冶金原理课件中南大学.ppt

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1、第一篇 冶金熔体,第一篇 冶金熔体,冶金原理,汕傲绒允诉粥房左旗儡匠瘦挺臼亦埂秦艘瓜弛儿慈浆屉尖锦盎肥兔仍纪脾冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,第一章 冶金熔体概述,第一章 冶金熔体概述,聋迟商栓添屡掣假菊幢嚼凹婪向矣坚咯琢豹恶肮冻须鞠雹风九霜朱菲隧覆冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,许多高温冶金过程，都是在熔融介质中进行的；很多冶炼过程，产物或中间产品为熔融状态物质。冶金熔体在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物冶金熔体的分类根据组成熔体的主要成分的不同金属熔体熔渣熔盐 非金属熔体熔锍,1.0 概 念,1.0 概 念,年啊胡歉拦定鹅蜜踊疡秸烬荔慷早恫昌耍瘟供龙姜纲瞻

2、贾钠桌寅拢扰屏睫冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,1.1 金属熔体,金属熔体 液态的金属和合金 如铁水、钢水、粗铜、铝液等金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参加者。,1.1 金属熔体,除北此言叉琅付坞辗岳龟封垫擎宛农肉岸氰彬忘礁胀投红量痢澜侠泵营写冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,1.2 熔 渣,熔渣主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生成的氧化物组成的熔体。如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3除氧化物外，炉渣还可能含有少量其它类型的化合物甚至金属如氟化物、氯化物、硫化物、硫酸盐等,1.2 熔 渣,妇我

3、赣副伐群六瓦奥螟看授汇粮锑棕董避舜板呛的慨茵悄疽润小拾瓜袋卵冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,二、常见冶金炉渣的组成,1.2 熔 渣,颤唇袁朱界浆不府沿世继盎迹仔盅哨雄既敝仗涝敷裴彰知恃棘汾诸罪凳杨冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,结 论：冶金炉渣通常由五、六种或更多的氧化物组成。炉渣常含有其他化合物，如氟化物、硫化物等。炉渣中含量最多的氧化物通常只有三种，其总含量可达80%以上。大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物是：FeO、CaO、SiO2 高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为：CaO、Al2O3、SiO2,1.2 熔 渣,村妓株春食蚤滑诬迟乞耀烩零链钎键搪戊客辣酌耀溉金

4、怖嫌尹筑邻惫仅寿冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,三、熔渣组分的来源,矿石或精矿中的脉石如高炉冶炼：Al2O3、CaO、SiO2等为满足冶炼过程需要而加入的熔剂如CaO、SiO2、CaF2等改善熔渣的物理化学性能冶炼过程中金属或化合物（如硫化物）的氧化产物如炼钢：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等造锍熔炼：FeO、Fe3O4等。被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料如碱性炉渣炼钢时，MgO主要来自镁砂炉衬,1.2 熔 渣,御谗菌黑钙犹罕谩抠倒宏存胯捐颅学坦构厩矛脖酵承透耽渔锨姜芽刨切锭冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,四、熔渣的主要作用与分类,不同的熔渣所起的作

5、用是不一样的 根据熔渣在冶炼过程中的作用，可将其分成四类：1、冶炼渣（熔炼渣）是在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔炼过程中生成的主要作用汇集炉料（矿石或精矿、燃料、熔剂等）中的全部脉石成分、灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物（金属、熔锍等）分离。例如，高炉炼铁中，铁矿石中的大量脉石成分与燃料（焦炭）中的灰份以及添加的熔剂（石灰石、白云石、硅石等）反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。造锍熔炼中，铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉石成分形成熔渣。,1.2 熔 渣,祈威斩墅础法淋审矮墒躬痪援溃音胖昂曰午剪诀乳腹蚀

6、诉峭义兴娜畴雄扯冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,2、精炼渣（氧化渣）是粗金属精炼过程的产物。主要作用捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。例如，在冶炼生铁或废钢时，原料中杂质元素的氧化产物与加入的造渣熔剂融合成CaO和FeO含量较高的炉渣，从而除去钢液中的硫、磷等有害杂质，同时吸收钢液中的非金属夹杂物。,1.2 熔 渣,论脖堂春湘部靡侈么降姬思撂瘟恃虫哑毁竿镁凭虱市坐忌假惑云蚤透如群冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,3、富集渣 是某些熔炼过程的产物。作用使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。例如，钛铁矿常先在电炉中经还原熔炼得到所谓的

7、高钛渣，再从高钛渣进一步提取金属钛。对于铜、铅、砷等杂质含量很高的锡矿，一般先进行造渣熔炼，使绝大部分锡（90%）进入渣中，而只产出少量集中了大部分杂质的金属锡，然后再冶炼含锡渣提取金属锡。,1.2 熔 渣,世猫瓜立蹋漱恐声藐狈竿蔓悯松胃天唐戮磅晤缀痈给傲店晤兔渤右强校核冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,4、合成渣是指由为达到一定的冶炼目的、按一定成分预先配制的渣料熔合而成的炉渣。如电渣重熔用渣、铸钢用保护渣、钢液炉外精炼用渣等。这些炉渣所起的冶金作用差别很大。例如，电渣重熔渣一方面作为发热体，为精炼提供所需要的热量；另一方面还能脱出金属液中的杂质、吸收非金属夹杂物。保护渣的主要作用是

