【正文】 因是在還原性渣中，碳過剩，此時(shí)，氮以 CN狀溶解。m3,才能保證較好的分離效果 熔渣的物理性質(zhì) 黏度 熔渣黏度的特性 在一定溫度下，黏度決定于移動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的活化能 Eη ， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大的陰離子移動(dòng)時(shí)，需要的黏流活化能 Eη 比陽(yáng)離子大，因此，當(dāng)熔渣的組成改變，凡是能引起陰離子如 SixOyz解體或聚合時(shí)，熔渣的黏度就會(huì)相應(yīng)地降低或提高 3SiO2＋ 3SiO44=2Si3O96 2Si3O96+3O2=3Si2O76 Si2O76+O2=2SiO44 其中二價(jià)金屬氧化物比一價(jià)金屬氧化物的作用較大 (二價(jià)金屬離子帶入的 O2多 ) ?黏度與組成的關(guān)系 熔渣的物理性質(zhì) CaF2在調(diào)整黏度上有顯著的作用，因?yàn)樗氲?F1和 O2同樣，能起到使硅氧絡(luò)離子解體的作用： CaF2與高熔點(diǎn)氧化物 CaO、 Al2O MgO能形成低熔點(diǎn)共晶體，也能降低堿性渣的粘度。其凝固過程的溫度范圍較寬。 ?提高溫度，加入助熔劑， 能降低此渣系的黏度。 熔渣的物理性質(zhì) 表面性質(zhì) 熔渣的表面性質(zhì)包括表面張力、界面張力等。對(duì)于三元系熔渣的表面張力，曾作了大量的測(cè)試工作。m1范圍，與兩相的組成及溫度有關(guān)。 ?影響界面張力的金屬液的元素則可分為 3類 ①不轉(zhuǎn)入渣相中元素，如 C、 W、 Mo、 Ni等對(duì) σ 12基本無影響。 熔渣的物理性質(zhì) 熔渣的乳化性能 ? 熔渣的乳化性： 熔渣以液珠狀分散在鐵液中，形成乳化液的性質(zhì)。 熔渣的物理性質(zhì) 電毛細(xì)現(xiàn)象 ?電毛細(xì)現(xiàn)象： 當(dāng)使金屬液的靜電勢(shì) (E)改變時(shí)，金屬液表面的電荷將發(fā)生變化，從而也引起界面張力變化。 ?金屬液與熔渣的電化學(xué)反應(yīng)： 是帶電質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過熔渣 金屬界面的轉(zhuǎn)移，由兩種質(zhì)點(diǎn)的電極反應(yīng)通過電子的平衡完成的。 因此，影響熔渣乳化的主要因素是熔渣的表面張力及界面張力，兩者的數(shù)值愈小，則 S(＞ 0)就愈大，熔渣就易于在金屬液中乳化。如潤(rùn)濕的金屬 (M)比氧化物 (M’O)中的金屬 (M’)對(duì)氧的親和力小，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度就小，金屬與氧化物之間的潤(rùn)濕就差，而 θ90 176。 熔渣的物理性質(zhì) ②能分配在熔渣與金屬液間的組分，如 FeO、 FeS； Mn0、 CaC2等對(duì) σ 12的降低很大，因?yàn)檫@些組分中的非金屬元素能進(jìn)入金屬液中，使金屬液和熔渣的界面結(jié)構(gòu)趨于相近，降低了表面質(zhì)點(diǎn)力場(chǎng)的不對(duì)稱性。 熔渣 金屬液間的界面張力 ?界面張力 界面張力是指 當(dāng)兩凝聚相 (液 固，液 液 )接觸時(shí)，相界面上兩相質(zhì)點(diǎn)間出現(xiàn)的張力。 ?熔渣表面張力的確定 1） 常采用氣泡最大壓力法測(cè)定。 在硅酸鹽渣系中，參加導(dǎo)電的僅是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子和陰離子，而 SixOyz絡(luò)離子則不參加導(dǎo)電。