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有色金属冶金技术讲座ppt有色金属冶金技术基础知识讲座36691
金属
加工处理
（1）化学冶金:
（2）物理冶金：
3.有色冶金的任务：把要提取的金属从成分复杂的矿物集合体中 分离出来，得到粗金属产品（粗炼），再将粗金属进行提纯得到 合格的精炼金属产品（精炼）。
4.冶金过程：应用各种化学方法或物理化学方法使原料中的主要 金属与其他金属或非金属元素化合物分开，以获得纯度较高的金 属。 （1）炼前处理 （2）粗炼 （3）精炼
b.置换法、负电金属
正电金属。如
CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
c.水解法、金属盐类
氢氧化物(碱性
盐类)
如
NaAlO2+2H2O=Al(OH)3 +NaOH
d.化学沉积法、金属化合物
金属难溶盐。如
Ag2SO4+NaCl=2AgCl+Na2SO4
三、几种常用的冶金炉
1.竖炉：用于矿物原料的焙烧、锻烧及熔炼等方面。如炼 Cu、Pb、Sn、 Ni、Sb的鼓风炉、Sb、Hg焙烧炉、炼Mg 工业的竖式氯化炉等。
①还原熔炼、金属氧化物（焙砂、烧结块）→还原气氛 熔炼→粗金属。
SnO2+CO=SnO+CO2 SnO+CO=Sn+CO2
②氧化熔炼、利用某些元素易氧化的特性，除去合金中的 杂质。 2FeS+3O2=2FeO+SO2
③造锍熔炼、如氧化镍矿炼镍锍 FeO+CaS=FeS+CaO
3NiO+3CaS=Ni3S2+3CaO+½S2 3NiO+3FeS=Ni3S2+3FeO+½S2 ④沉淀熔炼（置换熔炼）、如炼锑 Sb2S3+Fe=2Sb+3FeS
冶金传输原理1
流体：在剪切应力的作用下会发生连续的变形的物质。
连续介质模型：任一时刻流动空间的每点都被相应的流体质点占据这样的模型是连续介质模型。
粘性：在做相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的力来阻碍两相邻流体层做相对运动，流体的这种性质称作流体的粘性。
牛顿粘性定律：当流体的流层之间存在相对位移，即存在速度梯度时，由于流体的粘性作用，在其速度不相等的流层之间以及流体与固体表面之间所产生的粘性力的大小与速度梯度和接触面积成正比，并与流体的粘性有关。
0,x xy v dv F A H dy μτμ==±（应用范围）：应用于层流流动。
牛顿流体与非牛顿流体区别：是否服从牛顿粘性定律，即流动过程中的粘性切应力和速度梯度是否成正比。
作用在流体上的力：表面力，质量力或体积力。
拉格朗日法：把流体看成是由大量的流体质点组成的，着眼于对流体质点运动的描述，设法描述出每个质点自始至终的运动状态，即其位置随时间的变化规律。
是力学中质点运动描述方法在流体力学中的推广。
欧拉法：着眼于空间点，设法在流体空间的每一个点上，描述出流体运动随时间变化的状况。
梯度：()()P grad P nφφ∂=∂场量在空间变化快慢程度的一种度量，来源于等值面的方向导数，梯度就是最大的方向导数，不同等值面间显然两等值面的法线方向的距离最短，方向导数的取值也就最大标，量场的法向变化率即梯度，梯度本身是矢量，其正方向规定为沿等值面的法线方向，并指向函数值增大的一侧。
散度：divv v =∇⋅ 描述矢量场源（汇）及矢量场体积膨胀速度的一个概念表征物理量是否有源及源的强度。
散度可描述场在某点单位体积内源的强度，也可描述单位体积的体膨胀速率。
旋度：2rotv v ω=∇⋅= 描述流体旋转的强弱，旋度－－流体在流场中某点单位面积上的环量。
流场的分类：从时空依赖性上分类：稳定场、非稳定场；均匀场、非均匀场。
从密度场的变化性质上分类：可压缩流体、不可压缩流体。
冶金原理ppt课件
2.2 熔渣的相平衡图
2.2 熔渣的相平衡图
2.2.1 重要的二元熔渣系相平衡图 一、CaO-SiO2二元系 二、Al2O3-SiO2二元系 三、CaO-Al2O3二元系 四、FeO-SiO2二元系 五、CaO-FeO与CaO-Fe2O3二元系
2.2.2 CaO-Al2O3-SiO2三元系相平衡图 2.2.3 CaO-FeO-SiO2三元系相平衡图
转熔线：1条（1475°C） 偏晶线：l条（1700°C） 固相分解线：2条（1250°C，1900°C） 晶型转变线：6条（1470°C，1420°C，
1210°C，870°C，725°C，575°C）
8
2.2.1 重要的二元熔渣系相平衡
图
体系特点（续）
图222 ④
各种钙硅酸盐的熔化温度都很高
C2S比较稳定，熔化时只部分分解； CS在熔化时则几乎完全分解。
一般而言，可根据化合物组成点处液相线的形状（平滑
程度），近似推断熔融态内化合物的分解程度。
若化合物组成点处的液相线出现尖峭高峰形，则该化 合物非常稳定，甚至在熔融时也不分解；
若化合物组成点处的液相线比较平滑，则该化合物熔 融时会部分分解；
12
三2、.C2a.O1-Al2重O3 二要元的系 二元熔渣系相平衡 图 体系特点
3个一致熔融化合物将体系分解为4个独立的二元系
