【精品課件】許多高溫冶金過程都是在熔融的反應(yīng)介質(zhì)中進行的

1、4.1 概 介 許多高溫冶金過程都是在熔融的反應(yīng)介質(zhì)中進行的 如煉鋼、鋁電解、粗銅的火法精煉等 在很多冶煉過程中，產(chǎn)物或中間產(chǎn)品為熔融狀態(tài)物質(zhì) 如高爐煉鐵、硫化銅精礦的造锍熔煉、鉛燒結(jié)塊的鼓風(fēng)爐熔煉等 冶金熔體在高溫冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)或反應(yīng)產(chǎn)物 冶金熔體的分類根據(jù)組成熔體的主要成分的不同 金屬熔體 熔渣 熔鹽 非金屬熔體 熔锍 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.2金屬熔體 l 金屬熔體液態(tài)的金屬和合金 如鐵水、鋼水、粗銅、鋁液等 l 金屬熔體不僅是火法冶金過程的主要產(chǎn)品，而且也是冶煉過程中多相反應(yīng)的直接參加者。 例如，煉鋼中的許多物理過程和化學(xué)反應(yīng)都是在鋼液與熔渣之間進行的。 l

2、 金屬熔體的物理化學(xué)性質(zhì)對冶煉過程的熱力學(xué)和動力學(xué)都有很重要的影響。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.2.1 金屬熔體的結(jié)構(gòu) 基本事實 金屬的熔化潛熱僅為汽化潛熱的 3%8%對于純鐵，熔化潛熱為15.2 kJmol-1，汽化潛熱是 340.2 kJmol-1 液態(tài)金屬與固態(tài)金屬的原子間結(jié)合力差別很小 金屬熔化時，熵值的變化也不大，約為510 Jmol-1K-1 熔化時金屬中原子分布的無序度改變很小。 熔化時大多數(shù)金屬的體積僅增加 2.5%5%，相當(dāng)于原子間距增加 0.8%1.6% 在液態(tài)和固態(tài)下原子分布大體相同，原子間結(jié)合力相近。 金屬液、固態(tài)的比熱容差別一般在10%以下，而液、氣態(tài)比熱容相

3、差為20%50%。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體 金屬液、固態(tài)中的原子運動狀態(tài)相近。 大多數(shù)金屬熔化后電阻增加，且具有正電阻溫度系數(shù)。 液態(tài)金屬仍具有金屬鍵結(jié)合結(jié)論I 在熔點附近液態(tài)金屬和固態(tài)金屬具有相同的結(jié)合鍵和近似的原子間結(jié)合力； 原子的熱運動特性大致相同，原子在大部分時間仍是在其平衡位（結(jié)點）附近振動，只有少數(shù)原子從一平衡位向另一平衡位以跳躍方式移動。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體基本事實II 液態(tài)金屬中原子之間的平均間距比固態(tài)中原子間距略大，而配位數(shù)略小，通常在 8l0 范圍內(nèi) 熔化時形成空隙使自由體積略有增加，固體中的遠距有序排列在熔融狀態(tài)下會消失而成為近距有序排列。 結(jié)論II 金

4、屬熔體在過熱度不高的溫度下具有準晶態(tài)的結(jié)構(gòu) 熔體中接近中心原子處原子基本上呈有序的分布，與晶體中的相同（保持了近程序）； 在稍遠處原子的分布幾乎是無序的（遠程序消失）。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)模型 模型 I 接近熔點時，液態(tài)金屬中部分原子的排列方式與固態(tài)金屬相似，它們構(gòu)成了許多晶態(tài)小集團。 這些小集團并不穩(wěn)定，隨著時間延續(xù)，不斷分裂消失，又不斷在新的位置形成。 這些小集團之間存在著廣泛的原子紊亂排列區(qū)。 模型I突出了液態(tài)金屬原子存在局部排列的規(guī)則性 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體模型II 液態(tài)金屬中的原子相當(dāng)于紊亂的密集球堆，這里既沒有晶態(tài)區(qū)，也沒有能容納其他原子的空洞。 在