s， 并隨 FeO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低。 熔渣的物理性質(zhì) 長(zhǎng)渣（穩(wěn)定性渣）：隨溫度下降粘度上升緩慢者稱為“長(zhǎng)渣”。m3。 ?? ?? 34340][2/5][ POPOPO CKKC? 熔渣磷容量的求解 1）定義法：測(cè)定 代入磷容量公式計(jì)算 2）利用熔渣光學(xué)堿度求磷容量： 22,)( 34 OP ppPO 及??????? ? 9 9 9 0lg 34 TC PO（適用于渣成分變化較小的情況） ?熔渣磷容量的應(yīng)用：計(jì)算熔渣 金屬液間磷的分配比 ??? ????? ?343422/5][342/3][1)(POOPPOO CaPfPOaK???PPOMMPPO ???? 34)()( 34 ??2/5][3434][)(OPOPPPO aMMfCPP ????????? 熔渣的化學(xué)性質(zhì) 氮容量 ? 氮容量的定義 氮在熔渣內(nèi)存在的形式，與熔渣的酸堿性有關(guān)： 與硫容量、磷容量定義類似，熔渣氮容量： ?氰容量 的定義：當(dāng)有碳存在時(shí)，氮在渣中以 CN狀溶解 熔渣的化學(xué)性質(zhì) 氰容量 定義為： ? 影響氮的溶解度的因素： a熔渣的酸堿性 b熔渣中含有與氮親和力大的元素，氮有較大的溶解度。 熔渣中 CaO的作用： Fe2O3 的分解壓比煉鋼爐內(nèi)氧分壓大，不穩(wěn)定， CaO具有穩(wěn)定爐渣中的作用。)(2???Si OxC aOxC aOxC aOx例 :CaOSiO2系 (1:1) 熔渣的化學(xué)性質(zhì) 氧化 還原性 ? 氧化渣與還原渣 氧化渣： 能向與之接觸的金屬液供給氧 [O]， 而使其內(nèi)溶解元素發(fā)生氧化的熔渣。O 2離子間的平均電子密度， D=αZ/r3，Z為陽(yáng)離子價(jià)數(shù)， α 為各種陰離子固有參數(shù)，對(duì)氧化物， α＝ 1； r為陽(yáng)、陰離子間距 ?基于氧化物中金屬元素電負(fù)性的光學(xué)堿度計(jì)算 : ?基于 M2+FeO 3RO 2）熔渣的活度曲線圖常是測(cè)定較容易或準(zhǔn)確度高的組分的活度，再利用 GD方程再計(jì)算出其余組分的活度。 ?作為聚集電子相的爐渣組分活度模型的組分活度系數(shù)計(jì)算 : 爐渣中的氧化物和金屬一樣，原子中的電子組成量子力學(xué)體系。 ?正規(guī)離子溶液模型熔渣組分活度系數(shù)的計(jì)算 ①方法： 根據(jù)正規(guī)離子溶液模型可知，陽(yáng)離子的混合熵等于理想溶液的混合熵，而混合熱不為零。 ?完全離子溶液模型熔渣組分活度的計(jì)算 根據(jù) 完全離子溶液模型，體系 ΔH m＝ 0， 而熵增加。O2， 原有的復(fù)合絡(luò)離子變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的絡(luò)離子，例如 2SiO44＝ Si2O67+ O2， Ca2+與之形成離子團(tuán) 3Ca2+ 4價(jià)鈦的陽(yáng)離子在渣中常成 TiO44或 TiO32。 氧化物中離子鍵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)： ])(41ex p [1 2BA ?? ????離子鍵的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 熔渣的結(jié)構(gòu)理論 ②氧化物進(jìn)入熔渣：鍵型與其周圍的陽(yáng)離子的種類有關(guān)。 