有色冶金原理课堂笔记

第三章习题与思考题1.求碳的气化反应（布多尔反应）在 1173K，总压为 3× 101325Pa 时气相中CO 的平衡浓度。

已知：CO2+C=2CO,ΔG θ =170707.2-174.47T,J2.某容器内充满 1300K的CO2+CO+O2 混合气体和NiO， 问应控制氧气分压多大，NiO 才能够被还原为Ni2CO+O2=2CO2, ΔG θ =-564840+173.64T,J2Ni+O2=2NiO, ΔG θ =-468189.6+169.79T,J3．直径为20mm，密度3.25g·cm- 3 的铁矾精矿球团在 1123K 用CO 还原， 通过减重法测得还原度R与还原时间的关 系为：时间（t）, min 10 20 30 40 50 60 70R,% 12 23 32 40 46 52 59（1）用作图法判断还原反应的限制环节。

（2）还原气体的浓度为1mol，求反应的速度常数。

解答：1.解： 2 100 %[] 24 P P P K K CO K P P =-++× 总 总 （P 48）logKp= 173 . 1 112315 . 19 1173 473 . 174 2 . 170707 = ´ ´ + - Kp=33.48%CO= 10100 3 48 . 33 4 48 . 33 2 48 . 33 2 ú ú û ù ê ê ë é ´ + + - =92.4 2.解： 2CO+O 2=2CO 2, ΔG θ =-564840+173.64T,J (1) （P 50）-)2Ni+O 2=2NiO, ΔG θ=-468189.6+169.79T,J (2)2NiO+2CO=2Ni+2CO 2, ΔG θ =-96650.4+3.85 T,J (3) 22 3 ln ln ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - = - = D CO CO P P RT Kp RT G q 22 ÷ ÷ øö ç ç è æ CO CO P P =4813.82 2CO+O 2=2CO 2, ΔG θ =-564840+173.64T,J ΔG 1 θ =-564840+173.64T= 22 ln ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - CO CO P P RT 2 1 O P × 564840+173.64×1300=-8.314×1300ln4813.82 21 O P ×P O2`=1.14×10 -5 ×101325=1.15×10 -5 Pa 3.解：（1）判断（P 66） ( ) [ ] 3 1 1 1 R - - 、 ( ) ú û ù ê ë é - - - 3 2 1 3 21 R R 与t 是否成 直线对应，动力学区、控散区。

提高《有色冶金原理》课程教学质量的探索与实践作者：徐征陈利生余宇楠来源：《中国校外教育·高教》2011年第07期摘要：根据《有色冶金原理》课程的特点，从该课程的定位：重点内容讲授、现代化手段的引入及合理安排实训教学等几个方面进行探索和实践，取得良好效果，提高了教学质量。

关键词：有色冶金原理课程教学质量《有色冶金原理》是研究和确定各种元素与其化合物等在冶炼过程中所遵循的具有普通意义的物理化学规律，从而为有效地控制现有生产工艺，改造旧工艺和新发展工艺提供理论根据。

《有色冶金原理》是有色冶金专业必修的课之一，它是有色冶金专业最重要的基础课，该门课程在整个有色冶金专业课程体系中的位置极为重要。

《有色冶金原理》课程教学质量直接影响后续专业课的教学。

因此必须高度重视该课程的教学，积极探索和实践提高《有色冶金原理》课程教学质量的途径和方法。

1 把握专业基础课定位，处理好“3232”《有色冶金原理》作为有色冶金专业最重要的专业基础课，在基础课与专业课之前起着承上启下的作用。

要提高该门课程的教学质量必须牢牢把握好专业基础课这一定位，来组织实施教学。

具体来说，《有色冶金原理》课程承上启下归纳为“3232”，《有色冶金原理》是物理化学作用规律在有色冶金生产中的应用。

第一个“32”承上——与基础课的联系（主要是物理化学）具体的可以概括为三个问题，两部分内容：三个问题：①如何确定反应在标准状态下究竟向哪个方向进行？②如何确定反应进行到何种状态达到平衡？③如何确定反应进行的速度？即研究确定反应的方向、限度和速度。