5、紊亂密集的球堆中，有著被稱為“偽晶核”的高致密區(qū)。 模型II突出了液態(tài)金屬原子的隨機密堆性。 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)起伏 液態(tài)金屬中的“晶態(tài)小集團”或 “偽晶核”都在不停地變化，它們的大小不等，時而產(chǎn)生又時而消失，此起彼伏。 結(jié)構(gòu)起伏的尺寸大小與溫度有關(guān)。溫度愈低，結(jié)構(gòu)起伏的尺寸愈大。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.2.2金屬熔體的物理化學(xué)性質(zhì)l金屬熔體的物理化學(xué)性質(zhì)包括密度、黏度、擴散系數(shù)、熔點、表面張力、蒸汽壓、電阻率等。l金屬熔體的物理化學(xué)性質(zhì)和其基本結(jié)構(gòu)有關(guān)。l熔體物理化學(xué)性質(zhì)直接影響到金屬和熔渣的分離、化學(xué)反應(yīng)等過程。l對熔渣而言，也有對應(yīng)的物理化學(xué)性質(zhì)，為便于學(xué)習(xí)，將金屬和熔渣的物理化學(xué)

6、性質(zhì)合并在一起介紹，詳見4.3。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.3 熔 渣 一、什么是熔渣？ 主要由冶金原料中的氧化物或冶金過程中生成的氧化物組成的熔體。 l 熔渣是一種非常復(fù)雜的多組分體系 如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3 l 除氧化物外，爐渣還可能含有少量其它類型的化合物甚至金屬如氟化物（如CaF2）、氯化物（如NaCl）、硫化物（如CaS、MnS） 、硫酸鹽等 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體二、常見冶金爐渣的組成二、常見冶金爐渣的組成4-1第四章第四章 冶金熔體冶金熔體三、熔渣組分的來源 l 礦石或精礦中的脈石 如高爐冶煉：Al2O3、CaO

7、、SiO2等 l 為滿足冶煉過程需要而加入的熔劑 如CaO、SiO2、CaF2等改善熔渣的物理化學(xué)性能 l 冶煉過程中金屬或化合物（如硫化物）的氧化產(chǎn)物 如煉鋼：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等 l造锍熔煉：FeO、Fe3O4等。 l 被熔融金屬或熔渣侵蝕和沖刷下來的爐襯材料 如堿性爐渣煉鋼時，MgO主要來自鎂砂爐襯 l 高爐渣和某些有色冶金爐渣的主要氧化物為：CaO、Al2O3、SiO2 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體四、熔渣的主要作用與分類 不同的熔渣所起的作用是不一樣的 根據(jù)熔渣在冶煉過程中的作用，可將其分成四類： 1、冶煉渣（熔煉渣） 是在以礦石或精礦為原料、以粗金屬或

8、熔锍為冶煉產(chǎn)物的熔煉過程中生成的 主要作用匯集爐料（礦石或精礦、燃料、熔劑等）中的全部脈石成分、灰分以及大部分雜質(zhì)，從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物（金屬、熔锍等）分離。 例如，高爐煉鐵中，鐵礦石中的大量脈石成分與燃料（焦炭）中的灰份以及添加的熔劑（石灰石、白云石、硅石等）反應(yīng)，形成爐渣，從而與金屬鐵分離。造锍熔煉中，銅、鎳的硫化物與爐料中鐵的的硫化物熔融在一起，形成熔锍；鐵的氧化物則與造渣熔劑SiO2及其他脈石成分形成熔渣。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體2、精煉渣（氧化渣） 是粗金屬精煉過程的產(chǎn)物。 主要作用捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物，使之與主金屬分離。 例如，在冶煉生鐵或廢鋼時，原料中雜

9、質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物與加入的造渣熔劑融合成CaO和FeO含量較高的爐渣，從而除去鋼液中的硫、磷等有害雜質(zhì)，同時吸收鋼液中的非金屬夾雜物。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體3、富集渣 是某些熔煉過程的產(chǎn)物。 作用使原料中的某些有用成分富集于爐渣中，以便在后續(xù)工序中將它們回收利用。 例如，鈦鐵礦常先在電爐中經(jīng)還原熔煉得到所謂的高鈦渣，再從高鈦渣進一步提取金屬鈦。對于銅、鉛、砷等雜質(zhì)含量很高的錫礦，一般先進行造渣熔煉，使絕大部分錫（90%）進入渣中，而只產(chǎn)出少量集中了大部分雜質(zhì)的金屬錫，然后再冶煉含錫渣提取金屬錫。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4、合成渣 是指由為達到一定的冶煉目的、按一定成分預(yù)先配制的

