【精品文档】冶金原理.pptx

格式：pptx
大小：810.96 KB
文档页数：100

下载文档原格式

钢铁冶金原理课件

钢铁冶金行业的可持续发展需要技术创新、政策引导和市场机制等多方面的努力，推动行业向低碳化、智能化和循环经济方向发展。
钢铁冶金行业是高能耗、高排放的行业之一，对环境产生一定的影响，因此需要采取措施降低能耗和减少排放，实现可持续发展。
THANK YOU
全球铁矿分布
主要集中在澳大利亚、中国、巴西等国家。
中国铁矿分布
鞍山、马鞍山、攀枝花等地区。
铁矿的采矿技术
露天开采：剥离表土层，开采矿石。
采矿技术发展趋势：智能化、绿色化。
地下开采：挖掘巷道，进行矿石开采。
铁矿的选矿原理
选矿目的
将铁矿石中的铁含量提高到60%以上。
选矿原理
根据铁矿石与脉石的物理性质差异进行分离。
。
直接还原技术
通过在低于熔点的温度下将铁矿石还原成直接还原铁，再通过电弧炉熔炼成钢，可减少能源消耗和环境污染。
氢冶金技术
利用氢气作为还原剂，替代传统的碳作为还原剂，减少温室气体排放，是未来钢铁工业的发展方向。
钢铁冶金的未来发展方向
1 2 3
低碳化
随着全球对环境保护的重视，钢铁冶金行业将向低碳化方向发展，降低碳排放，提高能源利用效率。
钢的连铸技术
总结词
连铸技术是将液态钢转变为固态钢的过程，涉及结晶、凝固和收缩等物理变化。
详细描述
连铸过程中，液态钢流入结晶器，在冷却水的作用下逐渐结晶凝固。随着钢坯的连续拉出，凝固过程继续进行，直至形成完整的钢坯。控制结晶速度、冷却强度和拉坯速度是连铸技术的关键要素。
钢的轧制原理
总结词
轧制是通过一对旋转轧辊对金属施加压力，使其发生塑性变形的过程。
熔融与凝固

冶金原理课件(中南大学)

Sn 7～9
高钛渣 2.8～5.6 2～6 0.3～1.2 2.7～6.5 2～5.6 1～1.5 TiO2 82～87
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
电渣重熔渣铜闪速炉熔炼渣
0～10 28～38
0～30 2～12
0～20 5～15
熔炼渣 19～35 3～5 0～20 28～40 3～5
CaF2 45～80
Fe3O4 12～15,
S 0.2～0.4, Cu 0.5～0.8 Pb 1～3.5
锡反射炉熔炼渣 19～24 8～10 1.5～6 45～50
✓ 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。
✓ 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。
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。

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。

冶金原理第三章.ppt

原理：当元素在溶剂如铁液中溶解有限，形成饱和溶液时，加入第3组分，其溶解度改变，但其活度未变，因为第3组分引起活度系数发生了变化。 B[B ]饱和
K a[ B]
B BK f w [ B ] f f w [ B ] B Fe B B B Fe B K
K f w [ B ] / w [ B ] B Fe B Fe B K
j i
异类相互作用系数之间的关系

j i
M M M M 1 j j i j j j i e [( 1 ) 1 ] 230 e i i i 230 M M M j i i
2.1.4 相互作用系数的温度关系式
A i B T
j
12
2
2.化学平衡法
6 3 1 m H l /100g 0 . 089 10 10 / 100 0 . 89 ppm 2
6 3 1 ml N /100 1 . 25 10 10 / 100 12 . 5 ppm 2
23
溶解特点
●H2、N2在铁液中的溶解服从平方根定律 ●溶解包括气体分子的离解及离解后原子的溶解两步。铁液中：
18
2
Si lg fC e 0 .03 w [Si ] Si C
课外2
19
3
铁液中元素的溶解及存在的形式
3.1 Mn、Ni、Co、Cr、Mo
在铁液内的溶解焓为0，可近似将其溶液视为理想溶液。在高温的晶型与δ Fe大致相同，原子半径与铁原子相差很小，与铁能无限互溶，形成置换式熔体。熔体的物性可由纯金属的物性加和求得。
13
2
[ C ] CO 2 CO 2
2 pCO 1 K pCO fCw [C] 2