两部分内容：①反应的热力学。

②反应的动力学。

即反应的原理、反应速度的确定及影响因素要将以上三个问题、两部分内容讲授清楚，必须了解学生对物理化学掌握情况，并据此来开展教学工作，使学生能够从物理化学的角度出发研究和思考有色冶金生产的实际问题。

第二个“32”——启下是《有色冶金原理》在各门专业课（主要是《冶金学》）中的应用。

有色冶金课堂笔记第一章冶金炉渣第一节概述1、火法冶金产物：炉渣、金属、烟气2、炉渣的来源：来自脉石(SiO2)、溶剂、燃料灰分3、炉渣的成分：各种氧化物组成的共同体4、冶金炉渣的作用:a容纳废物，使金属或锍与脉分离b沉降分离c保护剂的作用d中间产物e炉渣的温度决定冶炼的最高温度5、对炉渣的要求：a有较低的熔化温度b有较小的密度。

与熔体金属互不相容，易分层c适当组成最大容纳杂质d对炉衬的腐蚀性要小e要求具有一定的导电导热能力第二节炉渣的组成1、炉渣的各种氧化物：a碱性氧化物可以供给氧离子O2-b酸性氧化物吸收氧离子SiO2P2O5c两性氧化物Al2O3、ZnO2、硅酸度的计算方法：硅酸度(K)=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的质量之和当SiO2>20%时，两性氧化物看作碱性氧化物当SiO2<20%时，两性氧化物看作酸性氧化物当K>1时为酸性渣当K<1时为碱性渣第三节炉渣的二、三元状态图！炉渣的温度：由组成决定（硅酸度）温度升高变软一4糊状一^流动2、二元状态图厂液相线曲线v「液相组成线物相组成线（垂线与曲线相交则为稳定化合物） 纯组元「稳定化合物 化合物" I 不稳定化合物 水平线j （分解型化学转变线J 共析 、化学转变线偏晶 <「包晶 化合型化学转变线V 1包析 I晶型转变线 「共晶 L —>S1+S2 S —^S1+S2L —^L1+L2L+S1—►S2S1+S2―►S32、三元系状态图a自由度：在一定范围内，可以任意改变不致发生相变化的变数的个数f=4—^b基元三角形的划分划分规则：将三元不变点三个初晶面的固相组成相连，组成的三角形c 三元不变点性质的划分(1)位于基元三角形的外面为包晶点；位于内部则为共晶点(2)根据箭头方向判断：都指向三元不变点为共晶点d化合物性质的区分主要特征：化合物组成点是否落在该初晶区内，若是则为稳定的化合物，不是则为不稳定化合物。

第一章习题与思考题1. 计算偏硅酸钙、焦硅酸钙和正硅酸钙的硅酸度各是多少。

2. 某炉渣组成为SiO237%,CaO11%,FeO47%,Al2O35%,试用图1-4分析计算，它属于何种金属冶炼的炉渣，该炉渣偏酸还 是偏碱性？并求出它的密度。