12CaO·7Al2O3（Cl2A7）或 5CaO·3 Al2O3（C5A3） CaO·Al2O3（CA） CaO·2Al2O3（CA2）
2个不一致熔融化合物
3CaO·Al2O3（C3A） CaO·6Al2O3（CA6）
FeO·SiO2（FS）仅存在于熔体中，不会在熔 度图中出现。
2.2 熔渣的相平衡图
2.2.1 重要的二元熔渣系相平衡图 一、CaO-SiO2二元系 二、Al2O3-SiO2二元系 三、CaO-Al2O3二元系 四、FeO-SiO2二元系 五、CaO-FeO与CaO-Fe2O3二元系
2.2.2 CaO-Al2O3-SiO2三元系相平衡图 2.2.3 CaO-FeO-SiO2三元系相平衡图
转熔线：1条（1475°C） 偏晶线：l条（1700°C） 固相分解线：2条（1250°C，1900°C） 晶型转变线：6条（1470°C，1420°C，
1210°C，870°C，725°C，575°C）
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2.2.1 重要的二元熔渣系相平衡
图
体系特点（续）
图222 ④
各种钙硅酸盐的熔化温度都很高
C2S比较稳定，熔化时只部分分解； CS在熔化时则几乎完全分解。
一般而言，可根据化合物组成点处液相线的形状（平滑
程度），近似推断熔融态内化合物的分解程度。
若化合物组成点处的液相线出现尖峭高峰形，则该化 合物非常稳定，甚至在熔融时也不分解；
若化合物组成点处的液相线比较平滑，则该化合物熔 融时会部分分解；
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三2、.C2a.O1-Al2重O3 二要元的系 二元熔渣系相平衡 图 体系特点
3个一致熔融化合物将体系分解为4个独立的二元系
12CaO·7Al2O3（Cl2A7）或 5CaO·3 Al2O3（C5A3） CaO·Al2O3（CA） CaO·2Al2O3（CA2）
2个不一致熔融化合物
3CaO·Al2O3（C3A） CaO·6Al2O3（CA6）
FeO·SiO2（FS）仅存在于熔体中，不会在熔 度图中出现。
有色冶金原理
B、与冷水发生缓慢反应，与热水和酸类发生强烈反应生成氢气 和相应镁化物，与氢氟酸反应因生成氟化镁膜而中止。
C、镁与氢发生反应生成氢化镁，被用于储氢合金的开发(Mg2Ni) D、与TiCl4反应：金属钛生产的方法
E、腐蚀性：(1)化学腐蚀：耐碱（PH>10.2)、不耐酸（低浓度 和高温的氢氟酸除外）
(2)土壤腐蚀：耐粘土腐蚀，有氯化物时腐蚀厉害
特点：可作为原料的天然矿物资源种类多，分布广，易获得； 可利用电、油、天然气等多种能源进行生产； 工艺过程简单，投资少，建厂速度快； 生产过程不产生有毒废弃物，对环境污染小。
缺点：产能低，机械化程度差，所用还原剂价格贵。
在国外，电解法镁产量占镁的总产量约80%
在国内，则是热法占主导地位，占了97%。
有色冶金原理
5
2.1.3 Raw Materials and Production Processes
1、Raw Materials
有色冶金原理
6
2、Production Processes
It is possible to divide the magnesium production technologies into two main types：
有色冶金原理
9
热还原法：1913年开始研究，1924年由安吉平等（俄国）完 成。1941年Pidgeom（皮江，加拿大）建立了硅铁还原白云 石的试验厂并获得成功，称为皮江法炼镁。随后，加拿大政府 在安大略白云石矿附近采用皮江法建厂，1942年投产。
1947年 法国开始研究连续生产的硅热法，1959年第一 台熔渣导电半连续还原炉投产，1964年开始工业生产。
金属镁无磁性，有较强的韧性、延展性，有良好的导电、 导热性、阻尼性、减振性、切削加工性 。其减振性能、磁 屏蔽性能远优于铝合金。
C、镁与氢发生反应生成氢化镁，被用于储氢合金的开发(Mg2Ni) D、与TiCl4反应：金属钛生产的方法
E、腐蚀性：(1)化学腐蚀：耐碱（PH>10.2)、不耐酸（低浓度 和高温的氢氟酸除外）
(2)土壤腐蚀：耐粘土腐蚀，有氯化物时腐蚀厉害
特点：可作为原料的天然矿物资源种类多，分布广，易获得； 可利用电、油、天然气等多种能源进行生产； 工艺过程简单，投资少，建厂速度快； 生产过程不产生有毒废弃物，对环境污染小。
缺点：产能低，机械化程度差，所用还原剂价格贵。
在国外，电解法镁产量占镁的总产量约80%
在国内，则是热法占主导地位，占了97%。
有色冶金原理
5
2.1.3 Raw Materials and Production Processes
1、Raw Materials
有色冶金原理
6
2、Production Processes
It is possible to divide the magnesium production technologies into two main types：
有色冶金原理