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。

《冶金原理》幻灯片PPT

向气相扩散。
真中中碳的氧化反响将形成了不溶于钢液的CO气泡，在真空中，降低P CO，可使在大气压力下已经到达平衡的脱碳反响再度进展。碳氧积：w[C]*w[O]=m pCO也可在到达更低的值。
1〕真空脱碳钢液的碳量临界量以下的脱碳速度降低较大，所以，在传
氢和氮在钢液中的浓度很小，它们形成气泡的析出压力远小于其所受的外压，所以这些溶解气体，就不能依靠形成气泡的形式排出，而是通过向钢液的外表吸附，转变成气体分子，再向气相中排出：[H]=H吸，2H吸=H2。
真空钢液脱气有以下环节：
1〕钢液中溶解气体原子向钢液-气相界面扩散。
2〕气体原子在界面上吸附，结合成气体分子，再从界面脱附。
钢液真空处理时，钢液和真空炉及容器的耐火材料接触时，其中的氧化物能被碳复原。
例如：
MgO(s)+[C]=Mg(g)+CO
SiO2(s)+2[C]=[Si]+2CO
Al2O3(s)+3[C]=2[Al]+3CO
反响条件是△rGm<0 , P’CO>真空压力。而真空度的提高，促进气相产物CO或Mg(g)的排走，耐火材料受到的损坏更大。因此，在真空熔炼或处理中，应选用不容易被碳复原或其他复原后溶解于钢液的元素，对刚性能无害的氧化物耐火材料。
统的初炼炉内是难于冶炼超低碳的钢种的。为补救，可将碳的质量分数为0.1%~0.45%的钢液，倒入盛钢桶内进展真空处理〔600到700pa),并从盛钢桶底部吹入氩气进展搅拌，这称为VOD法。 2〕真空脱氧在钢液的含碳量比规格碳量稍高时完毕精炼，在真空室内，钢液中过剩的碳可与氧发生碳-氧反响，而使钢液中的氧变成CO排除。这时碳在真空下变成脱氧剂。它的脱氧能力随真空度的提高而提高。

冶金原理课件(中南)-第4章课件PPT学习

第3页/共78页
4.1 熔化温度
图41 MgOFeOSiO2渣系熔化等温线图
第4页/共78页
4.1 熔化温度
当炼镍原料中含有较多的CaO时，可选用高钙渣。图42中的C点为高钙渣CaO含量的下限，位于鳞石英相区内1200C等温线下面。 D点代表高钙渣CaO含量的上限，位于硅灰石CaO SiO2相区，紧靠1100C等温线。高钙渣的熔化温度处于1100～1200C之间。由于渣中MgO含量约为4%~9%或更高，高钙渣的熔化温度可能更高。
+ 0.367(MgO) + 0.48 (P2O5) + 0.402(A12O3)，103m3·kg1
(MxOy) —— 氧化物MxOy的质量分数。
当T >1673K时，可按下式计算任意温度下的熔渣密度：
T
1673
0.071673 T ， 10 3 kg m3 100
第14页/共78页
4.2 密度
SiO2
CaO / %(质量) CaO / %(mol)
/ %(mol) SiO 2 / %(质量) SiO 2
Al2O3 / %(质量) 图45 A12O3CaOSiO2渣系的密度（1500C，单位为103kg·m3）
Cu
1083
熔盐
熔渣熔锍
Pb 铝电解质镁电解质锂电解质
327.5 ~960 580~700 350~360 1100~1400 700~1100
第2页/共78页
4.1 熔化温度
冶炼镍铜品位低、钙镁含量高的镍精矿时的渣型选择
根据矿石成分的变化可选择两种酸性渣型：高硅渣和高钙渣两种渣型都能抑制氧化镁和磁性氧化铁的有害作用。对于含镁高的矿石，采用高硅渣可以增加炉渣硅酸度，抑制 MgO(熔点约2800C) 的危害，同时使Fe3O4造渣： 2MgO + SiO2 = 2MgO·SiO2 2Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO·SiO2) + SO2 SiO2的加入量随原料成分而变化。图中A点代表高硅渣中SiO2含量的下限，B点代表其上限。高硅渣的熔化温度大致在1400~1500C之间。炼镍鼓风炉的风口区温度可达1500~1800C，足以保证渣的过热与排放。