3. 试计算直径0.008mm 的铅微粒在 1623K的下列组成的炉 渣中沉降速度、渣中SiO230%、FeO40%、CaO23%、ZnO7%。

4. 试计算含 SiO242%、CaO12%、FeO41%、Al2O35%的炉渣 1673K 时的表面张力。

并近似地查出该炉渣的熔化温度。

若 该渣在1623K 时，查其粘度为多少？若1523K 时，查该炉渣的热含量约为多少？解答： 1.解：因 和 碱性氧化物中氧含量之 和酸性氧化物中氧含量之 硅酸度= （P 2）所以 2 5616 116 56 60 32 116 60 2 = ´ ´= × 硅酸度 SiO CaO 66 . 0 5616 228 56 3 60 32 228 60 3 2 = ´ ´ ´ = × 硅酸度 SiO CaO 1 5616 172 56 2 60 32 172 60 2 2 = ´ ´ ´ = × 硅酸度 SiO CaO 2.解:按 100kg 炉渣计算， SiO 2 为酸性氧化物， 其余视为碱性氧化物， 则：24 . 1 56 16 11 8 . 71 16 47 102 48 5 60 3237 = ´ + ´ + ´ ´ = 硅酸度 （P 3）3.解： ( ) [ ] å ´ = MeO MeO r s % 100 1 渣 （P 3）[ ] 3 834 . 3 6 . 5 7 4 . 3 23 0 . 5 40 2 . 2 30 1001 - × = ´ + ´ + ´ + ´ = cm g 渣 s 渣粘度h 查图 1-14 得 0.5Pa•s.% 3 . 32 % 100 4023 30 30 % 2 = ´ + + =SiO % 7 . 24 % 100 4023 30 23 % = ´ + + = CaO % 43 % 100 40 23 30 40 % = ´ + + = FeO 又因 3 34 . 11 - · = cm g Pb r ，所以() 2 9 v g r r g h -× =´´ 2 金 金 渣 渣 ( ) 980 5 10 4 834 . 3 34 . 11 9 2 24 ´ ´ ´ - ´ = - ） （ 15 10 23 . 5 - - × ´ = s cm 4.解： i i x d s = å 渣 （P 19）各组元摩尔数 7 . 0 6042 2 = = SiO （P 20） 214 . 0 5612 = = CaO 569 . 0 7241 = = FeO 47 . 0 569. 0 214 . 0 7 . 0 7 . 0 2 = + + = SiO x 14 . 0 569. 0 214 . 0 7 . 0 214 . 0 = + + = CaO x 39 . 0 . 0 569. 0 214 . 0 7 . 0 569 . 0 = + + = FeO x 1448 . 0 39 . 0 584 14 . 0 614 47 . 0 285 - × = ´ + ´ + ´ = m N 渣 s 查图1-11熔化温度约为1250 0 C,1623K 查图1-14约为30Pa•s -1 ,1523K 查图 1-15 渣热含量约为 330KJ•kg -1 。

第6章金属资源综合利用第1节金属矿物及铁的冶炼一、常见的金属矿物(一）绝大多数金属以化合物形式存在于矿石中（金、银、铂等极少数不活泼金属在自然界中可找到单质）。

(二）铁矿石：赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、菱铁矿（FeCO3）和黄铁矿。

铜的矿物：黄铜矿、辉铜矿和孔雀石等。

铝的矿物：铝土矿和明矾石等。

二、铁冶炼的化学原理(一）原料：铁矿石（赤铁矿：Fe2O3；磁铁矿：Fe3O4）；焦炭（提供热量；同时生成还原剂一氧化碳）；石灰石（用于形成炉渣）；空气（用于支持焦炭燃烧）。

(二）设备：高炉（炉内主要反应：C+O2点燃 CO2、 CO2+C 高温 2CO 、3CO + Fe2O3高温 2Fe + 3CO2）(三）实验室模拟炼铁实验的操作步骤：1.过程：实验开始：先通一氧化碳，后加热。

（目的：排尽玻璃管中的空气、防止加热时爆炸）；实验结束：先停止加热，冷却后停止通一氧化碳（防止生成的铁再次被氧化）。

2.实验现象：（1）玻璃管内红棕色固体逐渐变为黑色（ 3CO + Fe2O3高温 2Fe + 3CO2 ）还原出来的铁是生铁（含碳），所有呈黑色。

（2）试管内澄清石灰水变浑浊 [ CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O ]。

（3）点燃尾气，产生淡蓝色火焰 [ 2CO +O 2 点燃 2CO 2 ]。

点燃尾气的目的：防止一氧化碳污染环境。

以上装置验证了一氧化碳的可燃性和还原性。

3.如何检验生成的物质是铁？ ①物理方法：用磁铁吸引②化学方法：取样于试管中，滴加稀盐酸，有气泡生成，溶液变浅绿色 。

(四）还原反应：还原剂（常见还原剂：H 2、CO 、C ）夺取氧化物中氧元素的反应（1） CO 2+C 高温 2CO 2CuO+C 高温 2Cu+CO 2↑ 、 2 Fe 2O 3+3C 高温4 Fe+3CO 2↑ （2） Fe 2O 3+3H 2 高温2 Fe+3H 2O 、 CuO+H 2 ∆ Cu+H 2O（3） 3CO + Fe 2O 3 高温 2Fe + 3CO 2 、 CO + CuO 高温 Cu + CO 2(五）练习.右图是与铁相关的化学知识结构图。