《冶金原理》课后习题和解答

1、.WORD.格式.第一章1冶金原理研究的主要内容包括 、和。冶金动力学、冶金热力学、2金属熔体指 、。液态的金属、合金。1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用 的理论和方法研究提取冶 金过程，为解决有关 问题、开拓 的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。 物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为 、 四种类型。金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。3、冶金原理按具体的冶金对象分为 冶金原理及 冶金原理。钢铁、有色金属。4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为 、 四种。在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择 , 使之具有符合冶炼要求的物

2、理化学性质。冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。熔渣。5、熔渣是 和 的重要产物之一。金属提炼、精炼过程。6、熔渣是指主要由各种 熔合而成的熔体。氧化物。7、的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。富集渣、8、的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。精炼渣。9、在造铳熔炼过程中，为了使铳的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失， 要求熔渣具有较低的 、和。粘度、密度、渣-铳界面张力。10、 为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使铳具有合适的 .物理化学性质。11、 在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择 ,

3、使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。熔渣成分12、 冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向 进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行 的; 3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高 指明努力方向。预 期方向；限度；转化率。13大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物： 、FeQ CaOSiO214高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物： 、CaO AI2Q、 SiO215熔盐一一盐的熔融态液体，通常指 无机盐的熔融体16在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物叫 冶金熔体171、应为熔盐有着与水溶液相似的性质，因此熔盐电解成为了

4、铝、镁、衲、锂等金属唯一的 或占主导地位的生产方法。错2、对于软化温度低的炉渣增加燃料耗量不仅能增大炉料的溶化量，而且还能进一步提高炉子的最高温度。错3、熔毓的性质对于有价金属与杂质的分离、冶炼过程的能耗等都有重要的影响。对4、冶金熔体一一在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物。对5、金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参加者。如炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液和炉渣之间进行的。对6、常见的熔盐一一由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成。对7、非金属熔体包括： 熔渣、熔盐、熔硫 对1、什么事冶金熔体？它分为几种类型？2、什

5、么事富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？3、为什么熔盐电解是驴、镁、钠、锂等金属的唯一的或占主导地位的生产方法？4、熔渣的副作用？5、熔盐的冶金应用？6、熔剂在精炼中的作用？1、我们把在火法冶金过程中处于熔融状态的反应介质和反应产物（或中间产品）称为冶金 熔体。它分为金属熔体 熔渣 熔盐 熔铳四种类型。2、富集渣是冶炼过程中把品味低的矿通过物理化学的方法调高品味的方法，它是熔炼过程的产物，它是颜料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工作将它们回收利用， 而冶炼渣是以矿石或精矿为原料，以粗金属或熔铳为冶炼产物的冶炼过程中生成的，其 主要作用在于汇集炉料中的全部脉石、灰分及大部分杂质，从而使其

6、与熔融的主要冶炼 产物分离。3、铝、衲、镁、锂等金属都属于负电性金属，不能从水溶液中电解沉积出来，熔盐电解往 往成为唯一的方法。4、熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷二 大大缩短了炉子的使用寿命、炉渣带走了大量热量=大大地增加了燃料消耗、渣中含有各种有价金属=降低了金属的直收率5、在冶金领域，熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼熔盐电解法广泛应用于铝、镁、钠、锂等轻金属和稀土金属的电解提取或精炼其它的碱金属、碱土金属，钛、铝、铝等高熔点金属利用熔盐电解法制取合金或化合物如铝锂合金、铅钙合金、稀土铝合金、WC TiB 2等某些氧化物料 （如TiO2、MgO的熔盐氯化，适合处理CaO MgO 含量

7、高的高钛渣或金红石用作某些金属的熔剂精炼法提纯过程中的熔剂，例如，为了降低粗镁中的非金属杂质和某些金属杂质，采用由碱金属和碱土金属的氯化物、氟化物的混合熔剂进行精炼。6、除去镁中的某些杂质在熔融的镁表面形成一层保护膜，将镁与空气隔绝防止其燃 烧。第二章1、三院系中的界线有低共熔线和转熔线两种。为了区分这两种性质的界线，在三元系相图 中规定了用箭头表示低共熔线下降的方向，用 箭头表示转熔线的温度下降方向。单、双。2、渣型的选择通常取决于熔炼时冶金炉内要求达到的温度。如果熔炼的温度较高，渣型的 选择便 1些，反之渣型的选择范围要 一些。宽；窄。3、三元系是十分重要的冶金炉渣体系，该三元系相图是研究