9
热还原法：1913年开始研究，1924年由安吉平等（俄国）完 成。1941年Pidgeom（皮江，加拿大）建立了硅铁还原白云 石的试验厂并获得成功，称为皮江法炼镁。随后，加拿大政府 在安大略白云石矿附近采用皮江法建厂，1942年投产。
1947年 法国开始研究连续生产的硅热法，1959年第一 台熔渣导电半连续还原炉投产，1964年开始工业生产。
金属镁无磁性，有较强的韧性、延展性，有良好的导电、 导热性、阻尼性、减振性、切削加工性 。其减振性能、磁 屏蔽性能远优于铝合金。
冶金原理精品PPT课件
冶金原理精品课程
第二节 氯化反应的热力学
一、金属与氯的反应 氯的化学活性很强，所以绝大多数金属很易被氯 气氯化生成金属氯化物。所有金属氯化物的生成自由 能，在一般冶金温度下均为负值，且它们的△G—T 关系多数已经测出，在某些手册，专著中可以方便地 查得。 金属氯化物的—T关系也可用图示表达。为了便 于比较，将它们都换算成与一摩尔氯气反应的标准生 成吉布斯自由能变化。图5-1列出了它们的△G—T关 系。
冶金原理精品课程
所谓氯化冶金就是将矿石（或冶金半成品）与 氯化剂混合，在一定条件下发生化学反应，使金属 转变为氯化物再进一步将金属提取出来的方法。
氯化冶金主要包括氯化过程，氯化物的分离过 程，从纯氯化物中提取金属等三个基本过程。在自 然界中金属主要以氯化物、硫化物、硅酸盐、硫酸 盐等形式存在，因此从原料中制取金属氯化物的氯 化过程，显然是氯化冶金最基本和最重要的过程。
冶金原理精品课程
MeO +Cl2 === MeCl2 +O2 C + O2 === CO2 C +1/2O2 === CO2 由（4）×2 +得 （5）
冶金原理精品课程
Mg+Cl2=MgCl2 -）1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4
Mg
1 2 TiCi2
MgCl2
1 Ti 2
D G3q
DGMq gCl2
1 2
DGTqiCl 4
DG q MgCl2 DGq TiCl4
DG3q （3）
冶金原理精品课程
由图5-1可见,MgCl2的生成吉布斯自由能曲线在 下面，显然1/2TiCl4的生成吉布斯自由能曲线在上面，
冶金原理精品课程
金属氧化物与氯气反应的—T关系已有人 测出，列于图5-2，图5-3中。从图中可见： SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO在标准状 态下不能被氯气氯化。而许多金属的氧化物如 PbO、Cu2O、CdO、NiO、ZnO、CoO、BiO 可以被氯气氯化。
第二节 氯化反应的热力学
一、金属与氯的反应 氯的化学活性很强，所以绝大多数金属很易被氯 气氯化生成金属氯化物。所有金属氯化物的生成自由 能，在一般冶金温度下均为负值，且它们的△G—T 关系多数已经测出，在某些手册，专著中可以方便地 查得。 金属氯化物的—T关系也可用图示表达。为了便 于比较，将它们都换算成与一摩尔氯气反应的标准生 成吉布斯自由能变化。图5-1列出了它们的△G—T关 系。
冶金原理精品课程
所谓氯化冶金就是将矿石（或冶金半成品）与 氯化剂混合，在一定条件下发生化学反应，使金属 转变为氯化物再进一步将金属提取出来的方法。
氯化冶金主要包括氯化过程，氯化物的分离过 程，从纯氯化物中提取金属等三个基本过程。在自 然界中金属主要以氯化物、硫化物、硅酸盐、硫酸 盐等形式存在，因此从原料中制取金属氯化物的氯 化过程，显然是氯化冶金最基本和最重要的过程。
冶金原理精品课程
MeO +Cl2 === MeCl2 +O2 C + O2 === CO2 C +1/2O2 === CO2 由（4）×2 +得 （5）
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Mg+Cl2=MgCl2 -）1/2Ti+Cl2=1/2TiCl4
Mg
1 2 TiCi2
MgCl2
1 Ti 2
D G3q
DGMq gCl2
1 2
DGTqiCl 4
DG q MgCl2 DGq TiCl4
DG3q （3）
冶金原理精品课程
由图5-1可见,MgCl2的生成吉布斯自由能曲线在 下面，显然1/2TiCl4的生成吉布斯自由能曲线在上面，
冶金原理精品课程
金属氧化物与氯气反应的—T关系已有人 测出，列于图5-2，图5-3中。从图中可见： SiO2、TiO2 、Al2O3、Fe2O3、MgO在标准状 态下不能被氯气氯化。而许多金属的氧化物如 PbO、Cu2O、CdO、NiO、ZnO、CoO、BiO 可以被氯气氯化。
第湿法冶金原理课件 (一)
第湿法冶金原理课件 (一)第湿法冶金原理课件湿法冶金是冶金工艺中的一种炼铜、炼锌、炼锡、提金、提银、提钨、提钛等非铁冶金诸多工艺中广泛应用的方法。
在湿法冶金中，混合和矿石粉末熔炼的操作方式不同于操作流程。
1. 湿法冶金的定义湿法冶金是一种将矿石在水溶液的存在下用化学反应方法分离、提取所需金属的过程，比如将铜从含铜硫化物中分离等。
但是湿法冶金一般是一个要短于将矿石直接冶炼的过程。
