冶金原理火法精炼

1、1234567891011121314151617182SiO2C2COSi )(ln2PaaPaRTGGrr19lgfC = CCe(% C ) +SiCe(% Si) = 0.14 4.5+0.08 1 = 0.71 fC = 5.13, aC = 5.13 4.5 = 23.09 lgfSi =SiSie(% Si) +CSie(% C ) = 0.11 1+0.18 4.5 = 0.92 fSi = 8.32, aSi = 8.32 1 = 8.32 将 熔 渣 的 质 量 % 浓 度 换 算 成 摩 尔 分 数 ： CaOx= 0.57, 2SiOx = 0.31，FeOx= 0.1

2、2 202SiOSiO105 . 7,12. 1lg2222SiO103 . 231. 0105 . 72aTTTGr89.294519303103 . 2)09.23(32. 8lg147.1967.2915193032221)/(OA)AO()410(aaaK)/(MeO)(A)AO()410(aaaK2223242526272829FeOCu(FeO)2Cu)510(2aaaaK30313233【解解】氧化精炼法除铜的反应为： Cu2O + Fe = FeO(s) + 2Cu 1200时除铁反应的标准吉布斯自由能变化： )2()1(GGGrrr= 103246 Jmol1 K = 4.

3、57103 从表 10-3 知，对铜中溶解的铁，0 =19.5； 而对稀溶液而言，0 = 0。故： 3Fe1057. 45 .191x xFe = 1.12105 换算成质量百分浓度为 0.0011%。 3435363738图10-3 炼钢过程中与渣中SiO2含量的关系3940图10-4 炼钢过程中与渣的碱度R及FeO含量的关系414243 OCCOO%C%/ffPPKP OCCO/O%C%ffKPPP44图10-5 钢液脱碳过程中%O-%C的关系1-与熔渣接触的钢液的氧浓度；2-熔池的实际氧浓度；3-PCO=1.01325105 Pa时与%C平衡的%O451）炼炼钢钢过过程程中中残残余余氧氧

4、和和碳碳浓浓度度的的关关系系 对于炼钢过程，反应 10-6 的标准吉布斯自由能变化： TGr63.3922363)610(，PKlg = 1168/T + 2.07 OCCO/O%C%ffKPPP （式 10-6） fC、fO值与碳浓度有关。 随着碳浓度增加，fO下降，fC增加。 在%C为 0.022%范围内，fC、fO之积接近 1。 当 PCO=P时， mKP/1O%C% m 平衡碳氧积。 1600 ， 碳 含 量 不 太 高 （ 0.5% ） ， m = 0.0025 (0.0020.003)（可用于 15501620温度范围内） 。 46rgHHPPssmm/2)(CO气47rgHHPP

5、ssmm/2)(CO气PgHPPmm/1/CO4849 15. 0/ )/(1083. 2/ )/()16.12exp(1083. 2/ )/()2673/1025. 3exp(1083. 2/ )/(O%C%CO28. 1CO4CO44COPPPPPPPP5051 )710( Gr801. 1/5600lg)710(TKP2OsSO)710()O(%S%/2ffPPKP5253545556575859PbAg系相图60PbZn系相图61图10-7 Sn-Fe相图62图10-8 Sn-As相图 63五、粗铅熔析除铜五、粗铅熔析除铜99.94%599K600.6K100PbCuPb系相图6465

6、66图10-9 铜在铅中的溶解度及与铅中As、Sb、Sn含量的关系67lsCCK 068697071727374001000000000)1 ()1 (111CQgQKCKCgQQgQKdgdQdgdQCgQKCgQCCKCKlsKsslls1000)1 (KsgCKC75K0 1 K0 愈大，后来凝固的部分越纯。76DfKKKCCKlsexp)1 (000K 有效分配系数；f 凝固速度，m/s； 扩散层厚度，m；D 杂质的扩散系数，m2/s。当试样以速度 f 凝固时，固液界面处于非平衡状态：五、有效分配系数五、有效分配系数有效分配系数 K 界于 K0 和 1 之间；实际区域精炼的效果低于平衡