10、渣料熔合而成的爐渣。 如電渣重熔用渣、鑄鋼用保護渣、鋼液爐外精煉用渣等。 這些爐渣所起的冶金作用差別很大。 例如，電渣重熔渣一方面作為發(fā)熱體，為精煉提供所需要的熱量；另一方面還能脫出金屬液中的雜質(zhì)、吸收非金屬夾雜物。 保護渣的主要作用是減少熔融金屬液面與大氣的接觸、防止其二次氧化，減少金屬液面的熱損失。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體五、熔渣的其它作用 作為金屬液滴或锍的液滴匯集、長大和沉降的介質(zhì)冶煉中生成的金屬液滴或锍的液滴最初是分散在熔渣中的，這些分散的微小液滴的匯集、長大和沉降都是在熔渣中進行的。 在豎爐（如鼓風(fēng)爐）冶煉過程中，爐渣的化學(xué)組成直接決定了爐缸的最高溫度。對于低熔點渣型，燃料消

11、耗量的增加，只能加大爐料的熔化量而不能進一步提高爐子的最高溫度。 在許多金屬硫化礦物的燒結(jié)焙燒過程中，熔渣是一種粘合劑。燒結(jié)時，熔化溫度較低的爐渣將細粒爐料粘結(jié)起來，冷卻后形成了具有一定強度的燒結(jié)塊或燒結(jié)球團。 在金屬和合金的精煉時，熔渣覆蓋在金屬熔體表面，可以防止金屬熔體被氧化性氣體氧化，減小有害氣體（如H2、N2）在金屬熔體中的溶解 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體六、熔渣的副作用 熔渣對爐襯的化學(xué)侵蝕和機械沖刷 大大縮短了爐子的使用壽命 爐渣帶走了大量熱量 大大地增加了燃料消耗 渣中含有各種有價金屬 降低了金屬的直收率 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.3 .2 熔渣的結(jié)構(gòu) 一、 分子結(jié)構(gòu)

12、理論l 分子結(jié)構(gòu)理論是最早出現(xiàn)的關(guān)于熔渣結(jié)構(gòu)的理論。 l 分子理論是基于對固態(tài)爐渣結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果。 l 分子結(jié)構(gòu)理論在熔渣結(jié)構(gòu)的研究中已很少應(yīng)用。 l 在冶金生產(chǎn)實踐中仍常用分子結(jié)構(gòu)理論來討論和分析冶金現(xiàn)象。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體1、分子理論的基本觀點l 熔渣是由電中性的分子組成的。 有的是簡單氧化物（或稱自由氧化物），如：CaO、 MgO、 FeO、 MnO、 SiO2、Al2O3等 有的是由堿性氧化物和酸性氧化物結(jié)合形成的復(fù)雜化合物（或稱結(jié)合氧化物），如：2CaOSiO2， CaOSiO2、2FeOSiO2、3CaOP2O5等 l 分子間的作用力為范德華力。 這種作用力很弱，熔渣

13、中分子運動比較容易； 在高溫時分子呈無序狀態(tài)分布； 可假定熔渣為理想溶液，其中各組元的活度可以用其濃度表示；第四章第四章 冶金熔體冶金熔體l在一定條件下，熔渣中的簡單氧化物分子與復(fù)雜化合物分子間處于動態(tài)平衡，如：CaO + SiO2 = CaOSiO2G = -992470 + 2.15T Jmol-1 在一定溫度下必有平衡的CaO、SiO2和2CaO.SiO2存在。 l 熔渣的性質(zhì)主要取決于自由氧化物的濃度，只有自由氧化物參加與熔渣中其它組元的化學(xué)反應(yīng)。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體2、分子理論的的應(yīng)用及存在的問題分子理論的應(yīng)用 熔渣的氧化能力 熔渣的氧化能力決定于其中未與SiO2或其他酸性

14、氧化物結(jié)合的自由FeO的濃度； 在熔渣-金屬熔體界面上氧化過程的強度及氧從爐氣向金屬液中轉(zhuǎn)移的量都與渣中自由FeO的濃度有關(guān) 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體l熔渣的脫 S 及脫 P 能力 熔渣從金屬液中吸收有害雜質(zhì)S及P的能力決定于渣中存在的自由CaO； 脫硫和脫磷過程的強度及限度也與自由CaO的濃度有關(guān)。 根據(jù)分子理論，脫硫反應(yīng)寫作：(CaO) + FeS = (CaS) + (FeO) H 0反應(yīng)的平衡常數(shù)及金屬液中FeS的活度為 在一定溫度下，K為常數(shù)，當(dāng)xCaO增大或xFeO減小時，均可使aFeS下降，即有利于硫的脫除。 脫硫反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 升高溫度有利于脫硫反應(yīng)。第四章第四章 冶金熔