3)熔渣能被電解，在陰極析出金屬。 熔渣的結(jié)構(gòu)理論 熔渣的結(jié)構(gòu)理論 熔渣中離子存在的實(shí)驗(yàn)根據(jù) 1） X射線衍射結(jié)構(gòu)分析證實(shí)，組成爐渣的氧化物及其他化合物的基本組成單元均是離子，即帶電的原子或原子團(tuán)。 復(fù)雜化合物只有離解或被置換出游離化合物后 ， 才能參與反應(yīng) 。 ?氧化鐵量對(duì)熔渣狀態(tài)變化的影響 FeO能顯著地降低 C2S初晶區(qū)液相面的溫度，有利于 C2S殼層的破壞。 三元渣系的相圖 ? 采用切線規(guī)則確定相界線的性質(zhì) ? 核定無變量點(diǎn) 1 15的性質(zhì) b 三元渣系的相圖 例： C3SC2SC3A三角形內(nèi) (位于△ C2SCC12A7內(nèi)）物系點(diǎn)的結(jié)晶過程 C3S 液相組成 平衡反應(yīng) 固相物質(zhì) O a L = SCaO CaO a 15 L=C3S +CaO CaO＋ C3S 15 L+CaO=C3S+C3A CaO減少 +C3S+C3A出現(xiàn) 15 14 L=C3S+C3A C3S+C3A 14 L+C3S=C2S+C3A C3S減少 +C3A+C2S出現(xiàn) 液相消失 C3S+C2S+C3A 三元渣系的相圖 ? CaOSiO2Al203渣系相圖的應(yīng)用 1）確定各種硅酸鹽材料的配制、選擇燒制和熔化的溫度，了解材料冷卻過程中的變化和性能，從而獲得需要性能的材料。 (4)核定無變量點(diǎn)的性質(zhì)。 (2)三角形劃分法 穩(wěn)定化合物構(gòu)成獨(dú)立分三角形，原物系點(diǎn)位于該分三角形內(nèi)時(shí)，其結(jié)晶過程在相應(yīng)的分三角形內(nèi)完成，而凝固后的相成分由該分三角形的三頂角所表示的組分表示。 鞍心點(diǎn) e3 三元系相圖的基本知識(shí)及基本類型 具有穩(wěn)定三元化合物的相圖 濃度三角形中形成了一個(gè)穩(wěn)定的三元化合物。 等溫截面圖： 在某一溫度下的 等溫平面與立體相圖相截，所得截面在濃度三角面上的投影。 三元系相圖的基本知識(shí)及基本類型 4, 三元立體相圖的平面投影圖 ? 簡(jiǎn)單共晶體的三元立體相圖： 初晶面 :曲面 tAe2’E’e1’、 tBe1’E’e3’、 tCe3’E’e2’ 是固、液兩相平衡共存的液相面，自由度數(shù)為 2(f＝ 3+l2＝ 2)。如圖 4— 14， O點(diǎn)猶如 △ M1M2M3的重心， △ M1M2M3內(nèi)稱為結(jié)線三角形。 三元系相圖的基本知識(shí)及基本類型 (2)濃度三角形的幾何性質(zhì) ①等含量規(guī)則：在濃度三角形中，平行于任一邊的平行線上的諸物系點(diǎn)，所含對(duì)應(yīng)頂角組分的濃度是相同的。 鋼鐵冶金的主要二元渣系相圖 (2)Al2O3— Si02系相圖 一般認(rèn)為 CaOSi02系存在一個(gè)不穩(wěn)定化合物（ A3S2)， 分別存 在一個(gè)共晶反應(yīng)和包晶反應(yīng)： 共晶反應(yīng)： L SiO2 + A3S2 包晶反應(yīng)： L + A2O3 A3S2 鋼鐵冶金的主要二元渣系相圖 (3)CaOA203系相圖 存在三個(gè)穩(wěn)定化合物 C12ACA、 CA2， 可分解為四個(gè)二元系來分析。 ?CaOC2S系： 具有一個(gè)共晶體： L C2S + C 在 1250－ 1900℃ 內(nèi)， C3S穩(wěn)定存在，超出此范圍，發(fā)生共析反應(yīng)： C3S C + C2S 鋼鐵冶金的主要二元渣系相圖 ? C2SCS系： 具有一個(gè)不穩(wěn)定化合物（ C3S2） 的相圖，有共晶反應(yīng)，也有包晶反應(yīng)： 共晶反應(yīng)（ 1455℃ ）： L1 C2S + CS， 包晶反應(yīng)（ 1475℃ ）： L1+ C2S C3S2 鋼鐵冶金的主要二元渣系相圖 ?CSSiO2系： 包含一個(gè)共晶體和兩液相共存的相圖，存在共晶反應(yīng)和偏晶反應(yīng)： 共晶反應(yīng)（ 1436℃ ）： L1 CS + SiO2 偏晶反應(yīng)（ 1700℃ ）： L2 L1 + SiO2 ? 水平線： CS、 SiO2 及 C2S的多晶型轉(zhuǎn)變線。自由度數(shù) :1，平衡相 數(shù) :1 ?水平線 :表示有晶型轉(zhuǎn)變 或化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。 4 冶金爐渣 ? 爐渣及其分類 爐渣是火法冶金中形成的以氧化物為主要成分的多組分熔體，根據(jù)冶煉過程目的的不同，爐渣可分為下列 4類： 1）還原渣： 以礦石或精礦為原料進(jìn)行還原熔煉，未被還原的氧化物和加人的熔劑形成的爐渣， 如高爐渣； 2）精煉渣或氧化渣： 精煉粗金屬，由其中元素氧化形成的氧化物組成的爐渣，如煉鋼渣； 3）富集渣： 將原料中的某有用成分富集于爐渣中，以利于下道工序?qū)⑺厥盏臓t渣，如鈦精礦還原熔煉所得的高鈦渣，吹煉含釩、鈮生鐵得到的釩渣、鈮渣等。自由度數(shù) :1，平衡相 數(shù) :2 ?垂直線 :兩組元生成化合 物。2SiO2(C3S2)。 α’C2S γC 2S時(shí)，體積增大約 10％。 ② 平行線法： 通過等邊三角形內(nèi)任意點(diǎn)作 3根平行于各邊的直線，其在邊上所截線段之長(zhǎng)，分別代表該平行線所對(duì)應(yīng)頂角組分的濃度，而在三邊上所截線段長(zhǎng)度之和等于三角形的邊長(zhǎng)。 三元系相圖的基本知識(shí)及基本類型 應(yīng)用： 可直接通過重心規(guī)則來求得一個(gè)物系或相點(diǎn) O分解為 3個(gè)相點(diǎn)的成分。它與二元包晶反應(yīng)相似，但不同的是卻形成了兩個(gè)固相。也可定義為熔化溫度相等的組成點(diǎn)的連線?？煞纸鉃閮蓚€(gè)簡(jiǎn)單三元共晶體的相圖。 三元系相圖的基本知識(shí)及基本類型 三元渣系的相圖 實(shí)際三元系相圖的分析方法 (1)判斷化合物的穩(wěn)定性 根據(jù)化合物的組成點(diǎn)是否位于其初晶區(qū)內(nèi)，確定該化合物是穩(wěn)定的或不穩(wěn)定的，穩(wěn)定化合物是體系相組成的組分。 三元渣系的相圖 (3)利用切線規(guī)則確定各相界線的性質(zhì)是共晶線或轉(zhuǎn)熔線，分別標(biāo)上溫度下降的箭頭及雙箭頭。相圖中靠近 SiO2組成點(diǎn)頂角的 S102CaO邊，有一個(gè)不大的液相分層區(qū)。 三元渣系的相圖 ?加速石灰塊的溶解的措施： ①降低液渣的熔點(diǎn)和提高熔池的溫度， ②加入添加劑，改變 C2S二相區(qū)的形狀和縮小 C2S區(qū)； ③改變 C2S的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分布狀態(tài)。 它們之間存在著離解的平衡關(guān)系 ， 例如： 2） 熔渣中只有游離化合物才能參與反應(yīng) 。 2）基本質(zhì)點(diǎn)間的化學(xué)鍵是離子鍵，離子間的聯(lián)系是靠離子間的庫(kù)侖力。如電渣重熔精煉及電弧煉鋼。 熔渣的結(jié)構(gòu)理論 4）絡(luò)離子的結(jié)構(gòu)：取決于陽(yáng)離子的半徑 (rM2+)對(duì)氧離子的半徑 (ro2)之比：