本知识 4.2.2 完全互溶型三元系相图 4.2.3 简单低共熔三元系相图 4.2.4 实际三元系相图的分析方法 4.2.5 物系点冷却过程分析实例物系点冷却过程分析实例 Hebei Polytechnic Universi

26、ty4.2.4物系点冷却过程分析实例 确定相界线的性质 三元无变量点的性质（是E还是P）划分三角形 确定物系点的结晶终点在哪个零变点 确定结晶终点固相物质 4.2 三元系相图分析的入手点4.2.4物系点冷却过程分析实例（1）M1点的冷却过程分析 M1M2L1 冷却到液相线时，开始析出固相A：LA 冷却到L1点时，继续析出固相A，液相点为L1 进一步冷却发生A、C的共晶反应：LA+C 冷却到P点时开始发生转熔反应：L+AD+C 剩余的液相将和固相中的A发生转熔反应，生成C+D，直到液相完全消耗，最终固相含有A、D和C 4.2.4物系点冷却过程分析实例（2）M2点的冷却过程分析 M1M2L1 冷却

27、到液相线时，开始析出固相A：LA 冷却到L1点时，发生转熔反应：L+AD+C 冷却到P1时，A完全消耗，LD 冷却到L4点时，开始发生共晶反应：LD+C 冷却到E点开始发生三元共晶反应：LD+B+CP1 L2 剩余的液相在E点全部转化为固相，最终固相为D、B、C 内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University4.4 内容大纲4.4.1 分子结构假说分子结构假说4.4.2 离子结构理论 Hebei Polyt

28、echnic University4.4.1 分子结构假说（理论）熔渣的基本结构单元为电中性的分子 4.4 熔渣的结构理论1.1.要要 点点简单分子:CaO、MgO、FeO、Al2O3、FeS等复杂分子：、22SiOCaO23SiOCaO523OPCaO22SiOFeO 结构单元间的作用力为分子间的引力（范德华力）熔渣可视为理想溶液 简单分子与复杂分子之间存在动态平衡 只有自由氧化物分子具有反应能力)()(2)2(22SiOCaOSiOCaO)2()()(222SiOFeOSiOFeO4.4.1 分子结构假说（理论）1）定量计算困难，容易产生很大误差。4.4 熔渣的结构理论2.2.缺缺 点点2

29、）不能解释FeO也能脱硫的事实。3）无法解释熔融炉渣的带电现象。)()(FeOFeSFeSFeO4.4.1 分子结构假说（理论）1）定量计算困难，容易产生很大误差。4.4 熔渣的结构理论2.2.缺缺 点点2）不能解释FeO也能脱硫的事实。3）无法解释熔融炉渣的带电现象。)()(FeOFeSFeSFeO4.4 内容大纲4.4.1 分子结构假说4.4.2 离子结构理论离子结构理论 Hebei Polytechnic University4.4.2 离子结构理论 熔渣的基本结构单元为带电质子 4.4 熔渣的结构理论1.1.要要 点点简单阴离子:O2-、S2-、F-简单阳离子：Ca2+、Mg2+、Mn

30、2+、Fe2+正负离子间的作用力是静电引力（库仑力）渣金反应为电化学反应：复合阴离子:SiO44-、Si2O76-、AlO2-、AlO33-、PO43-正极反应：)(22SeS 负极反应：22OeO电池反应：)()(22OSSO4.4.2 离子结构理论4.4.2.2 硅氧复合阴离子的种类硅氧复合阴离子的聚合和解体反应：443SiO解体聚合26933OOSi内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic Universit

31、y4.6 内容大纲4.6.1 完全离子溶液模型完全离子溶液模型4.6.3 离子聚合反应模型 Hebei Polytechnic University4.6.1 完全离子溶液模型4.6 熔渣的离子结构模型4.6.1.1焦姆金（吉门肯）完全离子溶液模型的焦姆金（吉门肯）完全离子溶液模型的要点要点1）炉渣完全由离子组成，其内不出现电中性质点；2）每个离子周围只被带相反电荷的离子所包围；3）所有离子在熔渣中的分布完全是统计无序状态。完全离子溶液可视为由正负离子正负离子分别组成的两个理想溶液的混合溶液。4.6.1 完全离子溶液模型4.6.1.2焦姆金（吉门肯）完全离子溶液模型的焦姆金（吉门肯）完全离子溶