15、體冶金熔體生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，下列措施有利于硫的脫除： 增加渣中CaO含量（即增大xCaO、增加爐渣的堿度）； 降低渣中FeO含量（即減小xFeO、降低渣的氧化性） 提高過程溫度 由分子結(jié)構(gòu)理論所得結(jié)論與生產(chǎn)實踐是一致的。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體分子理論的缺陷 l 不能運用分子理論進行定量計算。 對于脫硫反應(yīng)，將一定溫度下平衡時各組元的活度值代入上面的平衡常數(shù) K 表達式中，結(jié)果發(fā)現(xiàn) K 不為常數(shù)。 進一步假定熔渣中存在2CaOAl2O3、CaOFe2O3、(2CaOSiO2) 2等復(fù)雜分子，對K 的計算加以修正，但修正后計算的K值仍然在0.0840.184的范圍內(nèi)變化，而不是常數(shù)。 l 分

16、子理論不能解釋FeO在脫硫中的作用。 根據(jù)分子理論，降低渣的FeO含量有利于脫硫。 實驗發(fā)現(xiàn)，無論是純FeO渣還是含F(xiàn)eO的渣（17%FeO，42%CaO，41%SiO2）均具有一定的脫硫作用。 實驗結(jié)果與分子結(jié)構(gòu)理論的結(jié)論（只有CaO才有脫硫作用）不一致。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體l 分子理論與熔渣性能間缺乏有機的聯(lián)系，無法解釋熔渣的導(dǎo)電性。l熔渣既可以導(dǎo)電又可以電解，說明熔渣中的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)是帶電的離子，而非中性分子。 l只有在稀溶液的情況下，熔渣才能被視為理想溶液。l一般情況下必須用活度來代替濃度進行熱力學(xué)計算。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體二、 離子結(jié)構(gòu)理論1、離子理論提出的基礎(chǔ)

17、 l 熔渣具有電導(dǎo)值，其電導(dǎo)隨著溫度升高而增大； l 熔渣可以電解；例如：以鐵作電極，用 (FeO-SiO2-CaO-MgO) 和 (Fe2O3-CaO) 渣電解，陰極上析出鐵。 l 在熔渣熔锍體系中存在電毛細現(xiàn)象，說明熔渣具有電解質(zhì)溶液的特性； l 可以測出硅酸鹽熔渣中K、Na、Li、Ca、Fe等陽離子的遷移數(shù)，說明熔渣中的最小擴散單元為離子； l X射線結(jié)構(gòu)分析表明，組成爐渣的簡單氧化物和復(fù)雜化合物的基本單元均為離子； l 統(tǒng)計熱力學(xué)為離子理論的建立提供了理論基礎(chǔ)。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體2、氧化物的分類根據(jù)氧化物對O2- 離子的行為 l 堿性氧化物：能供給氧離子O2-的氧化物如：

18、CaO、MnO、FeO、MgO、Na2O、TiO等，CaO Ca2+ + O2- l 酸性氧化物：能吸收O2-而形成復(fù)合陰離子的氧化物如：SiO2、P2O5、 V2O5等，SiO2 + 2O2- = 4SiO22- l 兩性氧化物：在強酸性渣中可供給O2-而呈堿性，而在強堿性 渣中會吸收O2-形成復(fù)合陰離子而呈酸性的氧化物如： Al2O3、Fe2O3、Cr2O3、ZnO等，Al2O3 2Al3- + 3O2-Al2O3 + O2- = 2AlO2- 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體3、氧化物堿性或酸性強弱的次序l 酸性氧化物的陽離子靜電場強一般大于1.0*10-12m-2，場強越大則氧化物的酸性

19、越強；堿性氧化物的陽離子靜電場強一般小于0.6*10-12m-2，場強越小則氧化物的堿性越強。 l 熔渣中氧化物堿性或酸性強弱的次序（按氧化物的陽離子靜電場強的大?。篊aO、MnO、FeO、MgO、CaF2、Fe2O3、A12O3、TiO2、SiO2、P2O5堿性增強 中性（兩性） 酸性增強 l 對于同一種金屬，通常其高價氧化物顯酸性或兩性，而其低價氧化物顯堿性，如FeO（Fe2+）、Fe2O3（Fe3+）；VO（V2+）、V2O3（V3+）、VO2（V4+）、V2O5（V5+）等。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4、Me-O單鍵強度與氧化物的酸堿性 Me-O鍵的單鍵強度取決于氧化物的離解能

