《冶金原理》課后習題解答

1、第一章1 冶金原理研究的主要內容包括 、 和。 冶金動力學、 冶金熱力學、冶金溶液。2 金屬熔體指 、 。液態(tài)的金屬、合金。1、 冶金原理是提取冶金的主要基礎科學，它主要是應用 的理論和方法研究提取冶金過程，為解決有關問題、開拓的冶金工藝、推進冶金技術的發(fā)展指明方向。物理化學、技術、新2、 根據(jù)組成熔體的主要成分的不同，一般將冶金熔體分為 、 、 、四種類型。金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔硫。3、 冶金原理按具體的冶金對象分為 冶金原理及 冶金原理。鋼鐵、有色金屬。4、 根據(jù)熔渣在冶煉過程中的作用的不同，熔渣主要分為 、 、 、 四種。在生產實踐中，必須根據(jù)各種冶煉過程的特點，合理地選擇 ， 使之具

2、有符合冶煉要求的物理化學性質。冶煉渣、精煉渣、富集渣、合成渣。熔渣。5、 熔渣是 和的重要產物之一。金屬提煉、精煉過程。6、 熔渣是指主要由各種 熔合而成的熔體。氧化物。7、 的作用在于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。富集渣、8、 的作用是捕集粗金屬中雜質元素的氧化產物，使之與主金屬分離。精煉渣。9、 在造锍熔煉過程中，為了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金屬在渣中的損失，要求熔渣具有較低的 、 和 。粘度、密度、渣-锍界面張力。10、 為了提高有價金屬的回收率、降低冶煉過程的能耗，必須使锍具有合適的 物理化學性質。11、 在生產實踐中， 必須根據(jù)各種

3、冶煉過程的特點， 合理地選擇 ， 使之具有符合冶煉要求的物理化學性質。熔渣成分12、 冶金過程熱力學可以解決的問題有： 1 ）計算給定條件下的；根據(jù)的正負判斷該條件下反應能否自發(fā)地向 進行： 2 ）計算給定條件下的平衡常數(shù)，確定反應進行的 ； 3 ）分析影響反應的和平衡常數(shù)，為進一步提高 指明努力方向。預期方向；限度；轉化率。13、 大多數(shù)有色冶金爐渣和鋼渣的主要氧化物： 、 、 FeO、 CaO、SiO214、 高爐渣和某些有色冶金爐渣的主要氧化物： 、 、 CaO、 Al2O3、SiO215、 熔鹽 鹽的熔融態(tài)液體，通常指 無機鹽的熔融體16、 在高溫冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應介質或反應

4、產物叫 冶金熔體17、1、 應為熔鹽有著與水溶液相似的性質，因此熔鹽電解成為了鋁、鎂、衲、鋰等金屬唯一的 或占主導地位的生產方法。錯2、 對于軟化溫度低的爐渣增加燃料耗量不僅能增大爐料的溶化量， 而且還能進一步提高爐 子的最高溫度。錯3、 熔锍的性質對于有價金屬與雜質的分離、冶煉過程的能耗等都有重要的影響。對4、 冶金熔體 在高溫冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應介質或反應產物。 對5、 金屬熔體不僅是火法冶金過程的主要產品，而且也是冶煉過程中多相反應的直接參加者。如煉鋼中的許多物理過程和化學反應都是在鋼液和爐渣之間進行的。 對6、 常見的熔鹽 由堿金屬或堿土金屬的鹵化物、碳酸鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽等

5、組成。對7、 非金屬熔體包括： 熔渣、熔鹽、熔硫對1、 什么事冶金熔體？它分為幾種類型？2、 什么事富集渣？它與冶煉渣的根本區(qū)別在哪里？3、 為什么熔鹽電解是驢、鎂、鈉、鋰等金屬的唯一的或占主導地位的生產方法？4、 熔渣的副作用？5、 熔鹽的冶金應用？6、 熔劑在精煉中的作用？1、 我們把在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應介質和反應產物（或中間產品）稱為冶金熔體。它分為金屬熔體熔渣 熔鹽 熔銃四種類型。2、 富集渣是冶煉過程中把品味低的礦通過物理化學的方法調高品味的方法， 它是熔煉過程 的產物，它是顏料中的某些有用成分富集于爐渣中，以便在后續(xù)工作將它們回收利用，而冶煉渣是以礦石或精礦為原料，以

6、粗金屬或熔锍為冶煉產物的冶煉過程中生成的，其主要作用在于匯集爐料中的全部脈石、灰分及大部分雜質，從而使其與熔融的主要冶煉 產物分離。3、 鋁、衲、鎂、鋰等金屬都屬于負電性金屬，不能從水溶液中電解沉積出來，熔鹽電解往 往成為唯一的方法。4、 熔渣對爐襯的化學侵蝕和機械沖刷 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5、 在冶金領域， 熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產與精煉 熔鹽電解法廣泛應用于鋁、 鎂、 鈉、 鋰等輕金屬和稀土金屬的電解提取或精煉其它的堿金屬、 堿土金屬， 鈦、 鋁、鋁等高熔點金屬利用熔鹽電解法制取合金或化合物