32、液模型的应用应用例如例如 熔渣由 、组成，存在反应：molCaOn1molFeOn2molCaSn3molFeSn422OCaCaO22SCaCaS22OFeFeO22SFeFeS正离子总数为：4321nnnnn负离子总数为：4321nnnnn：2Ca31nn：2Fe42nn 2O：21nn 2S43nn 22CaOCaOxxa活度：22FeOFeOxxa22CaSCaSxxa22FeSFeSxxa4321212nnnnnnxO4321312nnnnnnxCa4321432nnnnnnxS4321422nnnnnnxFe例例题题 22OCaCaO22OFeFeO在某一温度下，已知炉渣成分为 求

33、炉渣中FeO的活度，已知炉渣完全由离子组成，阳离子是Ca2+、Mg2+、Fe2+；阴离子是 、和44SiO452OFe2OCaO MgOFeOSiO2Fe2O3w(B)，%194.5633.6240.9610.24x(B)0.3390.1140.4670.0160.064解：因为SiO2的浓度为0.96，因此aFeO不需修正。按完全离子溶液理论：22OMgMgO所以：339.02CaOCann114.02MgOMgnn467.02FeOFenn506.0920.0467.022222FeMgCaFeFennnnx所以：又因为44222SiOOSiO4522322OFeOOFe016.0442S

34、iOSiOnn064.045232OFeOFenn920.0467.0114.0339.02FeOMgOCaOOnnnn160.0060.02016.0222322OFeSiOnn760.0064.02016.02920.023222OFeSiOFeOMgOCaOOnnnnnn016.0244SiOSiOnn064.052524OFeOFenn总的阴离子摩尔数：840.0064.0016.0760.0445242OFeSiOOnnnn905.0840.0760.0)(45244222OFeSiOOOnnnnOx458.0905.0506.0)()(22FexOxaFeO4.6 内容大纲4.6.

35、1 完全离子溶液模型4.6.3 离子聚合反应模型离子聚合反应模型 Hebei Polytechnic University4.6.3 离子聚合反应模型马森模型 4.6 熔渣的离子结构模型26724444OOSiSiOSiO2810367244OOSiOSiSiO26134810344OOSiOSiSiO对于MeO-SiO2二元系，MeO活度：KaaKKaaKMeOxSiOxMeOMeOMeOMeO1)1(131)(1)(2例题：例题：利用马森模型计算CaO-SiO2系在15301680时CaO的活度。已知 ，30.0)(2SiOx003.0K解：KaaKKaaKSiOxMeOMeOMeOMeO

36、1)1(131)(2代入数据：003.01)1003.0(003.01003.0313.0MeOMeOMeOMeOaaaa整理得：00012.01036.04006.02CaOCaOaa解方程得：33.0CaOa内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University4.7.2 CaO-SiO2-Al2O3三元系组分的活度 4.7 熔渣的活度曲线图4.7.3 CaO-SiO2-FeO三元系组分的活度 4.7 熔渣的活

37、度曲线图)()()(52232MnOMgOCaOOPSiOOFeFeOFeO的伪三元系 内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University4.8 内容大纲4.8.1 酸碱性酸碱性4.8.2 氧化性和还原性4.8.3 容量性质 Hebei Polytechnic University4.8.1 酸碱性 4.8 熔渣的化学性质4.8.1.1 氧化物按酸碱性的分类1）碱性氧化物：在渣中能够离解出O2-的氧化物，如Ca

38、O、MgO、FeO等；22OMMO2）酸性氧化物：能吸收O2-，转变为络离子的氧化物，如SiO2、P2O5、V2O5、Fe2O3等；44222SiOOSiO3）两性（中性）氧化物：在酸性熔渣中能离解出O2-，显示碱性，而在碱性熔渣中能吸收O2-，显示酸性，如Al2O3、TiO2、Cr2O3等。233232OAlOAl22322AlOOOAl碱性渣中 酸性渣中 4.8.1 酸碱性 4.8 熔渣的化学性质4.8.1.2 氧化物酸碱性规律1）同一种金属元素的氧化物在高价时显酸性，在低价时显碱性，如Fe、FeO、Fe2O3等；2）CaO MnO FeO MgO CaF Fe2O3 TiO2 Al2O3

