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正文內(nèi)容

1冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)xxxx-展示頁

2025-02-28 10:55本頁面
  

【正文】 式: con stC mp ?? , CTTBTAG mr ???? ln01??m olJ BTAGmr ??? 0求解 : 利用回歸分析常用公式 y= a+ bx xbya ????????2)())((xxyyxxb 與 T的二項式 0mrG??△ rGm0與 T的簡化多項式 例題: P8 解: 參加反應(yīng)的 Fe和 FeO在 2981650K內(nèi)發(fā)生兩次相變,需分別計算29 103 118 1650K的 。 oK ?omr放熱反應(yīng), 隨溫度上升而減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動 。它研究熔體的相平衡、結(jié)構(gòu)及其物理和化學(xué)性質(zhì),而熔體的組分是反應(yīng)的直接參加者,熔體的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)則直接控制著反應(yīng)的進(jìn)行 緒言 ?闡述鋼鐵冶金的物理化學(xué)原理及主要的有關(guān)冶金反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)及動力學(xué)的分析,為鋼鐵冶金學(xué)等課程奠定冶金工藝的基礎(chǔ)理論 《鋼鐵冶金原理開設(shè)》的意義 緒言 1 冶金熱力學(xué)基礎(chǔ) 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變化及平衡常數(shù) 溶液的熱力學(xué)性質(zhì) — 活度及活度系數(shù) 溶液的熱力學(xué)關(guān)系式 活度的測定及計算方法 標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能及溶液中反應(yīng) 的計算 本章內(nèi)容 0mrG? ?冶金熱力學(xué)基礎(chǔ): 熱力學(xué)第二定律,它研究冶金反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行的可能性、方向及限度 ?化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)(恒溫、恒壓): 吉布斯自由能變化: △ G = G(產(chǎn)) - G(反) △ G0 反應(yīng)正向 △ G0 反應(yīng)逆向 △ G= 0 平衡 T、 P、濃度(活度)等外部條件能改變 吉布斯自由能變化的特征 ,從而使反應(yīng)向希求的方向進(jìn)行。但生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)率不如火法冶金 緒言 ?電冶金: 利用電能提取和精煉金屬的方法 ? 電熱冶金: 利用電能轉(zhuǎn)變成熱能,在高溫下提煉金屬,本質(zhì)與火法同 ? 電化學(xué)冶金: 用電化學(xué)反應(yīng)使金屬從含金屬鹽類的水溶液或熔體中析出。由于絕大部分溶劑為水溶液。進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)則有熱分解、還原、氧化、硫化、鹵化、蒸餾等 火法冶金一般具有生產(chǎn)率高,流程短,設(shè)備簡單及投 資省等優(yōu)點,但卻不利于處理成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜礦或貧礦 緒言 ?濕法冶金: 一般在常溫或低于 100℃ 下,用溶劑處理礦石或精礦,使所需提取的金屬溶解于溶液中,而其它雜質(zhì)不溶解。過程可分為原料準(zhǔn)備,焙燒、熔煉、精煉、蒸餾和離析等。包括金屬學(xué),粉末冶金,金屬鑄造,金屬壓力加工等。 鋼鐵冶金原理 主講:郭宇峰 教材: 黃希祜 .鋼鐵冶金原理 第 3版 .