冶金熔體--金屬熔體的結(jié)構(gòu)(ppt55)(編輯修改稿)
2025-01-19 03:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由FeO的濃度； → 在熔渣 金屬熔體界面上氧化過(guò)程的強(qiáng)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 冶金熔體 ?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(guò)程的強(qiáng)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(xiě)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(shí)，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 冶金熔體 生產(chǎn)實(shí)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(guò)程溫度 → 由分子結(jié)構(gòu)理論所得結(jié)論與生產(chǎn)實(shí)踐是一致的。 第四章 冶金熔體 分子理論的缺陷 ? 不能運(yùn)用分子理論進(jìn)行定量計(jì)算。 → 對(duì)于脫硫反應(yīng)，將一定溫度下平衡時(shí)各組元的活度值代入上面的平衡常數(shù) K 表達(dá)式中，結(jié)果發(fā)現(xiàn) K 不為常數(shù)。 → 進(jìn)一步假定熔渣中存在 2CaOAl2O CaOFe2O (2CaOSiO2) 2等復(fù)雜分子，對(duì) K 的計(jì)算加以修正，但修正后計(jì)算的 K值仍然在 ～ 的范圍內(nèi)變化，而不是常數(shù)。 ? 分子理論不能解釋 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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是純 FeO渣還是含 FeO的渣（ 17%FeO， 42%CaO，41%SiO2）均具有一定的脫硫作用。 → 實(shí)驗(yàn)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 冶金熔體 ? 分子理論與熔渣性能間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，無(wú)法解釋熔渣的導(dǎo)電性。 ?熔渣既可以導(dǎo)電又可以電解，說(shuō)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。 ?只有在稀溶液的情況下，熔渣才能被視為理想溶液。 ?一般情況下必須用活度來(lái)代替濃度進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算。 第四章 冶金熔體 二、 離子結(jié)構(gòu)理論 離子理論提出的基礎(chǔ) ? 熔渣具有電導(dǎo)值，其電導(dǎo)隨著溫度升高而增大； ? 熔渣可以電解； 例如：以鐵作電極，用 (FeOSiO2CaOMgO) 和 (Fe2O3CaO) 渣電解，陰極上析出鐵。 ? 在熔渣 –熔锍體系中存在電毛細(xì)現(xiàn)象，說(shuō)明熔渣具有電解質(zhì)溶液的特性； ? 可以測(cè)出硅酸鹽熔渣中 K、 Na、 Li、 Ca、 Fe等陽(yáng)離子的遷移數(shù)，說(shuō)明熔渣中的最小擴(kuò)散單元為離子； ? 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)。 第四章 冶金熔體 氧化物的分類(lèi) ——根據(jù)氧化物對(duì) O2 離子的行為 ? 堿性氧化物：能供給氧離子 O2的氧化物 如： CaO、 MnO、 FeO、 MgO、 Na2O、 TiO等， CaO ＝ Ca2+ + O2 ? 酸性氧化物：能吸收 O2而形成復(fù)合陰離子的氧化物 如： SiO P2O V2O5等， SiO2 + 2O2 = 4SiO22 ? 兩性氧化物：在強(qiáng)酸性渣中可供給 O2而呈堿性，而在強(qiáng)堿性 渣中會(huì)吸收 O2形成復(fù)合陰離子而呈酸性的氧化物 如： Al2O Fe2O Cr2O ZnO等， Al2O3 ＝ 2Al3 + 3O2 Al2O3 + O2 = 2AlO2 第四章 冶金熔體 氧化物堿性或酸性強(qiáng)弱的次序 ? 酸性氧化物的陽(yáng)離子靜電場(chǎng)強(qiáng)一般大于 *1012m2，場(chǎng)強(qiáng)越大則氧化物的酸性越強(qiáng)； 堿性氧化物的陽(yáng)離子靜電場(chǎng)強(qiáng)一般小于 *1012m2，場(chǎng)強(qiáng)越小則氧化物的堿性越強(qiáng)。 ? 熔渣中氧化物堿性或酸性強(qiáng)弱的次序（按氧化物的陽(yáng)離子靜電場(chǎng)強(qiáng)的大小）： CaO、 MnO、 FeO、 MgO、 CaF Fe2O A12O TiO SiO P2O5 堿性增強(qiáng) ← 中性（兩性） → 酸性增強(qiáng) ? 對(duì)于同一種金屬，通常其高價(jià)氧化物顯酸性或兩性，而其低價(jià)氧化物顯堿性， 如 FeO（ Fe2+）、 Fe2O3（ Fe3+）； VO（ V2+）、 V2O3（ V3+）、 VO2（ V4+）、V2O5（ V5+）等。 第四章 冶金熔體 MeO單鍵強(qiáng)度與氧化物的酸堿性 MeO鍵的單鍵強(qiáng)度 取決于氧化物的離解能（由氧化物晶體離解為氣態(tài)原子所需要的能量）和金屬陽(yáng)離子的氧配位數(shù)。 單鍵強(qiáng)度越大，氧化物的酸性越強(qiáng)； 單鍵強(qiáng)度越小，氧化物堿性越強(qiáng)。 第四章 冶金熔體 離子理論存在的問(wèn)題 ? 不少?gòu)?fù)合離子的結(jié)構(gòu)是人為的揣測(cè)和假定。 如鋁氧離子： AlO2–、 AlO33–、 Al2O
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