2. 湿法冶金的原理湿法冶金适用于低品位的金属矿石，是通过溶浸、浮选、融炼和复合等手段，将所需的金属进行提取。
因而湿法冶金原理可通过以下几点进行说明：2.1 溶浸反应利用酸性溶液或氧化剂对含有金、铜、铝等金属的硫化或氧化矿石进行溶浸反应。
2.2 金属分离根据肖特基、法拉第等原理利用电现象将所需金属从已溶解于水中的金属中分离出来。
2.3 浮选金属利用氧化剂将已溶解于水中的金属浮于水面上或离心分离。
2.4 溶剂萃取利用有机溶剂对溶解在水中的金属进行萃取，随后再采用蒸馏技术去除有机溶剂。
3. 湿法冶金的优势和局限在经济和环境方面，湿法冶金具有以下优势：3.1 技术成熟湿法冶金在冶金领域具备着完善的技术体系和规范的操作流程。
3.2 能够利用低品位矿脉湿法冶金技术能够使用低品位矿脉，降低了开采的成本。
3.3 手段多样湿法冶金能够通过种种手段对不同种类的金属进行提取。
3.4 无二氧化硫污染由于运行水作为电解液所使用的二氧化硫源相对于其他冶金方法较少，因此采用湿法冶金不会产生环境污染。
但是湿法冶金也有以下的局限：3.5 历程时间较长湿法冶金所需的传送和处理过程较长，投入资本较大，即便湿法冶金在处理低品位的金属矿脉方面的投资也很高。
3.6 费用高湿法冶金的成本相较于其他冶金方法较高，并且净得率相对较低，即净得块产量（产品中有效的金属量）除以原矿的投资成本最终盈利能力较差。
3.7 难以实施控制湿法冶金过程中的变化较大，比如pH值、温度等参数难以实施有效的控制，因此更难达到良好的稳定状态。
粉末冶金原理烧结ppt课件
原始接触
22
粉末等温烧结过程的三个阶段
等温烧结过程按时间大致可分为三个界限不十分明显的阶段：
2．烧结颈长大阶段 原子向颗粒结合面的大量迁移使烧结颈扩大，颗粒间距离
缩小，形成连续的孔隙网络；同时，由于晶粒长大，晶界 越过孔隙移动，而被晶界扫过的地方，孔隙大量消失。烧 结体体积收缩，密度和强度明显增加。
烧结温度，保温温度，低于粉末或粉末压坯的基体组元熔 点的温度，大约是0.7～0.•8T（T：绝对熔点）。
2
对烧结定义的理解-1：
● 粉末也可以烧结（不一定要成形） 松装烧结，制造过滤材料（不锈钢，青铜，黄铜，钛等）
和催化材料（铁，镍，铂等）等。
3
对烧结定义的理解-2：
● 烧结的目的 依靠热激活作用，使原子发生迁移，粉末颗粒形
11
研究范畴：
烧结过程的驱动力
烧结热力学，即解决Why的问题
物质迁移方式
烧结动力学—烧结机构，即解决How的问题， 即物质迁移方式和迁移速度
上述理论在典型烧结体系中的应用
12
研究方法：
烧结几何学 烧结物理学
烧结化学
计算机模拟
烧结模型：两球模型、球-板模型
物质迁移机构：扩散、流动
组元间的反应（溶解、形成化合物） 及与气氛间的反应
两种或两种以上组元粉末的烧结过程，包括反应烧结等。
无限固溶系：Cu-Ni、Cu-Au、Ag-Au等 有限固溶系：Fe-C、Fe-Ni、Fe-Cu、W-Ni等 互不固溶系：Ag-W、Cu-W、Cu-C等
9
液相烧结
在烧结过程中出现液相的烧结。
包括：稳定液相（长存液相）烧结
不稳定液相（瞬时液相）烧结
10
26
《冶金原理》1
√1、炉渣的氧化性：炉渣氧化性是指炉渣向与之接触的金属液供氧的能力。
√2、MeO分解压：MeO分解压是指一定条件下，分解反应2MeO(S)=2Me(S)+O2达到平衡时，产生的O2的压力。
3、氧化熔炼：氧化熔炼是指利用还原剂从矿石中除去氧获得的粗金属，在氧化剂作用下，使粗金属中的过多的元素及杂质通过氧化作用分离除去的过程。
√4、MS的硫势：MS的硫势是指2x/y M(S)+S2=2/y M x S y(S)达到平衡时，平衡气相中的S2压力P S2的RTlnP S2。
√什么是火法冶金、提取冶金：火法冶金是在高温下，从原料中（主要为矿石）提取有用金属或化合物的过程；提取冶金又叫化学冶金，是利用电能从矿石中提取有用金属或化合物的过程。
√冶金原理主要研究的内容是：1冶金过程热力学（反应进行的可能性、反应限度、各因素对反应的影响）；冶金过程动力学（反应进行的机理、反应速率限制环节、各种参数对反应速率的影响）；冶金溶液，分为冶金熔体和水溶液（溶液的结构、物理化学性质、相平衡条件）√活度（或称有效浓度）：使实际溶液中组分蒸气压服从拉乌尔或亨利定律校正的浓度。
浓度校正的系数称为活度系数。
√纯物质标准态：以拉乌尔定律为基础，纯物质状态的标准状态。
√假想纯物质标准：指溶液中的分蒸汽压服从亨利定律的假想纯物质状态的标准状态。
√假想1%标准状态：以溶液中的组分质量百分浓度为1%，蒸汽压服从亨利定律的假想状态的标准状态。
以碳完全燃烧为例，说明多相反应的组成环节：○1氧气扩散通过气象边界层进入固体产物层○2氧气与未反应的碳表面发生反应○3二氧化碳经气体边界层扩散出来。
温度对反应速率常数的影响公式（阿仑乌斯公式）：温度升高，反应速率增大；活化能大的反应，温度提高，反应增加显著；阿仑尼乌斯公式: 活化能小的反应，温度提高，反应增加缓慢。
RTEAek/a-=√双膜理论内容：在物性不同或流速有差别的两个不同液相中，相界面的两侧存在着表征传质阻力的边界层。
