【正文】 中不出現(xiàn)SiO2各晶型的亞種變化。2SiO2(A3S2)，稱(chēng)為 莫來(lái)石 。 ? 另外此二元系中還存在一些高價(jià)鐵的氧化物，如 Fe2O3或 Fe3O4。 ? 三棱柱各個(gè)側(cè)面分別是具有共晶點(diǎn) e e e3的二元系相圖。而三根垂線(xiàn)總和之長(zhǎng)等于三角形的高。同樣作 M2O、M3O線(xiàn)，分別與對(duì)邊交于 a、 c點(diǎn)。 ? 等溫面 f3，又低于等溫面 t2，它不僅與 3個(gè)液相面相交，而且也與 3根二元共晶線(xiàn)相交，交線(xiàn)與相應(yīng)的頂角構(gòu)成 二相區(qū)，用結(jié)線(xiàn)表出 ；等溫面與二元共晶線(xiàn)的交點(diǎn)和其兩旁相鄰的兩頂角 (固相組分 )構(gòu)成 三相區(qū) (L＋ A＋ C， L＋ A＋ B， L＋ B＋ C)，用三角形表示 ；等溫線(xiàn)圍成區(qū)則是剩余的 液相區(qū) ；其內(nèi)有部分 二元共晶線(xiàn) 及 三元共晶點(diǎn)的投影 ，它們出現(xiàn)在 t3溫度以下。 66 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有一個(gè)穩(wěn)定的二元化合物的相圖 A+AmBn L A+L B+L 二元相圖－具有穩(wěn)定化合物 AmBn+B B AmBn （ AmBn+L） 67 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有一個(gè)穩(wěn)定的二元化合物的相圖 ? 2） 相圖分析 ? 有一種二元穩(wěn)定化合物的相圖可 分成兩個(gè)簡(jiǎn)單三元共晶系。 在此線(xiàn)上是兩固相與液相平衡共存 ，自由度數(shù)為 1。3液相線(xiàn)分別擴(kuò)展為 D及 B組分的液相面 p39。 A B C p P A2B E A B C A2B e1 e2 e3 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 80 6） 緩冷分析 A B C p P A2B E A B C A2B e1 e2 e3 L→C L→A ＋ C L＋ A→C ＋ A2B 最終產(chǎn)物： 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 81 6） 緩冷分析 A B C p P A2B E A B C A2B e1 e2 e3 最終產(chǎn)物： L→C L→A ＋ C L＋ A→C ＋ A2B L→ B ＋ C＋ A2B L→ C ＋ A2B 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 82 6） 緩冷分析 A B C p P A2B E A B C A2B e1 e2 e3 L→A L ＋ A→ A 2B L＋ A→ A 2B ＋ C L→C ＋ A2B 最終產(chǎn)物： L→B ＋ C＋ A2B 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 83 A B C p P A2B 3 2 1 Q E A B C A2B e1 e2 e3 a1 6） 緩冷分析 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 O1點(diǎn) O3點(diǎn) O5點(diǎn) 6）緩冷分析 85 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 ? 6）緩冷分析 ? O1點(diǎn)：位于 A的初晶區(qū)，但在△ ADC之內(nèi)。 3. 固相成分點(diǎn)變化路徑是從初晶區(qū)的初晶相開(kāi)始，終于物系點(diǎn)。 ? 位于該三角形之外的交叉位的則是 三元轉(zhuǎn)熔點(diǎn) ， 3條相界線(xiàn)中 2條上有指示溫度下降的箭頭指向該點(diǎn)，另一條上的箭頭則指向離開(kāi)該點(diǎn)，如圖中的 P點(diǎn)。 ? 利用切線(xiàn)規(guī)則確定各相界線(xiàn)的性質(zhì) 是共晶線(xiàn)或轉(zhuǎn)熔線(xiàn)，分別標(biāo)上溫度下降的箭頭及雙箭頭。 ? 實(shí)際高爐渣的熔點(diǎn)要比相圖中確定的低些，因?yàn)楦郀t渣中還有少量能降低爐渣熔點(diǎn)的其他氧化物，如 MnO、 MgO等組分存在。 ? 二相區(qū)與三相區(qū)的接界是直線(xiàn)。 基于對(duì)固態(tài)爐渣結(jié)構(gòu) 、 固體渣化學(xué)分析 、 礦相分析 、 x射線(xiàn)衍射分析及相圖的研究 的研究 。 復(fù)雜氧化物的選定是隨意的，不肯定恰當(dāng)，所以在計(jì)算組元活度時(shí)就有盲目性。 第四節(jié) 熔渣的結(jié)構(gòu)理論 一、 分子結(jié)構(gòu)理論 110 第四節(jié) 熔渣的結(jié)構(gòu)理論 一、 分子結(jié)構(gòu)理論 評(píng)價(jià) 分子結(jié)構(gòu)假說(shuō)把冶金反應(yīng)寫(xiě)成分子式表示的反應(yīng)式。SiO 3CaO 103 第三節(jié) 三元渣系相圖 四、 CaOSiO2FeO渣系相圖 ? 二相區(qū)與液相區(qū)的接界是曲線(xiàn)。 ? SiO2初晶區(qū)內(nèi)符號(hào)“－ ） 94 第三節(jié) 三元渣系相圖 二、 三元系相圖的分析方法 ? 3)體系中有 n個(gè)無(wú)變量點(diǎn)，就有 n個(gè)分三角形。 ? 因此，為求相界線(xiàn)性質(zhì)的分界點(diǎn)，可從兩組分點(diǎn)之一向相界線(xiàn)作切線(xiàn)，得到切點(diǎn) K，圖 (a)中： e1K段為共晶線(xiàn)， KP段為轉(zhuǎn)熔線(xiàn)；圖 (b)中：e1K為轉(zhuǎn)熔線(xiàn)， KE1為共晶線(xiàn)。這是 ABC三元系在液相時(shí)形成的兩個(gè)有限互溶的液相 L L2的共存區(qū)，其外則是 L1或 L2的單相區(qū)。 4個(gè)初晶區(qū) 線(xiàn)： φ=3， f=1 5條二次結(jié)晶線(xiàn)： 二元共晶線(xiàn)， 包晶線(xiàn) L+B（ s） → D（ s） 點(diǎn)： φ=4， f=0 共晶點(diǎn)，包晶點(diǎn) 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 77 3） 切線(xiàn)規(guī)則 分界線(xiàn)上任一點(diǎn)代表的熔體，在結(jié)晶瞬間析出的固相可由該點(diǎn)的 切線(xiàn) 與 相 成分點(diǎn) 的 連線(xiàn) 的 交點(diǎn)表示。 ? 當(dāng)有第 3組分加入時(shí)， p39。 72 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 有不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖 ? 1） 相圖組成 ? 三角形 AB邊的 AB系內(nèi)形成了一個(gè)不穩(wěn)定化合物 AmBn， 其組成點(diǎn)用 D表示 。 ? 向 AD系及 CD系中加入組分 B，隨著其量的增加，液相的凝固點(diǎn)下降，D’e’4及 D’e’1液相線(xiàn)擴(kuò)展為 液相面 D’e’4E’2e’3E’1e’1，這就是化合物AmCn的液相面，其投影面為 e4E2e3E1e1，是 化合物的初晶區(qū) 。這就需要 等溫線(xiàn)截面 和多溫截面來(lái)加以說(shuō)明 57 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 三、 等溫截面圖 ? 等溫截面圖 ——連接三元系平面投影圖中溫度相同的等溫線(xiàn)，可繪出相圖的等溫截面圖。 ? O點(diǎn)的位置可用“ 杠桿原理 ”由作圖法確定，即由杠桿原理先求出 M1M2線(xiàn)上的 N點(diǎn)，再利用杠桿原理求出 NM3線(xiàn)上的 O點(diǎn)，即兩次利用杠桿原理可求得 O點(diǎn)。 