7、条件下区域精炼的效果。777879)exp()1 (10lxKKCCs80KK图10-13 一次区域提纯后，不同 K 值杂质沿锭轴向分布曲线 81828384浓度分布接近极限分布时所必须重复通过的次数取决于 K 值 和 l/L 值：若 l/L 0.1 ，当 K0.1 时，需 20 次；当 K 0.5 时，需数百次。3、区域精炼法的极限杂质分布1)exp(1)exp()(0BLBLCABLBLKeAxFBx85l/L=0.1868788RCRTHBTAPvap303. 2303. 2lg*89图10-14 某些金属的蒸气压与温度的关系 909192BBAABABBBAAABAPPxxxPxP*/

8、)/()(939495RCRTHPAAvapA303.2303.2lg)()(*RCRTHPBBvapB303.2303.2lg)()(*CRTHHRCCRTHHPPBvapAvapBABvapAvapBA303.2(303.2303.2(lg)()()()()()(*BBAABABBBAAABAPPxxxPxP*/)/()(（式10-14）（式10-15）96971, 0303. 2)(lg/)()(*BABvapAvapBACRTHHPP0303. 2)()()()()(RTHHHHBvapAvapBvapAvap981, 0303. 2)(lg/)()(*BABvapAvapBACRTH

9、HPP0303. 2)()()()()(RTHHHHBvapAvapBvapAvap99【例例7】 将锌铅合金由1200K常压蒸馏分离改为800K真空蒸馏分离， 且已知Zn、 Pb的饱和蒸气压与温度的关系分别为： 46.14lg255. 16620lg*ZnTTP（Pa） 28.13lg9851. 010130lg*PbTTP （Pa） a）求*Pb*Zn/PP比值与温度的关系。 b）当蒸馏过程由1200K 的常压蒸馏改为103P、800K 下的真空蒸馏时，*Pb*Zn/PP值的改变情况。 100【解解】a） *Pb*Zn*Pb*Znlglg)/lg(PPPP 18. 1lg27. 03510

10、lg*Pb*ZnTTPP 随着温度降低，)/lg(*Pb*ZnPP值增加。 b）1200K时，3 . 318. 11200lg27. 012003510lg*Pb*ZnPP *Pb*Zn/PP=1995 800K时，784. 418. 1800lg27. 08003510lg*Pb*ZnPP *Pb*Zn/PP=60813 800K*Pb*Zn/PP为1200K时的30.5 倍。 101PRTMCW2102BBBBAAAA22BAMMMMMMMMpxMRTCdtdnpxMRTCdtdn103AABBABAABBBAAAABBBABnmnmppMMpxpxMMdndnMMMMMMMMMMMMMM

11、AABB11)(AABBBAmnmnpMpMMMMMMM一定104105106107粗铅的加锌除银bbsbCCKaaaKHbbZnAgZnAgAgZn)(0AgZnZnAg，108109110111112【 例例6】 无 锌 粗 铅 液 中 每 吨 含7.775kg银 ， 在773K时 加 锌 除 银 。 假设 其 反 应 产 物 是 纯Ag2Zn3。 已 知Zn、 Ag在 铅 液 中 浓 度 极稀 时 ， Zn、 Ag的 活 度 系 数0Zn和0Ag分 别 为11和2.3。 加锌除银反应 2Ag + 3Zn = Ag2Zn3(s) 的 127612773Gr J mol-1。 试 求 除 去98% 银 时 每 吨 粗 铅 所需 添 加 的 锌 量 ？ 【 解解 】 以 一 吨 粗 铅 为 计 算 基 础 ， 应 加 入 锌 的 总 量 为 与 银 反 应 的 锌 量及 残 留 锌 量 之 总 和 a） 与 银 反 应 的 锌 量 ： 927. 69 .10724 .653775. 798. 0kg 113b） 残 留 锌 量 ： 初 始 组 成 ： 1tP