粉末冶金原理 烧结 PPT
→ 2ln(x/a) = A + ln t
实验验证：
以ln(x/a)作纵坐标、 ln t作横坐标 绘制实验测定值直线，若其斜率为1/2 则粘性流动为烧结的物质迁移机构
Kaczynski处理：
d t成正比
∴有：γ/ρ=Kˊη▪d x/(d t)
所以垂直作用于
＋）
曲面上的合力为
而作用在面积
上的应力为
负号表示作用在曲颈面 上的应力是张力， 方向朝颈外，其效果是使烧结颈扩大。 随着烧结颈 ）的扩大，负曲率半径的 绝对值亦增大，说明烧结的动力也减小。
对于形成隔离孔隙的情况，烧结收缩的动力可用下述 方程描述：
孔隙的半径
5.3烧结机构
烧结过程中，颗粒粘结面上发生的量与质的变化以 及烧结体内孔隙的球化与缩小等过程都是以物质的迁移 为前提的。
由Fick第一定律： d r/d t= —D v’▽C v = —D v γΩ/（kTr2）
分离变量并积分： ro3-r3 = 3γΩ/（k T）•D v t
线收缩率动力学方程： 由第二烧结几何模型：△a/a=1-Cosθ =2Sin2(θ /2)
=2(θ /2)2 θ =x/a很小 =x2/2a2 = △L/L
第五章烧结
1概述 2烧结过程的热力学基础 3烧结机构
1 概述
一、烧结在粉末冶金生产过程中的重要性 1、烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之
一。粉末冶金从根本上说，是由粉末成形和粉 末毛坯热处理（烧结）这两道基本工序组成的， 在特殊情况下（如粉末松装烧结），成形工序 并不需要，但是烧结工序，或相当于烧结的高 温工序（如热压或热锻）却是不可缺少的。
为了反映烧结的主要过程和机构的特点，通常按烧结过程
有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类：
实验验证：
以ln(x/a)作纵坐标、 ln t作横坐标 绘制实验测定值直线，若其斜率为1/2 则粘性流动为烧结的物质迁移机构
Kaczynski处理：
d t成正比
∴有：γ/ρ=Kˊη▪d x/(d t)
所以垂直作用于
＋）
曲面上的合力为
而作用在面积
上的应力为
负号表示作用在曲颈面 上的应力是张力， 方向朝颈外，其效果是使烧结颈扩大。 随着烧结颈 ）的扩大，负曲率半径的 绝对值亦增大，说明烧结的动力也减小。
对于形成隔离孔隙的情况，烧结收缩的动力可用下述 方程描述：
孔隙的半径
5.3烧结机构
烧结过程中，颗粒粘结面上发生的量与质的变化以 及烧结体内孔隙的球化与缩小等过程都是以物质的迁移 为前提的。
由Fick第一定律： d r/d t= —D v’▽C v = —D v γΩ/（kTr2）
分离变量并积分： ro3-r3 = 3γΩ/（k T）•D v t
线收缩率动力学方程： 由第二烧结几何模型：△a/a=1-Cosθ =2Sin2(θ /2)
=2(θ /2)2 θ =x/a很小 =x2/2a2 = △L/L
第五章烧结
1概述 2烧结过程的热力学基础 3烧结机构
1 概述
一、烧结在粉末冶金生产过程中的重要性 1、烧结是粉末冶金生产过程中最基本的工序之
一。粉末冶金从根本上说，是由粉末成形和粉 末毛坯热处理（烧结）这两道基本工序组成的， 在特殊情况下（如粉末松装烧结），成形工序 并不需要，但是烧结工序，或相当于烧结的高 温工序（如热压或热锻）却是不可缺少的。
为了反映烧结的主要过程和机构的特点，通常按烧结过程
有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类：
材料加工冶金传输原理ppt课件
v∞
v∞
紊流核心区
v∞
vx
缓冲区 vx
层流底层
4
一般平板 :
实验表明 : 4.1.3 管流边界层:
Le起始段
Rec 3105
1
L Re
层流
湍流
层流：当Re Re c,即层流边
界层在流过一段距离后其（x)
已达到或超过管轴，以后整个 管截面上均保持层流流动
vx呈抛物线分布 Le 0.05 Re D
x
当地阻力系数：Cf 0.646
0.646 / x
Rex
总阻力系数：
CD 1.292
1.292 / L
ReL
布拉修斯精确解：Cf 0.664 / Rex
CD 1.328 / ReL
当 3 105 Re 107 (湍流)
0.381
x
1
Re
5
x
CD
0.074
1
Re 5 L
15
x
即 0
vx y
y0 0.332v
v
x
总摩阻D : (b为板宽)
L
D 0dA b 0dx 0.664vb
A
0
总阻力系数 : Cd :
Cd
D
0.5 v2 A
1.328
Re L
当 Re 3 105时有效
Re L
9
4.3 边界层积分方程 层流:无压力梯度
层流：无压力梯度（势流 P 0, 湍流 P 0），当 P 0
dP dx
0
0
0
依势流柏努利方程（柏努利方程微分式）
dP
vdv
0
1
dP dx
v
dv dx
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冶金原理精品课程