北京:冶金工業(yè)出版社, 2023 參考書: .火法冶金過程物理化學(xué) (第二版 ).北京 :冶金工業(yè)出版社 ,1994 .有色冶金原理 .北京 :冶金工業(yè)出版社 , 1990 .冶金過程熱力學(xué) .上海:上??萍汲霭嫔?,1980 聯(lián)系方式: :和平樓 247 : 13975894856, 88830547 : 1 冶金熱力學(xué)基礎(chǔ) 2 冶金動力學(xué)基礎(chǔ) 3 金屬熔體 4 冶金爐渣 5 化合物的形成 分解及碳、氫的燃燒反應(yīng) 6 氧化物還原熔煉反應(yīng) 7 氧化熔煉反應(yīng) 8 鋼液的二次精煉反應(yīng) 課程內(nèi)容 緒言 金、銀、 銅及隕石鐵 銅及其合金 鐵 具有工業(yè)意義 的元素有 75種 遠(yuǎn)古時代 青銅器時代 鐵器時代 20世紀(jì)初及中葉 冶金的起源與發(fā)展 ?鐵金屬和非鐵金屬: 前者系指鐵及其合金;后者則指除了鐵及其合金以外的金屬元素 ?黑色金屬和有色金屬: 有色金屬則是指除鐵、鉻、錳 3種金屬以外的所有金屬 ?冶金的概念及分類 ? 冶金的概念: ? 是一門研究如何經(jīng)濟(jì)地從礦石或其它原料中提取金屬或金屬化合物,并用各種加工方法制成具有一定性能的金屬材料的學(xué)科 金屬的分類 緒言 按內(nèi)容分類 ?提取冶金學(xué): 研究如何從礦石中提取金屬或金屬化合物的生產(chǎn)過程,由于該過程伴隨有化學(xué)反應(yīng),又稱化學(xué)冶金。 ?物理冶金學(xué): 通過成型加工制備有一定性能的金屬或合金材料,研究其組成,結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系以及各種條件下的變化規(guī)律,為有效地使用和發(fā)展特定性能地金屬材料服務(wù)。 冶金學(xué)分類 緒言 按提取金屬分類 ?火法冶金: 在高溫下礦石經(jīng)熔煉與精煉反應(yīng)及熔化作業(yè),使其中地金屬和雜質(zhì)分開,獲得較純的金屬的過程。所需能源,主要靠燃料燃燒,也有靠化學(xué)反應(yīng)熱的。然后再從溶液中提取金屬,包括浸出,分離,富集和提取等工序。故也稱水法冶金 濕法冶金一般具有能耗低,過程易控制,能處理各類 礦石。前者稱為溶液電解,如銅的電解精煉,可歸入濕法冶金,后者稱為熔鹽電解,如電解鋁,可列入火法冶金 緒言 ?煉鐵: 從礦石或精礦中提取粗金屬,主要是用焦炭作燃料及還原劑,在高爐內(nèi)的還原條件下,礦石被還原得到粗金屬 生鐵,其中溶解來自還原劑中的碳 (4%一 5% )及礦石、脈石中的雜質(zhì),如硅、錳、硫、磷等元素 鋼鐵冶金過程 緒言 ?煉鋼: 將生鐵中過多的元素 (C、 Si、 Mn)及雜質(zhì) (S、 P)通過氧化作用及熔渣參與的化學(xué)反應(yīng)去除,達(dá)到無害于鋼種性能的限度,同時還要除去由氧化作用引入鋼液中的氧 (脫氧 ),并調(diào)整鋼液的成分,最后把成分合格的鋼液澆鑄成鋼錠或鋼坯,便于軋制成材 ?二次精煉: 為了提高一般煉鋼方法的生產(chǎn)率及鋼液的質(zhì)量 (進(jìn)一步降低雜質(zhì)和氣體的含量 ),而將煉鋼過程的某些精煉工序轉(zhuǎn)移到爐外盛鋼桶或特殊反應(yīng)爐中繼續(xù)完成或深度完成 緒言 冶金 學(xué)的理論基礎(chǔ) ?冶金過程熱力學(xué): 利用化學(xué)熱力學(xué)的原理研究冶金反應(yīng)過程的可能性(方向)及反應(yīng)達(dá)到平衡的條件,以及在該條件下反應(yīng)物能達(dá)到的最大產(chǎn)出率,確定控制反應(yīng)過程的參數(shù)(溫度、壓力、濃度及添加劑的選擇) ?冶金過程動力學(xué): 利用化學(xué)動力學(xué)的原理及物質(zhì)、熱能、動量傳輸?shù)脑韥硌芯恳苯鸱磻?yīng)過程的速率和機(jī)理,確定反應(yīng)過程速率的限制環(huán)節(jié),從而得出控制反應(yīng)的速率的途徑 ?冶金熔體: 是火法冶金反應(yīng)中參加的具體物質(zhì),包括金屬互溶的金屬熔體、氧化物互溶的熔渣及硫化物互溶的熔锍。 