39 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) ? 濃度三角形 ? 表示三元系組成的濃度三角形是一個(gè) 等邊三角形 。因此，三元系相圖要用三維空間圖形才能表示。SiO2(F2S)。 ? 因此，當(dāng)水泥熟料燒成后要采用急冷措施，使之保住 α’晶型或轉(zhuǎn)變成 β型。 ? 第二類(lèi) (縱向 )轉(zhuǎn)變是：上述三種晶型的亞種 —α、 β、 γ型的轉(zhuǎn)變。 ? CaO－堿性氧化物，化學(xué)名為氧化鈣，礦物學(xué)名為石灰。 ? 考慮到溫度、壓力兩個(gè)變數(shù)時(shí)： f=K–φ+2 ? f：自由度； K：獨(dú)立組元數(shù)； φ ：相數(shù) ? 對(duì)有其他影響因素的平衡體系，如磁場(chǎng)、電場(chǎng)等：為：f= K–φ+n ? 對(duì)于凝聚系，可以不考慮體系壓力： 為： f= K–φ+1 18 第一節(jié) 二元渣系相圖 一、 CaOSiO2系相圖 ? CaOSiO2二元系相圖比較復(fù)雜 ， 因?yàn)樾纬闪诵再|(zhì)不同 (穩(wěn)定或不穩(wěn)定 )的幾種硅酸鈣化合物 ， 而且還出現(xiàn)了多晶型轉(zhuǎn)變 。 ? 這類(lèi)爐渣的作用差別很大 。 ? 熔渣是火法冶金過(guò)程產(chǎn)物 第四章 冶金爐渣 8 表 1 ? 1 常見(jiàn)冶金爐渣的主要化學(xué)成分 組 成 / %( 質(zhì)量 ) 爐 渣 S iO2 A12O3 Ca O F e O M g O M n O 其 它 高爐煉鐵渣 3 0 ～ 4 0 10 ～ 2 0 35 ～ 5 0 1 5 ～ 10 0 . 5 ～ 1 S 1 ～ 2 轉(zhuǎn)爐煉鋼渣 9 ～ 20 0 . 1 ～ 2 . 5 37 ～ 59 5 ～ 20 0 . 6 ～ 8 1 . 3 ～ 10 P2O5 1 ～ 6 電爐煉鋼渣 10 ～ 2 5 0. 7 ～ 8 . 3 20 ～ 65 0 .5 ～ 35 0 . 6 ～ 2 . 5 0 . 3 ～ 11 電渣重熔渣 0 ～ 10 0 ～ 30 0 ～ 20 0 ～ 15 Ca F2 45 ～ 8 0 銅閃速爐熔煉渣 28 ～ 38 2 ～ 1 2 5 ～ 1 5 38 ～ 5 4 1 ～ 3 Fe3O4 12 ～ 1 5 , S 0 . 2 ～ 0 . 4 , Cu 0 . 5 ～ 0. 8 鉛鼓風(fēng)爐熔煉渣 19 ～ 35 3 ～ 5 0 ～ 20 28 ～ 40 3 ～ 5 P b 1 ～ 3 . 5 錫反射爐熔煉渣 19 ～ 24 8 ～ 10 1 . 5 ～ 6 45 ～ 50 S n 7 ～ 9 高 鈦 渣 2 . 8 ～ 5 . 6 2 ～ 6 0 . 3 ～ 1 . 2 2 . 7 ～ 6 . 5 2 ～ 5 . 6 1 ～ 1 . 5 T iO2 8 2 ～ 87 一、 基本概念 第四章 冶金爐渣 9 通常由五 、 六種或更多的氧化物組成 。俗話(huà)說(shuō)“煉鋼在于煉渣，好渣之下出好鋼”，生動(dòng)地說(shuō)明了爐渣在冶煉過(guò)程中所起的作用 。例如，冶煉鐵礦石得到的高爐渣。 b）若不加以綜合利用，也是極大的浪費(fèi) 。 冶煉渣 （ 熔煉渣 ） ? 在以礦石或精礦為原料 、 以粗金屬或熔锍為冶煉產(chǎn)物的熔煉過(guò)程中 。 ? 高溫冶金過(guò)程中，物質(zhì)蒸氣壓一般都很小，對(duì)凝聚相體系可不考慮壓力的影響。SiO2(C3S)； ② 二硅酸三鈣 3CaO ? C2SCS系 “子相圖” ： 為具有一個(gè)不穩(wěn)定化合物 (C3S2)的相圖。 26 第一節(jié) 二元渣系相圖 一、 CaOSiO2系相圖 ? SiO2的三類(lèi)晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，會(huì)發(fā)生體積的變化。 ? 有兩種不同結(jié)構(gòu)的莫來(lái)石相圖。