8、大多数有色冶金炉渣 和碱性炼钢炉渣性的基本相图。Cao-feo-sio2 。4、三元凝聚体系中可能存在的平衡共存的相属最大为，最大自由度数为 。4, 35、在实际应用中，一般才用 和 来描述三元系的相平衡。平面投影图，等温截面图。6、反映了体系在指定温度下所处的相图以及体系相态随组成的变化。等温截面图7、一般来说，在三元相图中，对应于每一个 都有一个子三角形。无变点8、工业铝电解质主要含有 、和,其中 和 是熔剂,是炼铝原料。冰晶石、氟化铝、氧化铝，冰晶石、氟化铝，氧化铝9、是硫化铜矿造铳熔炼的产物，主要组成为CU2S FeS。铜铳10、三元凝聚体系的自由度数最多为 ,即体系的平衡状态决定于温

9、度和两个组元的浓度。311、要完整地表示三元系的状态，必须采用 三维空间图形12、由浓度三角形中任一顶点向对边引一射线，则射线上所有各点含三角形其余二顶点所表示的组元的数量比例 均相等13-用三方棱柱体表示一一以浓度三角形为底面，以垂直于浓度三角形平面的纵坐标表示温度。14、在简单三元低共熔体系内，液相面和固相面之间所围的空间是由六个不同的所构成，而不是一个整体。结晶空间15、在冷却析晶过程中，不断发生液、固相之间的相变化，液相组成和固相组成也不断改变，但体系的 是不变的 总组成（即原始熔体的组成M点）16、按照直线规则和杠杆规则，液相点、固相点和体系点在任何时刻都必须处于 一条直线上。17、

10、在析晶的不同阶段，根据液相点或固相点的位置可以确定组成点的位置。另一相18、利用杠杆规则，可以计算出某一温度下体系中的 液相量和固相量19、一般来说，在三元相图中，对应于每一个无变点都有 一个子三角形20、如果原始熔体的组成落在某个子三角形内，则液相必定在其相应的无变点（低共熔点） 结束析晶21、判断界线上的温度走向的规则 连线规则22界线上温度降低的方向用 表示 箭头23、在浓度三角形的边线上，箭头由三角形顶点（化合物组成点）指向转熔点（如，再由转熔点指向 低共熔点24、在浓度三角形内部，界线上的箭头由二元低共熔点指向 或由二元转熔点指向三元转熔点，再由三元转熔点指向三元低共熔点三元低共熔点

11、25、三元低共熔点是所划分的独立三角形中温度的 最低点26三元系中有低共熔和 两种不同性质的界线转熔27、判定界线性质的一般方法 切线规则28、用 表示低共熔线上温度降低的方向，用 表示转熔线上温度降低的方向单箭头双箭头29、三元相图中的每一个无变点都对应于一个子三角形，它是由与该无变点液相平衡的 连成的三个晶相组成点30、转熔点不一定是析晶过程的终点，视 是否在对应的子三角形之内而定物系点1.等温截面图：在一定温度下的等温截面与立体相图相截，所得截面在浓度三角形上的投影。2、结晶区：在液相面与固相面之间的空间。3、界线：两个液相面相交得到的空间曲线。4、一致熔融化合物：在熔融时所产生液相的组

12、成与化合物固相的组成完全相同的化合物。5、温度最高点规则：让一界线与其相应的连线相交，所得交点既是该界线的温度最高点， 同时也是该连线上的温度最低点。6、凝聚体系：不含气相或气相可以忽略的体系。7、不一致熔融化合物：如果一个化合物被加热至某一温度是发生分解，形成一个液相和另 一个固相，且二者的组成皆不同不同于化合物固相的组成，则该化合物为不一致熔融化合物。1、如果三元系中之生成一致熔融化合物，那么久可以将该三元系划分成若干个独立的简单 子三元系。对2、不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物，它既可以是二元化合物，也可以是三元化合 物。对3、C2s CS C3s2均为一致熔融化合物。错4、当电解温