二、熔渣的粘度
液体 温度
水
298
蓖麻油 298
甘油 298
生铁液 1698
钢液 1868
表1-4 某些液体的粘度
粘度 0.00089 0.8 0.5 0.0015
液体
温度
汞
273
流动好的渣
稠渣
很稠的渣
<0.0025
粘度 0.0017 <0.50 1.5~2.0 >3.0
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二、熔渣的粘度
酸性炉渣因含SiO2高（SiO2大于40%）， 当升高温度时，复杂的硅配阴离子逐步离解为 简单的配阴离子，离子半径逐步减小，因而粘 度也是逐步降低的，其粘度-温度曲线a上不存 在明显的熔化性温度。
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二、熔渣的粘度
通过实验求得碱性渣的粘度与温度关系式如
下：
冶金原理
第一章冶金炉渣 第五节 熔融炉渣的性质
冶金原理精品课程
上一节
教学内容
概述 一、炉渣的熔化温度 二、熔渣的粘度 三、熔渣的密度和金属微粒在渣中的沉降 四、熔渣的电导 五、熔渣的热含量 六、熔渣的表面性质
接关系到冶炼过 程能否顺利进行和技术经济指标是否符合要 求，是能否实现优质高产低消耗的重要因素。 如熔渣的熔化温度和热含量影响热能消耗， 熔渣的密度、表面张力和粘度影响冶炼过程 金属的回收率。研究熔渣的性能也是认识熔 渣结构的重要途径（如电导、粘度）。
二、熔渣的粘度
由表1-4数据可看出，流动的渣，其粘度 相 当 于 甘 油 的 室 温 粘 度 0.5Pa·s。 粘 度 1.5~2.0Pa·s的渣，虽然比较粘稠，但尚能满 足冶炼要求。当渣的粘度达3.0~5.0Pa·s或更 高时，则会造成冶炼过程难以进行，导致熔渣 不易由炉内放出。
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二、熔渣的粘度
由于粘度仅能在均一液相内测定，所以等 粘度曲线图仅占有浓度三角形的局部（给 定的等熔化温度曲线以内的液相区）
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二、熔渣的粘度
在应用该图时，首先应将炉渣中的三种主 要氧化物换算为总和100%，然后再查图 可得各种炉渣在给定温度下的粘度值。例 如，要查某个铜造锍熔炼炉渣的粘度，该 炉渣中主要成分的质量百分比数为 SiO237.3%、CaO4.7%、FeO46.0%。先 将三成分总和换算成百分之百，即：
二、熔渣的粘度
3、熔渣的粘度与成分的关系 1）SiO2对炉渣的粘度影响最大。前已述及，熔渣中 SiO2含量愈高，硅氧配合阴离子的结构复杂，离子半 径愈大，熔体的粘度也愈大。Al2O3、ZnO等也有类 似的影响。 2）碱性氧化物的含量增加时，硅氧配阴离子的离子 半径变小，粘度将有所下降，但并不是说炉渣中碱性 氧化物含量愈高粘度愈低，相反，碱度太高的炉渣是 粘而难熔的。
ln A B
T
或写成
w
B0e RT
式中A= W ף/R ,B= lnBo ,Wף为粘流活化能，是质
点在两平衡位置间移动所需的最小能量，质点大，
Wף也大，粘度也大。
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二、熔渣的粘度
对于酸性渣，由于温度升高硅氧配阴离子解体， 质 点 数 增 多 而 半 径 变 小 ， Wף已 不 是 常 数 ， 故 式 （1-3）不适用，因而粘度与温度的关系常用经验 方程表示如下：
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二、熔渣的粘度
粘度是熔渣的重要性质，关系到冶炼过程能 否进行、也关系到金属或硫能否充分地通过 渣层沉降分离。
冶炼过程要求炉渣具有较小的粘度。
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二、熔渣的粘度
1．粘度的定义 当流体在管道中流动时，管道与流体间的 粘附力和内部的内摩擦力，使靠近管道的流体流速最小， 而中心的流速最大。设在流动的液体中有相邻的两层流体， 面积为 F,距离为ds,一层的流速为v,另一层为v+dv（图112），两层流体间的内摩擦力p可由下式求出：
液相或液态渣冷却时开始析出固相的温度 可由熔渣状态图的液相线或液相面的温度来确定。 炉渣的熔化温度可以决定冶炼时所需采取的温度制
度，同时也是确定熔渣其它物理化学性质的因素之 一。
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一、炉渣的熔化温度
炉渣的熔化温度主要与组成有关，从熔渣 的状态图可以看出各种渣系的熔化温度区。处 在等温线上的各种炉渣组成，其熔化温度相同。 根据该线可以确定某一熔化温度时的炉渣成分， 或根据炉渣成分估算出该组成下的熔化温度。 图1-11为CaO-FeO-SiO2系等熔度图。
log log A BT
(1 4)
式中A、B为与炉渣成分有关的常数，该式表示酸 性渣的粘度的重对数与温度T成直线关系，这已为 许多实验所证实。