7、如鋁鋰合金、鉛鈣合金、稀土鋁合金、WC TiB 2等某些氧化物料（如 TiO2、MgO ）的熔鹽氯化，適合處理CaOMg%量高的高鈦渣或金紅石用作某些金屬的熔劑精煉法提純過程中的熔劑，例如， 為了降低粗鎂中的非金屬雜質和某些金屬雜質， 采用由堿金屬和堿土金屬的氯化物、 氟 化物的混合熔劑進行精煉。6、 除去鎂中的某些雜質 在熔融的鎂表面形成一層保護膜，將鎂與空氣隔絕防止其燃燒。第二章1、三院系中的界線有低共熔線和轉熔線兩種。為了區(qū)分這兩種性質的界線，在三元系相圖中規(guī)定了用 _ 箭頭表示低共熔線下降的方向，用_ 箭頭表示轉熔線的溫度下降方向。單、雙。2、渣型的選擇通常取決于熔煉時冶金爐內要求達到

8、的溫度。如果熔煉的溫度較高，渣型的選擇便_一些，反之渣型的選擇范圍要 一些。寬；窄。3、 三元系是十分重要的冶金爐渣體系，該三元系相圖是研究大多數(shù)有色冶金爐渣和堿性煉鋼爐渣性的基本相圖。 Cao-feo-sio2 。4、三元凝聚體系中可能存在的平衡共存的相屬最大為_，最大自由度數(shù)為_。 4 ， 35、在實際應用中，一般才用 和來描述三元系的相平衡。平面投影圖，等溫截面圖。6、 反映了體系在指定溫度下所處的相圖以及體系相態(tài)隨組成的變化。 等溫截面圖7、一般來說，在三元相圖中，對應于每一個都有一個子三角形。無變點8、工業(yè)鋁電解質主要含有、 和，其中 和是熔劑，是煉鋁原料。冰晶石、氟化鋁、氧化鋁，冰

9、晶石、氟化鋁，氧化鋁9、是硫化銅礦造銃熔煉的產物，主要組成為CU2s和FeSo銅銃10 、 三元凝聚體系的自由度數(shù)最多為 ，即體系的平衡狀態(tài)決定于溫度和兩個組元的濃度。 311、要完整地表示三元系的狀態(tài)，必須采用 三維空間圖形12、由濃度三角形中任一頂點向對邊引一射線，則射線上所有各點含三角形其余二頂點所表示的組元的數(shù)量比例 均相等13、用三方棱柱體表示 以濃度三角形為底面，以垂直于濃度三角形平面的縱坐標表示溫度。14、在簡單三元低共熔體系內，液相面和固相面之間所圍的空間是由六個不同的 所構成，而不是一個整體。 結晶空間15、在冷卻析晶過程中，不斷發(fā)生液、固相之間的相變化，液相組成和固相組成也

10、不斷改變，但體系的 是不變的 總組成（即原始熔體的組成M 點）16 、按照直線規(guī)則和杠桿規(guī)則，液相點、固相點和體系點在任何時刻都必須處于 一條直線上。17 、在析晶的不同階段，根據(jù)液相點或固相點的位置可以確定 組成點的位置。另一相18、利用杠桿規(guī)則，可以計算出某一溫度下體系中的 液相量和固相量19、一般來說，在三元相圖中，對應于每一個無變點都有 一個子三角形20、如果原始熔體的組成落在某個子三角形內，則液相必定在其相應的無變點（低共熔點） 結束析晶21、判斷界線上的溫度走向的規(guī)則 連線規(guī)則22 界線上溫度降低的方向用 表示 箭頭23、在濃度三角形的邊線上，箭頭由三角形頂點（化合物組成點）指向轉

11、熔點（如，再由轉熔點指向 低共熔點24、在濃度三角形內部，界線上的箭頭由二元低共熔點指向 或由二元轉熔點指向三元轉熔點，再由三元轉熔點指向三元低共熔點 三元低共熔點25 、 三 元低共熔點是所劃分的獨立三角形中溫度的 最低點26 三元系中有低共熔和兩種不同性質的界線 轉熔27、判定界線性質的一般方法 切線規(guī)則28 、用 表示低共熔線上溫度降低的方向，用 表示轉熔線上溫度降低的方向單箭頭 雙箭頭29、三元相圖中的每一個無變點都對應于一個子三角形，它是由與該無變點液相平衡的連成的 三個晶相組成點30、轉熔點不一定是析晶過程的終點，視是否在對應的子三角形之內而定物系點1 .等溫截面圖：在一定溫度下的

12、等溫截面與立體相圖相截， 所得截面在濃度三角形上的投影。2、結晶區(qū)：在液相面與固相面之間的空間。3、界線：兩個液相面相交得到的空間曲線。4、一致熔融化合物：在熔融時所產生液相的組成與化合物固相的組成完全相同的化合物。5、溫度最高點規(guī)則：讓一界線與其相應的連線相交，所得交點既是該界線的溫度最高點，同時也是該連線上的溫度最低點。6、凝聚體系：不含氣相或氣相可以忽略的體系。7、不一致熔融化合物：如果一個化合物被加熱至某一溫度是發(fā)生分解，形成一個液相和另一個固相， 且二者的組成皆不同不同于化合物固相的組成， 則該化合物為不一致熔融化合物。1、如果三元系中之生成一致熔融化合物，那么久可以將該三元系劃分成

13、若干個獨立的簡單子三元系。對2、不一致熔融化合物是一種不穩(wěn)定的化合物，它既可以是二元化合物，也可以是三元化合物。對3、 C2S、 CS、 C3S2 均為一致熔融化合物。錯4、當電解溫度大于960 時，三氧化二鋁在電解質中的溶解度不大。錯5、從 Fe-S 二元系相圖可知，含硫量增大將導致鐵的熔點降低。對6、在一定的溫度下，隨著含鐵量得增加，將不斷有銅鐵合金相析出；而當含鐵量一定時，隨著溫度的降低，銅鐵合金也會從熔體中析出。對7、相律是多相平衡中最基本的規(guī)律，其一般的規(guī)律為：f=c- 0+2,其中0為組分數(shù)。錯8、重心原理所講重心是濃度三角形的幾何重心。錯9 、在分析三元系相圖過程中， 要注意：