例如，在 F2S組成處，叫 (Fe2O3)＝ ％，而在純 FeO組成處其量達(dá) ％，這是由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，試樣中的低價(jià)鐵可能被空氣氧化成高價(jià)鐵，而繪制相圖時(shí)，把這種高價(jià)氧化鐵折算成低價(jià)鐵的氧化物 (FeO)了。 ? 液相面 ——當(dāng)有第 3組分加入到此二元系構(gòu)成的熔體中時(shí)。 ? ② 平行線(xiàn)法 ：通過(guò)等邊三角形內(nèi)任意點(diǎn)作 3根平行于各邊的直線(xiàn)，其在邊上所截線(xiàn)段之長(zhǎng)，分別代表該平行線(xiàn)所對(duì)應(yīng)頂角組分的濃度，而在三邊上所截線(xiàn)段長(zhǎng)度之和等于三角形的邊長(zhǎng) (100％ )。于是，利用 杠桿原理 ，可得出物系。 58 第二節(jié) 三元系相圖基本知識(shí) 三、 等溫截面圖 ? 等溫截面圖 等溫線(xiàn)：封閉曲線(xiàn)（線(xiàn)上各點(diǎn)溫度相等）。 a) 面 ：初晶區(qū) 4個(gè)初晶區(qū)： （ A）、（ B）、 （ C）、（ AmBn） b) 線(xiàn) ：二次共晶線(xiàn)（界線(xiàn)） c) 點(diǎn) ：二元、三元共晶點(diǎn) 注意 ： AmBn與 C的 二元共晶點(diǎn) ： 是該線(xiàn)上的溫度最低點(diǎn)； 又是 E1E2線(xiàn)上的溫度最高點(diǎn)。 當(dāng)達(dá)到 p’1P’線(xiàn)與二元共晶線(xiàn) e’2E’的交點(diǎn) P’時(shí) ， 出現(xiàn)三元轉(zhuǎn)熔反應(yīng) ： Lp’1＋ A＝ AmBn+C， 即組成為 P’的液相與先析出的組分 A反應(yīng) ， 形成固相化合物 AmBn及組分 C。2PEe3及 e3Ee1B(投影面 )，而 e3E線(xiàn)為二元共晶點(diǎn) e39。液相冷卻后，沿 O1O11；段析出 A，到達(dá) e2P線(xiàn)的 O11，開(kāi)始析出二元共晶體 A+C，而后再沿 O12P段向 P點(diǎn)移動(dòng)，不斷析出 A+C，最后在 P點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)熔反應(yīng)： LP＋ A＝ D＋ C，析出D+C，而結(jié)晶在 P點(diǎn)結(jié)束，最終組成的相為 A+D+C。 4. 物系冷卻凝固后相組成是由所在的分三角形的三個(gè)頂點(diǎn)相組成；其質(zhì)量關(guān)系遵守“杠桿規(guī)則”和“重心規(guī)則”。這種無(wú)變量點(diǎn)又稱(chēng)為 雙升點(diǎn) 。 ? 核定無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)：是三元共晶點(diǎn) (E)或三元轉(zhuǎn)熔點(diǎn) (P)。 100 第三節(jié) 三元渣系相圖 四、 CaOSiO2FeO渣系相圖 ? 相圖構(gòu)成 ： ? 此渣系的相圖是在與金屬鐵液平衡條件下繪制出的。相鄰相區(qū)的相數(shù)差一個(gè) (―接界規(guī)則 ” )。 在熔渣結(jié)構(gòu)的研究中已很少應(yīng)用 。 111 熔渣導(dǎo)電，可以電解； X射線(xiàn)結(jié)構(gòu)分析表明，組成爐渣的簡(jiǎn)單氧化物和復(fù)雜化合物的基本單元均為離子； 統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)為離子理論的建立提供了理論基礎(chǔ)。 ? 熔渣可導(dǎo)電 、 可電解 。SiO2， CaO如等溫面僅與某組分的液相面相交，則出現(xiàn)由該組分 (固相 )與其液相面交線(xiàn) (液相 )構(gòu)成的二相區(qū)，而與該組分平衡的液相可由繪制結(jié)線(xiàn)確定，如圖中 11等相區(qū)。當(dāng) W(Al2O3)達(dá)到約 3％