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二、熔渣的粘度
3．CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度 CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度已有大量的测 定数据，并已在浓度三角形中绘成等粘度曲 线。图1-14为1623.15K时CaO-FeO-SiO2系 炉渣的等粘度曲线
p F dv
dS
既内摩擦力与表面积大小和速度差成正比，与距离成反比。 比例系数ף与液体的粘度有关，故称为粘度系数，亦称粘度。
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二、熔渣的粘度
2、粘度的单位： 当P=10-5N, F=1cm2, ds=1cm, dv=1cm·s-1时， 10-5=ףN·s·cm-2=1.1Pa·s
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概述
冶金工作者除了应对熔渣性能的原理和规律 有所认识外，还要掌握组成——性能图和根 据已知数据计算熔渣性能的方法，从而可以 了解已知成分的熔渣性能是否能满足冶炼过 程的要求，或由所要求的性质来选择合理的 熔渣成分。
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一、炉渣的熔化温度
炉渣的熔化发生在一定的温度范围内。 熔化温度（或称熔点）是指固态渣完全转变为均匀
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二、熔渣的粘度
4、熔渣的粘度与温度的关系
任何组成的炉渣，其粘度都是随着温度的升高 而降低的。但是温度对碱性渣和酸性渣的影响 有显著的区别，如图1-13所示。
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二、熔渣的粘度
碱性炉渣（含SiO2小于35%）在受热熔化 时，立即转变为各种Me2+和半径较小的硅氧配 阴离子，粘度迅速下降，如图1-13所示，其粘 度-温度曲线b上有明显的转折点，该点的对应 温度Tc称为熔化性温度，当温度超过Tc后，曲 线变得比较平缓，此时温度对粘度的影响已不 明显了。
二、熔渣的粘度
液体 温度
水
298
蓖麻油 298
甘油 298
生铁液 1698
钢液 1868
表1-4 某些液体的粘度
粘度 0.00089 0.8 0.5 0.0015
液体
温度
汞
273
流动好的渣
稠渣
很稠的渣
<0.0025
粘度 0.0017 <0.50 1.5~2.0 >3.0
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二、熔渣的粘度
酸性炉渣因含SiO2高（SiO2大于40%）， 当升高温度时，复杂的硅配阴离子逐步离解为 简单的配阴离子，离子半径逐步减小，因而粘 度也是逐步降低的，其粘度-温度曲线a上不存 在明显的熔化性温度。
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二、熔渣的粘度
通过实验求得碱性渣的粘度与温度关系式如
下：
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第一章冶金炉渣 第五节 熔融炉渣的性质
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上一节
教学内容
概述 一、炉渣的熔化温度 二、熔渣的粘度 三、熔渣的密度和金属微粒在渣中的沉降 四、熔渣的电导 五、熔渣的热含量 六、熔渣的表面性质
接关系到冶炼过 程能否顺利进行和技术经济指标是否符合要 求，是能否实现优质高产低消耗的重要因素。 如熔渣的熔化温度和热含量影响热能消耗， 熔渣的密度、表面张力和粘度影响冶炼过程 金属的回收率。研究熔渣的性能也是认识熔 渣结构的重要途径（如电导、粘度）。
二、熔渣的粘度
由表1-4数据可看出，流动的渣，其粘度 相 当 于 甘 油 的 室 温 粘 度 0.5Pa·s。 粘 度 1.5~2.0Pa·s的渣，虽然比较粘稠，但尚能满 足冶炼要求。当渣的粘度达3.0~5.0Pa·s或更 高时，则会造成冶炼过程难以进行，导致熔渣 不易由炉内放出。
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二、熔渣的粘度
由于粘度仅能在均一液相内测定，所以等 粘度曲线图仅占有浓度三角形的局部（给 定的等熔化温度曲线以内的液相区）
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二、熔渣的粘度
在应用该图时，首先应将炉渣中的三种主 要氧化物换算为总和100%，然后再查图 可得各种炉渣在给定温度下的粘度值。例 如，要查某个铜造锍熔炼炉渣的粘度，该 炉渣中主要成分的质量百分比数为 SiO237.3%、CaO4.7%、FeO46.0%。先 将三成分总和换算成百分之百，即：