14、界線性質與相應化合物的性質沒有明顯關系。 生成不一致化合物的體系不一定出現(xiàn)轉熔線， 而生成一致熔融化合物的體系中一定之出現(xiàn)低共熔線。錯10 、 在火法冶煉過程中， 渣型的選擇通常取決于冶金爐內要求達到的溫度， 如果熔煉的溫度較高，渣型的選擇范圍可窄一些。錯1、式說明繪制三元系狀態(tài)圖的等溫截面圖的主要步驟。2、濃度三角形的性質有哪些？3、簡述重心原理。4、分析實際三元系相圖的基本步驟有哪些？5、分析復雜三元系中任意熔體M 的冷卻結晶步驟有哪些？1、若繪制該體系在T4 溫度下的等溫截面圖，則步驟如下：首先將圖 a 中除 T4 外的等溫線去掉，找出 T4 溫度下的等溫線與界線的交點 d ，連接交點與

15、界線兩邊的固相組成點構成一個接線三角形，所圍成的區(qū)域為（L+B+O三項區(qū)，扇形區(qū)域AabA、CcdC分別是固相A/B和C的液相平衡共存兩項區(qū)（L+A）、（L+B）、（L+C）區(qū)域abcdea顯然是一個單一液相區(qū)，最 后去掉所有的界線，并在每個區(qū)域內標出所存在的物相，這樣就得到了等溫截面圖。2. 濃度三角形的性質有等含量規(guī)則、等比例規(guī)則、背向規(guī)則、直線規(guī)則、交叉位規(guī)則、共軛位規(guī)則和重心原理。3、在濃度三角形ABC 中，當由物系M 、 N 和 Q 構成一新物系 P 時，則物系 P 的組成點必定落在三角形MNQ 的重心位置上，這就是重心原理。4、 1 ）判斷化合物的性質；2）劃分三角形3）確定界線的

16、性質4）判斷無變點的性質5、 1 ）根據(jù)給點熔體 M 的組成，在濃度三角形中找出 M 點的位置；2 ）由 M 點所在的等溫線，確定熔體M 開始結晶的溫度；3 ）根據(jù)M 點所在的初晶面，確定開始析出的晶體組成；4 ）根據(jù)M 點所在的子三角形，確定冷卻結晶的終點以及潔凈中遼的固相組成。6 圖為生成一個三元化合物的三元相圖，(1)判斷三元化合物 N的性質(2)標出界線的溫度降低方向指出無變點K、L、M的性質，寫出它們的平衡反應；(4)分析熔體1、2的冷卻過程解：(1)因N點不在(N)初晶面內，故三元化合物為不一致熔融化合物(2)見圖A，B(3) L點位于相應的子三角形CNB之內，因此是低共熔點，L-

17、C+N+B M點位于相應的子三角形ACN內，因此是低共熔點，L- A+C+N(4)熔體 1,液相：1 一(L - N,f=2)g 一 (t -C+N,f=1)L(L 一 C+N+B),固相：NR (N+C)d 一 (A+N+C)1熔體 2,液相:2 一 (L+B,f=2 )C - (L-A+B,f=1)k(L+A - V+B,f=0) 一 (L 一 N+B,f=1)L(L-C+N+B)試說明繪制三元系狀態(tài)圖的等溫截面的主要步驟？答：1將平面投影圖中給定溫度以外的等溫線，溫度高于給定溫度的部分界限(fe1)去掉。2將界限與給定溫度下的等溫線的交叉點( f)與該界限對應的二組元的組成的連接， 形成

18、結線三角形BfC.3去掉余下的界限(Ef,Ee2,Ee3)4在?夜-固相區(qū)畫出一系列結線5標出各相區(qū)的平衡物相6用邊界規(guī)則檢查所繪制的等溫面圖在進行三元系中某一熔體的冷卻過程分析時，有哪些基本規(guī)律？答：1背向規(guī)則2 杠桿規(guī)則3直線規(guī)則4連線規(guī)則5三角形規(guī)則 6 重心規(guī)則7切線規(guī)則8共軻規(guī)則等分析熔體冷卻過程時a:液相點總是沿著溫度下降的方向移動的，液相點，原始點與固相點始終在一條直線上，且原始物系點必定在固相點與液相點之間，他們之間的質量關系符合杠桿原理。b：結晶終了時，液相點與固相點的變化路徑首位相連，合為一條折線。C：在包括三元轉熔反應的冷卻結晶過程中，如果被回吸組分在析晶過程中消耗完，則

19、剩余的液相發(fā)生穿越所生成組元初晶區(qū)的現(xiàn)象。8試根據(jù)氧化鈣-二氧化硅-三氧化二鋁系相圖說明組成為(WB/%)氧化鈣40.53二氧化硅32.94三氧化二鋁17.23氧化鎂2,55的熔渣冷卻過程中液相及固相成分的變化。解：爐渣的匯w=93.25%,需將其重新?lián)Q算，使三組分 （MgO計入CaO組分之內）之和為100%因此 !>cao=46.20%,匯 sio2=35.32%, !>203=18.48%,因此，爐渣的組成點位于 ACS-CAS-C3s2 內的。點當組成點為0的此渣冷卻到此渣系所在的等溫線所示的溫度時，開始析出GAS相，溫度下降時不斷析出 GAS相，液相沿O-0-P-E變化，在