教你快速掌握冶金原理

n 求1173 k该反应的ΔG01173值和PCO2值。
n解
CaO+CO2=CaCO3
n ΔG01173=-170924.8+144.4×1173.15=-1543.6J
n 1173K时CaCO3的离解压为：
n ΔG01173.15=-RTlnKp=RTlnPCO2
n PCO2=0.8537atm=86500Pa
0 60.08
12
-
教你快速掌握冶金原理
三、求给定温度时的ΔG0
n 当求出反应的ΔG0-T二项式后，欲求该反应在某温度下的ΔG0值就非常简便，只需将该温度值代入ΔG0-T关系式即可得计算结果。
PPT文档演模板
教你快速掌握冶金原理
n 例题已知CaCO3生成反应的ΔG0-T二项式为 n ΔG0=-170924.8+144.4 T,J
n
f=(3-1)-3+2=1
n 即在相平衡保持不变的情况下，压力和温度这两个
影响平衡的因素中只有一个可独立改变，另一个为依变数：
n
pB=φ(T)
n 即离解压仅取决于温度，或者说，，ΔG0、Kp亦仅
取决于温度：
n
ΔG0=φ(T)
Kp=φ(T)
PPT文档演模板
教你快速掌握冶金原理
第一节概述
n 由离解——生成反应的ΔG0、Kp、PB与温度的关系：
n
∆S2980＝（Σ∆S2980）生成物－（Σ∆S2980）反应物
PPT文档演模板
教你快速掌握冶金原理
进行计算，得离解－生成反应的∆Cp、∆H2980、 ∆S2980，将这些数据及关系式代入式中进行积分，即可得出ΔG0—T关系式。上述结果是在无相变条件下导出的，如有相变发生，则：

最新《钢铁冶金原理》课件幻灯片

电渣重熔渣铜闪速炉熔炼渣
0～10 28～38
0～30 2～12
0～20 5～15
38～54
0～15 1～3
铅鼓风炉熔炼渣 19～35 3～5 0～20 28～40 3～5
CaF2 45
Fe3O4 1
S 0.2～0 Pb 1～3
锡反射炉熔炼渣 19～24 8～10 1.5～6 45～50
Sn 7～9
➢ 高炉炼铁：脉石成分与燃料的灰份以及熔剂（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：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。
11
第四章冶金炉渣
一、基本概念
2、精炼渣
✓ 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
的渣料熔合而成的炉渣。 ✓ 如电渣重熔渣、铸钢保护渣、钢液炉外精炼渣等。 ✓ 这类炉渣的作用差别很大。
13
第四章冶金炉渣
一、基本概念
熔渣主要作用：
积极作用： 1. 减少金属的热损失; 2. 避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）； 3. 汇集金属中杂质元素的氧化生成物。
消极作用： 1. 侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命； 2. 金属损失，降低回收率； 3. 带走热量，增加冶炼能耗。
7
第四章冶金炉渣
一、基本概念
表 11 常见冶金炉渣的主要化学成分
炉渣
高炉炼铁渣
组成 / %(质量)
SiO2 A12O3 CaO
FeO
30～40 10～20 35～50 < 1
MgO 5～10
MnO 0.5～1