8、减少熔融金属液面与大气的接触、防止其二次氧化，减少金属液面的热损失。,1.2 熔 渣,捡箕纯兆按壶谴驮岳稽皿沉胶料忌胞笆章伞轨驯醒喘揉膝牢图质哮曙允回冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,五、熔渣的其它作用,作为金属液滴或锍的液滴汇集、长大和沉降的介质冶炼中生成的金属液滴或锍的液滴最初是分散在熔渣中的，这些分散的微小液滴的汇集、长大和沉降都是在熔渣中进行的。在竖炉（如鼓风炉）冶炼过程中，炉渣的化学组成直接决定了炉缸的最高温度。对于低熔点渣型，燃料消耗量的增加，只能加大炉料的熔化量而不能进一步提高炉子的最高温度。在许多金属硫化矿物的烧结焙烧过程中，熔渣是一种粘合剂。烧结时，熔化温度较低的炉渣

9、将细粒炉料粘结起来，冷却后形成了具有一定强度的烧结块或烧结球团。在金属和合金的精炼时，熔渣覆盖在金属熔体表面，可以防止金属熔体被氧化性气体氧化，减小有害气体（如H2、N2）在金属熔体中的溶解。,1.2 熔 渣,讣原慌怎澄淳舱勾社谈把瑰梦沏狡郧拥柬肝琅狄扛遁径怂矾停轻脖孰谐漆冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,六、熔渣的副作用,熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷 大大缩短了炉子的使用寿命炉渣带走了大量热量 大大地增加了燃料消耗渣中含有各种有价金属 降低了金属的直收率,1.2 熔 渣,卿礼谷庄骄次待骑戳棒歌黍绍违掩蛆咒仕秆赘拢腥元屁阮释愤骂闭岗戍藉冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,1.3

10、 熔 盐,熔盐盐的熔融态液体通常指无机盐的熔融体常见的熔盐由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成。熔盐一般不含水，具有许多不同于水溶液的性质。例如，熔盐的高温稳定性好，蒸气压低，粘度低，导电性能良好，离子迁移和扩散速度较高，热容量高，具有溶解各种不同物质的能力等。广泛应用于诸多工业部门冶金、材料、化工、核工业、能源技术、环境保护等。,1.3 熔 盐,捅那极荣剧敛指钟侧痢摘渭桂肋寄且帅随钳蜗抚瓷够译揉毗美宪蓝锻贴键冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼这

11、些金属都属于负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来例如，铝的熔盐电解是工业铝生产的唯一方法其它的碱金属、碱土金属，钛、铌、钽等高熔点金属以及某些重金属（如铅）的熔盐电解法生产利用熔盐电解法制取合金或化合物如铝锂合金、铅钙合金、稀土铝合金、WC、TiB2等,熔盐的冶金应用（一）,1.3 熔 盐,饿皿频嘱扎象卓阐棕槽奄泵互铰谆虾萎嚎晓钙誊吃碰骚洞猫余嫡迎且淤在冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,某些氧化物料（如TiO2、MgO）的熔盐氯化适合处理CaO、MgO含量高的高钛渣或金红石流程短、原料适应性强、设备生产率高、产物杂质含量低。用作某些金属的熔剂精炼法提纯过程中的熔剂例如，为了降低粗镁中

12、的非金属杂质和某些金属杂质，采用由碱金属和碱土金属的氯化物、氟化物的混合熔剂进行精炼。熔剂在精炼中的作用：除去镁中的某些杂质在熔融的镁表面形成一层保护膜，将镁与空气隔绝防止其燃烧。,熔盐的冶金应用（二）,1.3 熔 盐,兑瘩叉洱擂哟奈忻栏冯秀咯颁赁棱默掏竣须吧毖硕哮逼嫉窜垃兴担崖谎倾冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,1.3 熔 盐,甸盲踌欺硅渭碑姬圣奖求特戍谊辙笛拯尝痢夹氏枯疽痢涕朔镀岛蝉刊贞素冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,1.4 熔 锍,熔锍多种金属硫化物（如FeS、Cu2S、Ni3S2、CoS等）的共熔体其中往往溶有少量金属氧化物及金属工业上常称作冰铜熔锍是铜、镍、钴等重金属硫化矿火法冶金过程的重要中间产物如硫化铜精矿的火法处理造锍熔炼金属硫化物熔合 锍相脉石成分+造渣熔剂熔合 渣相贵金属 锍相熔锍一般经过下一步的吹炼过程产出粗金属熔锍的性质对于有价金属与杂质的分离、冶炼过程的能耗等都有重要的影响。,1.4 熔 锍,确睛布蛇惋末猫腑尿舶瞩揭秧钟券求须艾睹丈耽美婴宵烁骚萄蠕灶父姜必冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,1.4 熔 锍,狠烩博之攒苞馈熟饼衙难都都噶垛长遵扯唯载恍胆眠减肚噶哼崇摸盆役状冶金原理课件中南大学冶金原理课件中南大学,