20、0P段析出二元共晶 QS2-C2AS,在P點 進行轉熔反應L+ C3S2= C2AS+CS沿PZ線段析出二元共晶體 CS- CzAS,在E點析出三元共晶 體CS- C3s2- C 2AS.而固相成分沿 QAS-a-b-c-o 變化 7如何判斷無變點的性質？它與化合物的性質和界限的性質有何關聯(lián)？如果某三元系中只 生成了一致熔融化合物，該體系中有可能出現(xiàn)轉熔點嗎？答： 在濃度三角形中， 一致熔融化合物的組成點落在自己的初晶面之內， 不一致熔融化合物的組成點都落在自己的初晶面之外。根據(jù)無變點與其相對應子三角形的相對位置關系來確定該無變點的性質，即是低共熔點還是轉熔點。無變點的性質與相應化合物的性質和

21、界限的性質沒有必然聯(lián)系，如果某三元系中只生產了一致熔融化合物，該體系中有可能出現(xiàn)轉熔點。第三章1、一般來說，在發(fā)生相變時物質的各種性質都會發(fā)生變化，相變過程的熱效應可視為原子間結合力變化的標志。對2、液體的性質和結構究竟更接近于固態(tài)還是更接近于氣態(tài)，主要取決于液體的結構特點。錯3、液態(tài)金屬與固態(tài)金屬的原子間結合力差別很小。對4、液態(tài)金屬與熔鹽的結構相同，均為進程有序，遠程無序。對4、熔渣從金屬液中吸收有害雜質硫及磷的能力決定于渣中存在的自由CaO。對5、溫度對不同種類的熔體的電導率的影響相同。錯6.結構起伏的尺寸大小與溫度有關，溫度越高，結構起伏的尺寸越大。錯7、陰離子與陽離子間的庫倫作用力是

22、決定溶液熱力學和結構性質的主要因素。對8、大多數(shù)金屬熔化后電阻減小，并且隨溫度升高而減小。錯9、金屬在液態(tài)和固態(tài)下原子的分布答題相同，原子間結合力相近。對10、熔鹽熔化時的體積增加是自由體積的增加。錯11、 一般認為空穴是在作為諧振子的球狀的陰陽離子間形成的， 空穴體積相當于熔融時體積 膨脹量，空穴的分布是均勻的。對12、 金屬原子與氧原子的電負性相差越大， 離子鍵分數(shù)越大， 氧化物離解為簡單離子的趨勢也越大。對13、氧化物離解為簡單離子的趨勢取決于氧化物中陽離子與氧離子的作用力。對14、一般來說，場強越大則氧化物的酸性越強；場強越小則氧化物的堿性越小。錯單鍵強度越大，氧化物的酸性越強；反之，

23、單鍵強度越小，氧化物堿性越強。對15、對于同一種金屬，通常其高價氧化物顯示酸性或兩性，低價氧化物表現(xiàn)為堿性。對16、隨著溫度升高，低聚物濃度降低。錯17、溫度對不同種類的熔體的電導率的影響相同。錯18、冶金熔體的結構主要取決于質點間的交互作用能。對19、 冶金熔體的結構：指冶金熔體中各種質點的排列狀態(tài)。對20、 熔體結構主要取決于質點間的交互作用能。對冶金熔體的物理化學性質與其結構密切相關。對21、 相對于固態(tài)和氣態(tài)，人們對液態(tài)結構，尤其是冶金熔體結構的認識還很不夠對22、 不同的冶金熔體具有明顯不同的結構和性質對1、 典型的晶體結構有三種： 、 和 。面心立方、體心立方、密堆立方2、 根據(jù)氧

24、化物對氧離子的行為，可以將它們分為 、 和 酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物。3、 電荷小、半徑大、活動性較大的陽離子，爭奪氧的能力很弱，這種陽離子稱為 。便網離子4、 通常熔渣的熱力學模型有 、 、和 。分子理論模型、聚合物模型、理想離子溶液模型5、 馬森模型可分為和兩種。直鏈模型、支鏈模型6、 熔體結構主要取決于質點間的 交互作用能7、 金熔體的物理化學性質與其 密切相關結構8、 通常情況下，冶金熔體的結構和性質更接近于其 固態(tài)9、 在熔點附近液態(tài)金屬和固態(tài)金屬具有相同的 和 結合鍵 近似的原子間結合力10、 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 （結點） 附近振動

25、，只有少數(shù)原子從位以跳躍方式移動一平衡位向另一平衡位11、 金屬熔體在過熱度不高的溫度下具有 的結構準晶態(tài)12、 熔體中接近中心原子處原子基本上呈 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 的 有序 無序13、 熔渣的氧化能力決定于其中未與 SiO2 或其他酸性氧化物結合的 的濃度自由 FeO14、 熔渣從金屬液中吸收有害雜質S 及 P 的能力決定于渣中存在的 自由CaO；陽離子的靜電場強。zc/d21.0 10 12m 2 ，場強越大則氧化物的酸性0.6 10 12m 2，場強越小則氧化物的堿性 ，而其低價氧化物顯_，出現(xiàn)了有序態(tài)的離子團。微觀不均勻15、 只有在