39、 SiO2 P2O5 3）利用氧化物酸碱性的大小，可以判断简单氧化物与复杂氧化物之间化学反应平衡移动的方向。中性碱性增强酸性增强)(2)2()(2)2(22FeOSiOCaOCaOSiOFeO4.8.1 酸碱性 4.8 熔渣的化学性质4.8.1.3 炉渣酸碱性的表示方法 1 1）碱度：）碱度：生产实践中采用炉渣中主要的碱性氧化物的质量分数对酸性氧化物的质量分数之比定义为炉渣的碱度，用R表示。二元碱度 三元碱度)()(2SiOCaOR)()(2SiOxCaOxR)()()(2SiOMgOCaOR)()()(2SiOxMgOxCaOxR)()()(322OAlSiOCaOR)()()(322OAl

40、xSiOxCaOxR 四元碱度)()()()(522OPSiOMgOCaOR)()()()(522OPxSiOxMgOxCaOxR4.8.1 酸碱性 4.8 熔渣的化学性质4.8.1.3 炉渣酸碱性的表示方法 2）过剩碱度和光学碱度 过剩碱度：炉渣中氧化物的反应能力可以用熔渣中自由氧化物的浓度代替 光学碱度：氧化物或渣中O2-的活度来表示熔渣的酸碱性或碱性。)(3)()(4)(2)(3232522OAlnOFenOPnSiOnCaOnB)(3)()(4)(2)(3232522OAlxOFexOPxSiOxCaOxB4.8.1 酸碱性 4.8 熔渣的化学性质4.8.1.3 炉渣酸碱性的表示方法

41、3）划分渣酸碱性的标准 以R=2为界 R2为碱性渣4.8 内容大纲4.8.1 酸碱性4.8.2 氧化性和还原性氧化性和还原性4.8.3 容量性质 Hebei Polytechnic University4.8.2 氧化性和还原性 4.8 熔渣的化学性质判断依据：判断依据：利用化学反应 进行的方向)(OFeFeO供O，氧化渣溶解氧量减小，还原渣衡量熔渣氧化还原性的依据：衡量熔渣氧化还原性的依据：熔渣中的w(FeO)影响熔渣氧化性的因素：影响熔渣氧化性的因素：1)aFeO增加，熔渣的氧化性提高2)Fe2O3含量提高，aFeO增加，熔渣的氧化性提高3)R=2 时，aFeO最大，熔渣的氧化性增强4.8

42、.2 氧化性和还原性 4.8 熔渣的化学性质 Fe2O3的折算方法的折算方法1)全铁法OFeOOFe 232)(9.0)(160722)(3232OFeOFeFeO折)(9.0)()(32OFeFeOFeO渣2)全氧法FeFeOOFe 332)(35.1)(160723)(3232OFeOFeFeO折)(35.1)()(32OFeFeOFeO渣4.8 内容大纲4.8.1 酸碱性4.8.2 氧化性和还原性4.8.3 容量性质容量性质 Hebei Polytechnic University4.8.3 容量性质 4.8 熔渣的化学性质容量性容量性(capacity)：熔渣具有容纳或溶解S、P、N、

43、H 等有害物质的能力称为炉渣的容量性。炉渣的硫容量、磷容量越高，炉渣的脱硫、脱磷能力越强。内容大纲4.1 二元系相图4.2 三元系相图 4.4 熔渣的结构理论 4.6 熔渣的离子溶液结构模型4.7 熔渣的活度曲线4.8 熔渣的化学性质4.9 熔渣的物理性质熔渣的物理性质Hebei Polytechnic University4.9 内容大纲4.9.1 熔化温度熔化温度4.9.2 密度4.9.3 粘度4.9.4 电导率4.9.5 表面性质4.9.6 扩散Hebei Polytechnic University4.9.1 熔化温度 4.9 熔渣的物理性质 固相升温达到开始熔化温度后，开始有液相出现