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

还有
冶金原理精品课程
一、分解电压
1、理论分解电压某电解质水溶液，如果认
为其欧姆电阻很小而可忽略不计，在可逆情况下
使之分解所必须的最低电压，称为理论分解电压。
显然，理论分解电压（Ve）是阳极平衡电极电位（εe(A)）与阴极平衡电极电位（εe(K)）之差：
Ve = εe(A)－εe(K)
（22-1）
电解实践表明，任何一个电极反应都不是一步完成的，而是一个连续的复杂过程。一般说来它包括下列几个过程体向双电层外界移动并继续经双电层向电极表面靠近。这一阶段，在很大程度上靠扩散速度来实现，扩散则是由于溶质在溶液本体与双电层外界的浓度差引起的；
（2）反应离子在电极表面或双电层中进行电极反应前的转化过程，例如表面吸附或发生化学变化；
冶金原理精品课程
实际分解电压（Vt）简称分解电压，是阳极实际析出电位（ εK ）与阴极实际析出电位之差：
Vf = εA－εK
(22-2)
显而易见，当得知阳、阴极在实际电解时
的偏离值——超电位时就可以算出某一电解的
实际分解电压。
冶金原理精品课程
第二节极化现象
如前所述，电解时的实际分解电压比理论分解电压要大，有时甚至大很多，这是由于电流通过电解槽时，电极上的反应过程偏离了平衡状态，相应的电极电位已不等于平衡电极电位而引起的。通常将这种偏离平衡电极电位的现象称为极化现象。
Cu2++2e = Cu Zn2++2e = Zn 在阴极反应的过程中，也有可能发生氢离子还原析出氢的副反应： 2H++2e =H2 氢的析出对水溶液电解质的电解是不利的。
冶金原理精品课程
在阳极上，发生的反应是物质失去电子的氧化反应，称为阳极反应。如前所述，阳极有可溶与不可溶两种，反应是不一样的。
冶金原理精品课程
在此，需要重申的是，根据现代观点，当将一金属浸没在含有该金属离子的溶液中时，在溶液与金属之间便开始有离子交换。在浸没的最初时刻，原子离子化以及离子中和的速度一般是彼此不相等的。如果说在最初时刻离子化的速度大于离子的中和速度，那么金属表面便荷有负电，并立即开始吸引正离子。因此，在电极附近比在溶液本体中就有某地过剩的阳离子，以抵消电极表面的过剩负电荷。
冶金原理精品课程
（3）在电极上的电子传递——电化学氧化或电化学还原反应；
（4）反应产物在电极表面或双电层中进行电极反应后的转化过程，例如自电极表面的脱附，反应产物的复合、分解或其他化学变化；
（5）反应产物形成新相，或反应产物自电极表面向溶液本体中或向液体电极的内部传递
冶金原理精品课程
在这些连续而复杂的反应过程中，一般说来总存在着某一最慢步骤，整个电极反应过程的动力学，就由最慢步骤的动力学所决定。若电化学步骤最慢，则整个电极反应的反应速度，就由电化学动力学基本规律所决定。若扩散速度最慢，则整个电极反应有速度，就由扩散动力学基本规律所决定。所以说，极化现象是由电化学极化和浓差极化而引起的。
冶金原理
任务驱动22 在水溶液中电解提取纯金属
冶金原理精品课程
上一章
目录
概述任务要点一任务要点二任务要点三任务要点四
极化现象阴极过程阳极过程槽电压、电流效率和电能效率
冶金原理精品课程
概述
电解的实质是电解能转化为化学能的过程。有色金属的水溶液电解质电解应用在两个方面：
（1）从浸出（或经净化）的溶液中提取金属；（2）从粗金属、合金或其他冶炼中间产物（如锍）中提取金属。
可溶性阳极反应，是粗金属等中的金属氧化溶解，即阳极中的金属失去电子，变为离子进入溶液，例如：
Cu－2e = Cu2+ Ni－2e = Ni2+
冶金原理精品课程
不可溶性阳极反应，表现为水溶液电解质中的阴离子在阳极上失去电子的氧化反应，例如：
2OH――2e = H2O +O2
上面说的是阴2C、l―阳―反2e应=的C主l2 要形式，当然
电解过程是阴、阳两个电极反应的综合。当直流电通过阴极和阳极导入装有水溶液电解质的电解槽时，水溶液电解质中的正、负离子便会分别向阴极和阳极迁移，并同时在两个电极与溶液的界面上发生还原与氧化反应，从而分别产出还原物与氧化物。在电极与溶液的界面上发生的反应叫做电极反应。
冶金原理精品课程
在阴极上，发生的反应是物质得到电子的还原反应，称为阴极反应。水溶液电解质电解过程的阴极反应，主要是金属阳离子的还原，结果在阴极上沉积出金属，例如：
冶金原理精品课程
为了定量表述极化的程度，引入了超电位
的概念。所谓超电位（△ε）是指实际电极电
这样，在有色金属的电解生产实践中就有两种电解过程：从浸出（或经净化）的溶液中提取金属，是采用不溶性阳极电解，叫做电解沉积；从粗金属、合金或其他冶炼中间产物（如锍）中提取金属，是采用可溶性阳极电解，称为电解精炼。
冶金原理精品课程
可见，两种电解是有差别的，但它们的理论基础都遵循电化学规律。一、电解过程
冶金原理精品课程
随着时间的推移，由于电极表面负电荷增多，金属原子离子化过程的速度将减慢，相反，金属阳离子中和速度将增大，直到这两种速度相等为止。在此种情况下，金属表面原子与溶液中离子之间建立起动的平衡，并在金属表面与溶液之间存在着电位差，这种电位差就是通常所说的平衡电极电位(εe)。
如果在最初时刻，原子离子化的速度小于离子的中和速度，也将会完全类似地产生双电层。与上述不同之处的是，金属表面荷有正电。
冶金原理精品课程
电极的平衡电极电位是可以根据电解过程实际发生的电极反应、电解液组成和温度等条件，按能斯特公式进行计算，这就是说，某一电解质的理论分解电压是可以通过计算而知的。
2、实际分解电压当电流通过电解槽，电极反应以明显的速度进行时，电极上的反应电位已偏离平衡状态，而成为不可逆状态，这时的电极电位就不是平衡电极电位，阳极电位偏正，阴极电位偏负。这样，能使电解质溶液连续不断地发生电解反应所必须的最小电压叫作电解质的实际上分解电压。显然，实际分解电压比理论分解电压大，有时甚至大很多。