二、熔渣的粘度
3、熔渣的粘度与成分的关系 1）SiO2对炉渣的粘度影响最大。前已述及，熔渣中 SiO2含量愈高，硅氧配合阴离子的结构复杂，离子半 径愈大，熔体的粘度也愈大。Al2O3、ZnO等也有类 似的影响。 2）碱性氧化物的含量增加时，硅氧配阴离子的离子 半径变小，粘度将有所下降，但并不是说炉渣中碱性 氧化物含量愈高粘度愈低，相反，碱度太高的炉渣是 粘而难熔的。
ln A B
T
或写成
w
B0e RT
式中A= W ף/R ,B= lnBo ,Wף为粘流活化能，是质
点在两平衡位置间移动所需的最小能量，质点大，
Wף也大，粘度也大。
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二、熔渣的粘度
对于酸性渣，由于温度升高硅氧配阴离子解体， 质 点 数 增 多 而 半 径 变 小 ， Wף已 不 是 常 数 ， 故 式 （1-3）不适用，因而粘度与温度的关系常用经验 方程表示如下：
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二、熔渣的粘度
粘度是熔渣的重要性质，关系到冶炼过程能 否进行、也关系到金属或硫能否充分地通过 渣层沉降分离。
冶炼过程要求炉渣具有较小的粘度。
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二、熔渣的粘度
1．粘度的定义 当流体在管道中流动时，管道与流体间的 粘附力和内部的内摩擦力，使靠近管道的流体流速最小， 而中心的流速最大。设在流动的液体中有相邻的两层流体， 面积为 F,距离为ds,一层的流速为v,另一层为v+dv（图112），两层流体间的内摩擦力p可由下式求出：
液相或液态渣冷却时开始析出固相的温度 可由熔渣状态图的液相线或液相面的温度来确定。 炉渣的熔化温度可以决定冶炼时所需采取的温度制
度，同时也是确定熔渣其它物理化学性质的因素之 一。
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一、炉渣的熔化温度
炉渣的熔化温度主要与组成有关，从熔渣 的状态图可以看出各种渣系的熔化温度区。处 在等温线上的各种炉渣组成，其熔化温度相同。 根据该线可以确定某一熔化温度时的炉渣成分， 或根据炉渣成分估算出该组成下的熔化温度。 图1-11为CaO-FeO-SiO2系等熔度图。
log log A BT
(1 4)
式中A、B为与炉渣成分有关的常数，该式表示酸 性渣的粘度的重对数与温度T成直线关系，这已为 许多实验所证实。
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二、熔渣的粘度
3．CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度 CaO-FeO-SiO2系炉渣的粘度已有大量的测 定数据，并已在浓度三角形中绘成等粘度曲 线。图1-14为1623.15K时CaO-FeO-SiO2系 炉渣的等粘度曲线
p F dv
dS
既内摩擦力与表面积大小和速度差成正比，与距离成反比。 比例系数ף与液体的粘度有关，故称为粘度系数，亦称粘度。
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二、熔渣的粘度
2、粘度的单位： 当P=10-5N, F=1cm2, ds=1cm, dv=1cm·s-1时， 10-5=ףN·s·cm-2=1.1Pa·s
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概述
冶金工作者除了应对熔渣性能的原理和规律 有所认识外，还要掌握组成——性能图和根 据已知数据计算熔渣性能的方法，从而可以 了解已知成分的熔渣性能是否能满足冶炼过 程的要求，或由所要求的性质来选择合理的 熔渣成分。
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一、炉渣的熔化温度
炉渣的熔化发生在一定的温度范围内。 熔化温度（或称熔点）是指固态渣完全转变为均匀
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二、熔渣的粘度
4、熔渣的粘度与温度的关系
任何组成的炉渣，其粘度都是随着温度的升高 而降低的。但是温度对碱性渣和酸性渣的影响 有显著的区别，如图1-13所示。
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二、熔渣的粘度
碱性炉渣（含SiO2小于35%）在受热熔化 时，立即转变为各种Me2+和半径较小的硅氧配 阴离子，粘度迅速下降，如图1-13所示，其粘 度-温度曲线b上有明显的转折点，该点的对应 温度Tc称为熔化性温度，当温度超过Tc后，曲 线变得比较平缓，此时温度对粘度的影响已不 明显了。