44、，固态渣完全转变为均匀液相时的温度或冷却时液态渣开始析出固相的温度为液相线温度 熔渣不具有熔点4.9 内容大纲4.9.1 熔化温度4.9.2 密度密度4.9.3 粘度4.9.4 电导率4.9.5 表面性质4.9.6 扩散Hebei Polytechnic University4.9.2 密度 4.9 熔渣的物理性质1400碱性和半酸性熔渣的比容 1）熔渣组分对密度的影响)(35.0)(204.0)(285.0)(45.0322OFeFeOCaOSiOV)(402.0)(48.0)(367.0)(237.03252OAlOPMgOMnO熔渣密度与温度的关系：2）温度对熔渣密度的影响31400)1

45、400(07.0mkgtt4.9 内容大纲4.9.1 熔化温度4.9.2 密度4.9.3 粘度粘度4.9.4 电导率4.9.5 表面性质4.9.6 扩散Hebei Polytechnic University4.9.3 粘度 1）熔渣中复合阴离子的大小和多少4.9.3.1影响熔渣粘度的因素2）固相质点：固相质点越多，熔渣的表观粘度越大。表观粘度：含有固相质点的非均相流体的粘度)1(表3）温度4.9.3 粘度 熔化性温度：熔化性温度：能够使熔渣熔化后达到自由流动的最低温度 4.9.3.2 熔化性温度 粘度越低，熔化性温度越低。4.9.3 粘度 渣系的粘度曲线适用于高炉渣 4.9.3.3 粘度曲线

46、322OAlSiOCaO渣系的粘度曲线适用于炼钢渣 FeOSiOCaO24.9.3.4 阿累尼乌斯公式均匀渣相的粘度服从阿累尼乌斯公式：RTEe0温度越高，粘度越小4.9 内容大纲4.9.1 熔化温度4.9.2 密度4.9.3 粘度4.9.4 电导率电导率4.9.5 表面性质4.9.6 扩散Hebei Polytechnic University4.9.4 电导率 4.9 熔渣的物理性质电导率：RC/电导率与温度的关系式：)/(exp0RTE4.9 内容大纲4.9.1 熔化温度4.9.2 密度4.9.3 粘度4.9.4 电导率4.9.5 表面性质表面性质4.9.6 扩散Hebei Polyte

47、chnic University4.9.5 表面性质 1）硅酸盐渣系的表面张力计算方法：4.9.5.1 表面张力BBx2）熔渣的表面张力：kBBBmNFx11lg000.1670.04.9.5.2 熔渣的起泡性 泡沫渣：泡沫渣：冶炼过程中，有气体进入熔渣内，被分散成微小气泡，而不在聚合时，熔渣体积膨胀，形成泡沫渣。形成泡沫渣的必要条件：形成泡沫渣的必要条件：1）熔渣中存在不溶性气体；2）熔渣的 比小。/4.9.5 表面性质 4.9.5.3 熔渣金属液间的界面张力界面张力：界面张力：当两凝聚相接触时，相界面上两相质点间出现的张力。三相平衡时 012214.9.5 表面性质 4.9.5.3 熔渣金

48、属液间的界面张力气-液-固三相平衡：cos2112气-液-液三相平衡：cos2212221124.9.5 表面性质 4.9.5.4 相间的润湿性石墨熔渣石墨铁液1）接触角 时，相间铺展或润湿的程度就越大，相间的界面张力 较小 90122）接触角 ，两相完全润湿；03）接触角 时，两相完全不发生润湿，相间的界面张力 较大12904.9.5 表面性质 4.9.5.5 熔渣的乳化性能 影响熔渣在金属液中乳化的主要因素：熔渣的表面张力&金属-熔渣的界面张力熔渣的乳化：熔渣的乳化：熔渣能以液珠状分散在铁液中形成乳状液mssmS式中：S为乳化系数 、为金属液的表面张力 为金属-熔渣的界面张力msms4.9 内容大纲4.9.1 熔化温度4.9.2 密度4.9.3 粘度4.9.4 电导率4.9.5 表面性质4.9.6 扩散扩散Hebei Polytechnic University4.9.6 扩散 4.9 熔渣的物理性质 熔渣内组分的扩散系数较小，比在金属液内扩散系数低一个数量级。高温冶金反应过程的限制性环节大都在熔渣内熔渣中组元的扩散系数与粘度的关系式：KDnBDEEn/Thank you!Hebei Polytechnic University