26、的情況下，熔渣才能被視為理想溶液稀溶液16、 可用 表示陽陰離子間的作用力17、 酸性氧化物的陽離子靜電場強一般大于 越強18、 堿性氧化物的陽離子靜電場強一般小于 越強。19、 對于同一種金屬，通常其高價氧化物顯酸性或兩性堿性，20、 渣中陽離子及陰離子的分布顯示1、冶金熔體的結構：是指冶金熔體中各種質點的排列狀態(tài)。2、成網離子：電荷大、半徑小、電離勢大的陽離子，爭奪氧的能力強。1、熔體的聚合程度是如何表示的，它與熔體的結構有何關系？2、簡述捷母金理想離子溶液模型的要點。3、簡述弗魯?shù)码x子溶液模型的要點。1、熔體的聚合程度通常是用平衡常數(shù)表述的，平衡常數(shù)越大，其聚合程度越高，平衡常數(shù)越小，其

27、聚合程度越低。2、 1 ）熔渣完全由離子組成，包括簡單陽離子、簡單陰離子和復雜陰離子；2）熔渣中陽離子與陽離子、陰離子與陰離子的混合分別為理想混合。3、 1 ）熔渣完全由離子組成，包括簡單陽離子、簡單陰離子和復雜陰離子。2)陽離子與陽離子、陰離子與陰離子的混合分別為理想混合。試分析Ba-O,Al-O鍵的性質？解：要判斷鍵的性質，首先計標其離子鍵分數(shù)離子鍵分數(shù)=1-exp-1/4(x A-x o)2 x a和X0分別表示金屬(或準金屬)原子積和原子的電負性由教材 P60求 3-2 知 x 0=3.44 x Ba=0.98 x ai=1.61對于Ba-O而言離子鍵分數(shù)=1-exp-1/4(0.98

28、-3.44)2=1-exp(-1.626)=0.803對于Al-O而言離子鍵分數(shù)=1-exp-1/4(1.61-3.44)2=1-exp(-0.837)=0.567某礦渣成分(w/%) FeO 13.3,MnO 5.1,CaO 38.2,MgO 14.7,SiO2 28.1 , P2Q O.6.分別用捷姆金和弗魯?shù)吕硐腚x子溶液模型計算渣中FeO的活度解：1捷姆金理想溶液模型：假定熔渣中存在 Fe2+、Mn+> Cu2+、M/、C2-、SiO4-、PQ3-、氧化物FeOMnOCaOMnOSiO2P2Qwb/%13.35.138.214.728.10.6物質的量0.1860.0720.682

29、0.3680.4080.004溶液中堿性氧化物按下列反應離解為相應的金屬陽離子和氧陰離子FeO=Fe2+C2- MnO=Mn+C2- CaO=Ca2+C2- MgO=Mg2+C2-因此，個金屬陽離子的物質的量分別為：n(Fe2+)=n(FeO)=0.185 mol n(Mn2+)=n(MnO)=0.072 moln(Ca2+)=n(CaO)=0.682moln(Mg 2+)=n(MgO)=0.368 molEni+= nFe2+ nMn2+ nCa2+ nMg2+=1.037 mol復合陰離子的生成反應為：SiO2+Q2-=SiO44-P2Q+3O2-=2 PO43-故 n(SiO 44-)=

30、n(SiO 2)=0.468 mol n(PO43-)=2n(P 2Q)=0.008 mol熔渣中O2-的物質的量為堿性氧化物離解出的O2-的物質的量之和減去復和陰離子生成消耗的O2-的物質的量n=(O 2-)= n(FeO)+ n(MnO)+ n(CaO)+ n(MgO)- 2n(SiO2)-3 n(P 2Q+)=0.359 molEni-= n(SiO 44-)+n(PO43-)+n(O2-)=0.835 molX(Fe 2+)=n(Fe 2+)/ 匯ni+=0.142X(O2-)= n(O 2-)/ Eni-=0.428因此，爐渣在 FeO的濃度為 a (FeO) =x(Fe2+)*x(

31、O 2-)=0.142*0.428=0.0162弗魯?shù)吕硐肴芤耗Ｐ偷碾x子摩爾分數(shù)表達式為：xi v+=Viniv+/ E Viniv+ x jv- =vnj v-/ Evjnj v-式中Vi、Vj分別為第i種陽離子和第j種陰離子的電荷數(shù)X(Fe2+)=2 n(Fe 2+)/2 n(Fe 2+)+2 n(Mn 2+)+ n(Ca 2+)+ n(Mg 2+)=2*0.185/(2*1.307)=0.142X(O2- )=2 n(O 2-)/2 n(O 2-)+4 n(SiO 44- )+3 n(PO 43-)=2*0.359/(2*0.359+4*0.468+3*0.008)=0.275因此，爐渣

32、中 FeO 的活度為：x(FeO)= x(Fe 2+)*x(O 2-)=0.142*0.275=0.039為什么同一種金屬的低價氧化物呈堿性，而高價氧化物呈酸性？、答：對于氧化物，陽離子C2-'Za=a,r a=1.4*10-10m,均為確定值，因而可用Za/d2表示陽離子與陽離子間的作用力，稱為陽離子的靜電場，即Za/d2= Za/(r c+ra)2顯然，陽離子的電荷數(shù)大，半徑越小，其靜電場強越大，隨著陽離子靜電場強的增大，陽離子與氧離子作用時的氧化能力增強，使得Me-O鍵的共價鍵成分增長，因此氧化物離解為簡單離子的趨勢減小，而有利于復合粒子的形成。金屬的焙燒嫡和融化熱遠小于其蒸發(fā)嫡