20、（由氧化物晶體離解為氣態(tài)原子所需要的能量）和金屬陽離子的氧配位數(shù)。 單鍵強度越大，氧化物的酸性越強；單鍵強度越小，氧化物堿性越強。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體5、離子理論存在的問題l 不少復(fù)合離子的結(jié)構(gòu)是人為的揣測和假定。如鋁氧離子：AlO2、AlO33、Al2O42鐵氧離子：FeO2、Fe2O42、Fe2O52、FeO33 l 熔渣中同時存在游離的離子、游離氧化物和類似于化合物分子的絡(luò)合物，它們之間同時存在著熱離解平衡和電離平衡。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體三、 分子與離子共存理論考慮了未分解化合物的爐渣離子理論 1、共存理論的主要依據(jù) l SiO2或A12O3的熔體幾乎不導(dǎo)電，Si

21、O2-A12O3熔體的電導(dǎo)非常低，不能將全部爐渣當(dāng)作電解質(zhì)。 l CaO-SiO2、MgO-SiO2、MnO-SiO2、FeO-SiO2等渣系在含SiO2較多的一側(cè)當(dāng)熔化時會出現(xiàn)兩層液體，其中一層成分與SiO2相近，證明SiO2存在于熔渣中。 l 不同渣系固液相同成分熔點的存在，說明熔渣中有分子存在。 l 某些研究結(jié)果否定了CaO-SiO2系爐渣中SiO32-、Si3O96-離子以及復(fù)合分子Ca3Si3O9的存在。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體2、共存理論的基本觀點 l 熔渣由簡單離子（Na+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+，O2-、S2-、F-等）和SiO2、硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽

22、等分子組成。 l簡單離子與分子間進行著動平衡反應(yīng)：l 不論在固態(tài)或液態(tài)下，自由的Me2+和O2-均能保持獨立而不結(jié)合成MeO分子，MeO的活度表示為：l 熔渣內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)服從質(zhì)量作用定律。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.4冶金熔體的物理化學(xué)性質(zhì)熔體的物理性質(zhì)包括熔點、密度等。4.4.1 熔化溫度 冶金熔體在一定的溫度范圍內(nèi)熔化，沒有確定的熔點，冷卻曲線上無平臺。 熔化溫度 冶金熔體由其固態(tài)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時的溫度。 凝固溫度或凝固點 冶金熔體在冷卻時開始析出固相時的溫度。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體常見冶金熔體的熔化溫度范圍 熔化溫度與熔體組成有關(guān)。 例如，在鐵液中非金屬元素

23、C、O、S、P等使能其熔化溫度顯著降低，含1%C的鐵液的熔化溫度比純鐵熔點低90；由Mn、Cr、Ni、Co、Mo等金屬元素引起的鐵液熔化溫度的降低很小。熔點的降低常采用如下公式計算： Tm=T0 - i%i式中Tm、T0分別表示合金熔體、純金屬熔體的熔點；i表示合金元素變化1%對熔體熔點的影響。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4.4.2 密度 密度單位體積的質(zhì)量。 密度影響金屬與熔渣、熔锍與熔渣、金屬與熔鹽的分離，影響金屬的回收率。 金屬或熔锍微粒在熔渣中的沉降斯托克斯公式：V 沉降速度，ms1rM 金屬或锍微粒的半徑，m M, S 金屬和熔渣的密度，kgm3 S 熔渣的粘度，Pasg 重力加速

24、度， 9.80ms2 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體一、常見冶金熔體的密度范圍 熔融的鐵及常見重有色金屬：700011000 kgm-3 輕金屬包括鋁、鎂等，鋁的密度約2700 kgm-3 ，鎂的密度約1550kgm-3 鋁電解質(zhì)：20952111 kgm-3 鎂電解質(zhì)：17001800 kgm-3 熔渣：30004000 kgm-3 熔锍：40005000 kgm-3 生產(chǎn)實踐中，金屬（或熔锍）與熔渣的密度差通常不應(yīng)低于1500 kgm-3。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體二、密度與熔體成分的關(guān)系 1、金屬熔體 熔融金屬的密度與原子量、原子的半徑和配位數(shù)有關(guān)。 金屬熔體的密度與其中溶解元素的