利用反應(yīng)的△ G0可得出反應(yīng)的平衡常數(shù) K0,由此可計算出反應(yīng)進(jìn)行的限度 自由能變化及平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式 ?化學(xué)反應(yīng): jj BvBvBvBvBv ????? ...44332211對于氣體 : 對于溶液 : ? ????? nBvBo BpRTGG ln???? nBvBo BaRT ln化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時,壓力商和活度商稱為平衡常數(shù),僅與溫度有關(guān) mrBB GGvddG ??? ??活度商 壓力商 化學(xué)反應(yīng)的等溫方程:表示化學(xué)反應(yīng)按化學(xué)計量方程式從左向右每單位反應(yīng)進(jìn)度的吉布斯自由能變化 改變 和 可改變反應(yīng)的進(jìn)行方向 ? ?nB vB BaRT ln? nB vB BpRT ln 化學(xué)反應(yīng)的等壓方程式 ?對于一定的化學(xué)反應(yīng), 及 是溫度的函數(shù): omrG?oK?溫度對平衡移動的影響: 0?? omr H吸熱反應(yīng), 隨溫度上升而增大,平衡向吸熱方向移動 。 o 0?? omr H無熱交換, 與溫度無關(guān),即溫度不改變平衡狀態(tài)。 首先計算 : 2981033K: 10331650K: ????????????njmtrsmrmtrsmrmr SKSTHKHTG100000 )])298(()298([)(? ?? ?? ???????? 21 121)(injijijjii MbMT ?0mfG? ),(, sFeOC mp? 253, ),( ?? ?????? TTsFeOC mp 253, ),( ?? ?????? TTsmp 然后計算個溫度的 M和 Δ M: 1033K 1183K 1650K 再計 算各溫度的 ,利用回歸分析法處理得到: 0 2M1M )10 33()11 83( MMM ???)10 33()11 83( ??? ),(0 TsFeOG mf? TsFeOG mf 555),(0 ???? 冶金反應(yīng)的 求法 omrG??利用化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能計算 44332211 BvBvBvBv ??? ),()( TBGvTGomfBomr ??? ?對于 有 例題: 計算下列反應(yīng)的 及平衡常數(shù)的溫度關(guān)系式。 BTAK o ?? /ln溫度 /K 873 973 1073 1173 1273 1373 ( 1/T ) 10 4 L gK 0 7 8 9 10 11 12 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 1lgK0( 1 / T ) 1 0 4 作圖法: ?? TK o 00 ln KRTG mr ??? 147 ????? molJT )( ??? TT回歸法: ?? TK o TG mr ???? ?電動勢法 利用 ZrO2固體電解質(zhì)構(gòu)成固體電解質(zhì)電池 A、 AO|固體電解質(zhì) |B、 BO 產(chǎn)生的電動勢可測定元素 A還原 BO反應(yīng)的 或 BO及 AO的 0mrG? )(0 BGmf?正極 負(fù)極 FEsBOGsAOGG omfomfomr 2),(),( ???????已知 ,可求得 )(0 BGmf? FEsBOGsAOG omfomr 2),(),( ???? 例題: P52習(xí)題 4 解: FeO(s)+Ni(s)=NiO(s)+Fe(s) ),(),( sFeOGsNiOGG omfomfomr ?????第 1個電池反應(yīng)及 : )1(omrG?正極: 2FeO(s)+4e=2Fe(s)+2O2 負(fù)極: 2O2+Mo(s)=MoO2(s)+4e 2FeO(s)+Mo(s)=MoO2(s)+2Fe(s) )1( ????????? EFGomr
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