33、和蒸發(fā)熱，這說明液態(tài)金屬在什么方面跟接近于固態(tài)金屬，為什么？答：應為金屬在其熱度不高的溫度下具有準晶態(tài)的結構，即熔體中接近中興原子處原子基本上呈有序分布，與晶體中相同，而在稍遠處原子的分布則是無序的。試比較液態(tài)金屬與固態(tài)金屬及液態(tài)金屬與熔巖結構的異同點答：相同點小同點液態(tài)金屬相同的結合鍵近呈有序性，遠呈無序性固態(tài)金屬近似的原子間結合力，原子的 熱運動大致相同遠呈后序性相同點小同點液態(tài)金屬近呈有序性，遠呈無序性熔巖由至少兩種陰陽離子組成的 體積必須保持電中性那樣的 結構熔巖熔化時體積增大，但離子間的距離反而減小，為什么？答：因為熔巖熔化時的體積增加不是自由體積的增大，而是熔巖熔化時有空穴生成。熔

34、體的聚合程度是如何表示的？它與熔體結構有何關系？答：采用多個四次配位陽離子所擁有的非橋氧數(shù)目來描述熔體的聚合程度，一般用符號NBO/T來表示。四次配位陽離子通常是 Si4+離子。熔體的 NBO/T值與其O/Si有關，O/Si較 小，其NBO/T值也越小，說明熔體中非氧橋越少，因此，熔體的混合度越高；反之，O/Si越大，NBO/T值也越大，熔體的聚合程度越低。NBO/T=2n(O2-)-4n(Si 4+)/n(Si 4+)第四章1、金屬熔體的密度與其中溶解元素的種類有關，當幾種物理化學性質相近的金屬形成金屬 熔體時，其密度具有加和性，即 。2、黏度由平緩增大到急劇增大的轉變溫度常稱為 溫度。熔化

35、性3、在一定范圍內，導電性越好，極間距離可以越大，電流效率就。越高4、熔渣的導電率隨溫度的增加而。增大5、當金屬熔體與沉渣接觸時，若二者間的 太大， 則金屬易分散于沉渣中， 造成有價金屬的損失。界面張力6、隨著溫度升高，表面張力 。減小7、 等元素是鐵液的表面活性物質。 N、 O 、 S8、陽離子半徑越大，表面張力越。大10、電解質對碳素材料的潤濕性能與電解質的組成、 和 有關。添加劑、溫度11、液體與固體材料間的界面張力越小，接觸角也 ，液體對固體的潤濕性.。越小、越好12、 當 時， 液體對固體的潤濕性好； 當 時， 液體對固體的潤濕性差； 當 時，固體被液體完全潤濕；當 時，固體完全不被

36、液體潤濕。13、在銅、鎳硫化礦的造锍熔煉過程中，共存的兩個熔體為 和 。熔锍、熔渣14、 冶金熔體由其固態(tài)物質完全轉變成均勻的液態(tài)時的溫度叫 熔化溫度15、冶金熔體在冷卻時開始析出固相時的溫度叫 凝固溫度或凝固點16、高硅渣和高鈣渣兩種渣型都能氧化鎂和磁性氧化鐵的有害作用 抑制17、高鈣渣的熔化溫度比高硅渣 低18、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19 熔融金屬的密度與原子量、原子的半徑和有關 配位數(shù)20、在層流流體中，流體是由無數(shù)互相 的流體層組成的 平行21、粘度的意義是在單位速度梯度下，作用于平行的液層間單位面積上的 摩擦力22、升高溫度有利于克服熔

37、體中質點流動的能礙 粘流活化能。23、對于大多數(shù)冶金熔體，粘度與溫度的關系均遵守關系式 指數(shù)24、溫度降低時，酸性渣中質點活動能力逐漸變差，粘度平緩 上升25、熔锍的粘度遠 熔渣的粘度，與熔融金屬和熔鹽比較接近小于26、熔渣的電導率差別很大，取決于其中氧化物的 結構27、熔渣的電導率隨著的增加而增大堿度28、熔锍的電導率遠 熔鹽和熔渣的電導率，但明顯金屬熔體的電導率。高于、低于29、 對于一定組成的熔鹽或熔渣， 降低粘度有利于離子的運動， 從而使電導率 增大30、溶液中的組分在濃度梯度的作用下由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的流動叫 擴散31、在存在著濃度梯度的擴散過程中，擴散系數(shù)稱為 互擴散系數(shù)32、溫

38、度升高，擴散系數(shù) 增大33、熔體中組元的擴散系數(shù)隨著熔體粘度的增高而 減小34 隨著溫度升高，表面張力 減小35、表面活性物質在純粹狀態(tài)時的表面張力 很小1、冶金熔體的熔化溫度：是指由其固態(tài)物質完全轉變成均勻的液態(tài)時的溫度。2、表面活性物質：能導致熔劑表面張力劇烈降低的物質。1、冶金熔體的熔化溫度與其組成無關。錯2、熔渣的熔化性溫度決定了冶煉時所采用的溫度制度。對3、熔體的溫度隨著溫度的升高而減小。對4、金屬熔體的密度與其中溶解元素的種類及濃度無關。錯5、在熔鹽電解過程中，在一定的電流密度和溫度下，極間距離起決于電解質的導電率。對6、酸性氧化物濃度的增加將導致熔渣的電導率下降。對7、電導率越大

39、，熔體的導電性越大。對8、熔體中組分的擴散系數(shù)與溫度、熔體組成及黏度無關。錯9、質點之間鍵的強度越大，液體的表面張力也越大。對10、當溫度升高到臨界溫度時，汽-液相界面消失，液體的表面張力為零。對11、同種金屬鹵化物的表面張力從大到小的順序是：澳化物氯化物 >氟化物。錯12、溫度對不同種類的熔體的導電率的影響相同。錯13、潤濕性好，容易發(fā)生陽極效應。錯14、熔渣-金屬液間的界面張力與熔渣及金屬渣的組成和溫度有關。對1、什么是熔化溫度？什么是熔渣的熔化性溫度？1、熔化溫度是指由其固態(tài)物質完全轉變成均勻的液態(tài)時的溫度。熔渣的熔化性溫度是指黏 度由平緩增大到急劇增大的轉變溫度。試利用熔渣的等粘