25、種類有關(guān)。溶于鐵液的元素中， 鎢、鉬等能提高熔鐵的密度。 鋁、硅、錳、磷、硫等會使熔鐵的密度降低。 鎳、鈷、鉻等過渡金屬對鐵液密度的影響則很小。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體2、熔 渣密度 缺乏實驗數(shù)據(jù)時，可用固體爐渣的密度代替熔融爐渣的密度。 缺乏固態(tài)爐渣密度資料的實驗數(shù)據(jù)時，可以近似地由純氧化物密度，按加和規(guī)則估算熔渣的密度：MO 渣中MO的密度% MO 渣中MO的質(zhì)量分數(shù) 高溫下的熔渣密度可按經(jīng)驗公式計算。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4-2第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4-6圖4-7第四章第四章 冶金熔體冶金熔體第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4-9第四章第四章 冶金熔體冶金熔體熔體

26、的化學(xué)性質(zhì)熔體的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)涉及到熔體參與化學(xué)反映的能力。金屬熔體主要涉及組元的活度，可參考第一章溶液活度相關(guān)內(nèi)容；冶金爐渣的化學(xué)性質(zhì)涉及的內(nèi)容較多，以下主要討論熔渣的化學(xué)性質(zhì)。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體5.1 熔渣的堿度與酸度 熔渣的堿度或酸度表示爐渣酸堿性的相對強弱 。 熔渣的化學(xué)性質(zhì)主要決定于其中占優(yōu)勢的氧化物所顯示的化學(xué)性質(zhì)。 用熔渣中堿性氧化物與酸性氧化物濃度的相對含量表示熔渣的堿度或酸度。 一、熔渣的堿度 鋼鐵冶金中，習(xí)慣上用堿度表示熔渣的酸堿性。 堿度熔渣中主要堿性氧化物含量與主要酸性氧化物含量（質(zhì)量）之比，用R（B、V）表示。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體堿度有多種表

27、達式： 可在氧化物的質(zhì)量百分數(shù)前引入根據(jù)化學(xué)計量關(guān)系或通過實際觀測得到的系數(shù)。 各種堿度表達式中氧化物的量可用其摩爾數(shù)或摩爾分數(shù)表示。 對于高爐渣，堿度大于1的渣是堿性渣，堿度小于1的渣是酸性渣。 對于煉鋼渣，堿性渣的堿度約為23.5。 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體常見的堿度表達式常見的堿度表達式 第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4-10第四章第四章 冶金熔體冶金熔體4-114-124-13第四章第四章 冶金熔體冶金熔體二、熔渣的酸度二、熔渣的酸度 有色冶金中，習(xí)慣上用酸度（硅酸度）表示熔渣的酸堿性。酸度 熔渣中結(jié)合成酸性氧化物的氧的質(zhì)量與結(jié)合成堿性氧化物的氧的質(zhì)量之比，一般用 r 表示： 一

28、般說來，酸度小于或等于1的渣屬于堿性渣。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體三、熔渣的酸堿性與熔渣結(jié)構(gòu)理論的關(guān)系三、熔渣的酸堿性與熔渣結(jié)構(gòu)理論的關(guān)系 堿性氧化物向渣中提供O2-，酸性氧化物吸收渣中的自由O2-。 堿性氧化物提高渣中O2-的活度，酸性氧化物降低渣中O2-的活度。在離子理論中，用渣中自由O2- 的活度（即aO2-）的大小作為熔渣酸堿性的量度。aO2- 越大，則熔渣的堿度越大；反之，aO2- 越小，則熔渣的酸度越大。熔渣aO2-值的大小不表示該渣氧化性的強弱。 aO2-與熔渣中各種氧化物的數(shù)量及種類有關(guān)，而熔渣的氧化性只與其中能提供氧的組分（如煉鋼渣中的FeO，銅氧化精煉渣中的Cu2O等）的含量有關(guān)。第四章第四章 冶金熔體冶金熔體5.2 熔渣的氧化性熔渣的氧化性一、氧化渣與還原渣一、氧化渣與還原渣熔渣可分為兩種：氧化渣和還原渣。氧化渣能向金屬液輸送氧、使金屬液被氧飽和或使金屬液