40、度曲線圖(p19,4-2 )估計組成為(w>% CaO38.0,SiO 2 38.39 , Al 2Q16.0,MgO2.83,的高爐渣在1500度時的粘度，如果將溫度提高至1900度，此熔渣的粘度降低到多大？解：爐渣總組成 w (B) =95.22,需重新?lián)Q標，使組分之和為100%有：匯 w(CaO)= w(CaO)+w(MgO)=(38.0+2.83)/95.22%=42.88%W(SiO2)=40.23% w(Al20)=16.8%查 4-12 得 1500 度時 r =0.7Pa.S將溫度提升到 1900 度，查 4-12 得刀=0.1+0.05*0.3/0.4=0.138Pa.

41、S試利用加和性規(guī)則計標1400度時，組成為(wB%: CaO 35,SiO2 50,Al2O3 15表面張力，并與由等表面張力曲線圖所得結果(p97圖4-23 )進行比較解：首先計標組成的摩爾數(shù)(以 100g爐渣計)n(CaO)=35/56=0.625moln(SiO 2)=50/(28.1+16*2)=0.832moln(Al 2Q)=15/(2*27+3*16)=0.147molx(CaO)=0.625/(0.75+0.832+0.147)=0.390x(SiO 2)=0.832/(0.75+0.832+0.147)=0.518x(Al 20)=0.147/(0.75+0.832+0.14

42、7)=0.092根據(jù)加和性規(guī)則8 =Exi* 8 i6 (CaO)=0.52N/M6 (SiO 2)=0.40N/M6 (Al 2O3)=0.72N/M6 =0.39*0.52+0.518*0.40+0.092=0.467 N/M利用內插法查(p97 4-23 )得8=0.42(1600 度)比較得知，1400度時黏度高于1600時。試計標800c鋁夜、1200 c銅液和1650c的鐵液的黏度，有關數(shù)據(jù)見下表。金屬熔點/ cri /mpa.sAq/mpa.s_-1Eq/kj.molAl6601.180.149216.5Cu10484.500.300930.6Fe15364.950.369941

43、.4解：根據(jù)阿羅尼烏斯表達式=Aqexp(En/RT)有y Ai,800 =0.1492exp(16.5/9.314*1073)=0.1495 (Pa.s)Y Ca.1200Y Fe.1650=0.3009exp(30.6/8.314*1473)=0.3041 (Pa.s)=0.3699exp(41.4/8.314*1923)=0.3789 (Pa.s)t/ C13001350140014501500ri /pa.s1.631.341.090.910.75實驗測得組成為(VB% CaO42.5、sio 242.5、MgO96 Al 205.5的熔渣在不同溫度下的黏度 如下表，試求出黏度與溫度的

44、指數(shù)方程及黏流活化能。解；黏度與溫度及黏流活化能的關系為ri = Aqexp(En/RT)Ln ri = En/RT+LnAq現(xiàn)計標各溫度的Lnt及(1/T) *104,如下表，以計標的 Lnt- (1/T) *104作圖，得圖,t/ C13001350140014501500T/k157316231673172317731/T6.35*10 -46.16*10 -45.977*10 -45.804*10 -45.64*10 -4En/R *1/T7.9387.77.4717.2557.05Ln r)0.4890.2930.086-0.094-0.288LnAq-7.449-7.407-7.3

45、84-7.349-7.388Aq -45.82*10一一 一 一 -46.070*10 _ -46.204*10 -46.432*10 _ -46.503*10-4En=( Ln »-Ln 刀 2)/(T 1-1-T2-1)*10 -4=8.314* (0.41+0.09 ) /(6.2-5.8)*104=103925 J.molA =(5.82+6.07+6.204+6.432+6.503)/5* 10 =6.206*10 -3故黏度與溫度的指數(shù)方程為Y =6.204*10 -3exp(103925/T)黏流活化能為103925 J.mol采用線性回歸Lnr = En/R *1/T

46、+Ln A .Y=A + Bx(Y= Ln 刀，A= LnA JA=-6.426 B=10897.9因為B = En/REn=8.314*B=90605 J.molA= LnA. A*=1.624*10采用指數(shù)回歸Y=A*eBxLny=LnA+Bx A=A 刀 B=Ea/R X=1/TK/C13001350140014501500T/K15371623167317231773_4(1/T)*106.3576.1615.9775.8045.640刀1.631.341.090.910.75R=0.997 A=1.6913*10 -3 B=10820.832因為 B=Er /R E 刀=B*8.31

47、4=89964J/mol 所以，指數(shù)方程為：r =1.6913*10 -3Exp(89964/T)高爐低鈦渣的成分(wb/%) :TiO 2 2.0,CaO 46.11 , SiO2 35.73,MgO 3.99,Al2Q 9.99.用毛細法則測得渣中硫的擴散系數(shù)如下表，試求硫的擴散系數(shù)與溫度的關系式及擴散活化能t/ C13501400145015501550D/nm2*s-11.962.423.404.696.35解：擴散系數(shù)與溫度的關系D=A exp(-E . /RT)兩邊取對數(shù)有LnD=LnA - E "RTLgD=LgA/2.303-E d/(2.303*R*T)LgD=A+

48、B/T(A= LgAD B=-E d/(2.303*R)已題目所給表格中的數(shù)據(jù)計標LgD對(1/T) *104作圖，可求得上式，作圖數(shù)據(jù)如下表， (Lg”及(1/T) *104)的數(shù)據(jù)。t/ C13501400145015001550T/k16231673172317731823,_ 、一 4(1/T) *106.165.985.805.645.49D/nm2*s -11.692.423.404.696.35Lgk-8.77-8.62-8.47-8.33-8.02用線性回歸有Y=a+bxb=- E d/(2.303*R)x=1/Tr=0.99993這里 y= Lgk a= LgA d有 a=-

49、3.53b=-8508.06擴散系數(shù)與溫度的關系LgD=-3.53-8508.06/T=-8508.06/T-3.53EA=b*(-2.303R)=-8506.06*2.303*8.314=162905.03(J/mol) 根據(jù)CaO-Al2Q-SiO2系熔渣的等黏度曲線（圖4-12 ）,分別討論堿度為 0.2和1時，增大Al 2O3 含量對熔渣黏度的影響，并解釋其原因。解：當堿度為0.2時，即CaO/SQ=0.2時，此時等黏度曲線幾乎與S0-A1 2Q邊平行，增大A12O含量對熔渣黏度幾乎沒有影響。當CaO/SiO2=1時.增大A12O3含量熔渣黏度減小，主要原因是，低堿度情況下Al3+可以

50、取代硅氧陰離子中的si 4+M形成硅鋁氧陰離子，即Al 203呈堿性。在堿度為1時，增加熔渣中Al 203含量，熔渣的溶化性溫度增加，粘度增加。1、什么是熔化溫度？什么是熔渣的熔化性溫度？解： 熔化溫度是指由其固態(tài)物質完全轉變成均勻的液態(tài)時的溫度。 熔渣的熔化性溫度是指黏度由平緩增大到急劇增大的轉變溫度。何為表面活性物質，哪些元素是鐵液的表面活性物質？解： 能劇烈地降低溶劑表面張力的物質叫表面活性物質， 表面活性物質在純粹狀態(tài)時表面張力很小，O、 S、 N 是鐵液的表面活性物質。實驗發(fā)現(xiàn)某煉鉛廠的鼓風爐爐渣中存在大量的細顆粒鉛珠， 造成鉛的損失， 你認為什么原因引起的，因采取何措施降低鉛的損失

51、？解 ; 當金屬熔體與熔渣接觸時，若兩者的界面張力太小，則金屬易分散于熔渣中，造成有價金屬的損失， 只有當兩者的界面張力足夠大時， 分散在熔渣中的金屬微滴才會聚集長大， 并沉降下來，從而與熔渣分離。造成該廠鉛損失的原因是因為鼓風爐爐渣與鉛熔體兩者界面張力太小， 采取的措施為調整爐渣的組成。第五章1、在高爐冶煉及煉鋼生產中，高堿度渣有利于金屬液中硫和磷的脫除。對2、一般來說，酸度小于或等于1 的渣屬于堿性渣。對3、熔渣中三氧化二鐵的含量越低，熔渣的氧化性越強。錯4、隨著熔渣氧勢和堿度的提高以及溫度的降低，熔渣的氧化性降低。錯5、熔渣的氧化性只與其中能提供氧的組分的含量有關。對6、隨著CaO 含量

52、的增大，硫容迅速增大。對7、氧化渣能很好地阻隔爐氣中的氮與金屬液的作用。對1、熔渣的堿度：是指熔渣中主要堿性氧化物含量與主要酸性氧化物含量之比。30、 熔渣的酸度： 熔渣中所有酸性氧化物的氧的質量之和與所有堿性氧化物的氧的質量之和。3、氧化渣：是指能向與之接觸的金屬液供給氧，使其中的雜質元素氧化的熔渣。4、還原渣：能從金屬液中吸收氧、使金屬液發(fā)生脫氧過程的熔渣1、熔渣的氧勢是熔渣氧化能力的標志，其值越大，熔渣的氧化能力 。越強2、一般來說，隨著溫度的升高，硫容 。增大31、 熔渣的堿度或酸度表示爐渣酸堿性的 相對強弱 。4、熔渣的化學性質主要決定于其中占優(yōu)勢的氧化物所顯示的 化學性質。5、用熔

53、渣中堿性氧化物與酸性氧化物濃度的 表示熔渣的堿度或酸度 相對含量6、對于高爐渣，堿度大于1 的渣是 ，堿度小于1 的渣是 堿性渣 酸性渣7、對于煉鋼渣，堿性渣的堿度約為 23.5。8、有色冶金中，習慣上用 表示熔渣的酸堿性酸度(硅酸度)9、在離子理論中，用渣中自由 O2 的活度的大小作為熔渣酸堿性的 。 活度越大，則熔渣的堿度越大；反之，活度越小，則熔渣的酸度越大。 量度10、熔渣可分為兩種： 和 氧化渣、還原渣11、熔渣的供氧能力或吸收氧的能力取決于熔渣中與金屬液中 的相對大小氧勢12、當熔渣中的氧勢大于金屬液中的氧勢時，此爐渣為 氧化性渣13、當熔渣中的氧勢小于金屬液中的氧勢時，此爐渣為 還原性渣14、熔渣的氧化性用渣中 的含量進行表征 能提供氧的組分15、鋼鐵冶金中，用渣中 的含量來表示熔渣的氧化性 氧化亞鐵( FeO )16、離子溶液模型的作用是計算熔渣組元 活度17、經典熱力學模型 假定硅酸鹽熔渣中的各種 之