13、度大于 960时，三氧化二铝在电解质中的溶解度不大。错5、从Fe-S二元系相图可知，含硫量增大将导致铁的熔点降低。对6、在一定的温度下，随着含铁量得增加，将不断有铜铁合金相析出；而当含铁量一定时， 随着温度的降低，铜铁合金也会从熔体中析出。对7、相律是多相平衡中最基本的规律，其一般的规律为：f=c- 0+2,其中0为组分数。错8、重心原理所讲重心是浓度三角形的几何重心。错9.、在分析三元系相图过程中，要注意：界线性质与相应化合物的性质没有明显关系。生成不一致化合物的体系不一定出现转熔线，而生成一致熔融化合物的体系中一定之出现低共熔线。错10、在火法冶炼过程中， 渣型的选择通常取决于冶金炉内要求

14、达到的温度，如果熔炼的温度较高，渣型的选择范围可窄一些。错1、式说明绘制三元系状态图的等温截面图的主要步骤。2、浓度三角形的性质有哪些？3、简述重心原理。4、分析实际三元系相图的基本步骤有哪些？5、分析复杂三元系中任意熔体M的冷却结晶步骤有哪些？1、若绘制该体系在 T4温度下的等温截面图，则步骤如下：首先将图a中除T4外的等温线去掉，找出T4温度下的等温线与界线的交点d,连接交点与界线两边的固相组成点构成一个接线三角形，所围成的区域为（ L+B+O三项区，扇形区域 AabA、CcdC分别是固相 A/B 和C的液相平衡共存两项区（L+A）、（L+B）、（L+C）区域abcdea显然是一个单一液相

15、区，最 后去掉所有的界线，并在每个区域内标出所存在的物相，这样就得到了等温截面图。2.浓度三角形的性质有等含量规则、等比例规则、背向规则、直线规则、交叉位规则、共轲 位规则和重心原理。3、在浓度三角形 ABC中，当由物系M N和Q构成一新物系P时，则物系P的组成点必定落 在三角形MNQ勺重心位置上，这就是重心原理。4、1）判断化合物的性质；2 ）划分三角形3 ）确定界线的性质4 ）判断无变点的性质5、1）根据给点熔体 M的组成，在浓度三角形中找出M点的位置；2 ）由M点所在的等温线，确定熔体 M开始结晶的温度；3 ）根据M点所在的初晶面，确定开始析出的晶体组成；4 ）根据M点所在的子三角形，确

16、定冷却结晶的终点以及洁净中辽的固相组成。6图为生成一个三元化合物的三元相图，(1)判断三元化合物 N的性质(2)标出界线的温度降低方向指出无变点K、L、M的性质，写出它们的平衡反应；(4)分析熔体1、2的冷却过程解：(1)因N点不在(N)初晶面内，故三元化合物为不一致熔融化合物(2)见图A例B(3) L点位于相应的子三角形CNB之内，因此是低共熔点，L-C+N+B M点位于相应的子三角形ACN内，因此是低共熔点，L- A+C+N(4)熔体 1,液相：1 一(L - N,f=2)g 一 (t -C+N,f=1)L(L 一 C+N+B),固相：NR (N+C)d 一 (A+N+C)1熔体 2,液相

17、:2 一 (L+B,f=2 )C - (L-A+B,f=1)k(L+A - V+B,f=0) 一 (L 一 N+B,f=1)L(L-C+N+B)试说明绘制三元系状态图的等温截面的主要步骤？答：1将平面投影图中给定温度以外的等温线，温度高于给定温度的部分界限(fe1)去掉。2将界限与给定温度下的等温线的交叉点( f)与该界限对应的二组元的组成的连接， 形成结线三角形BfC.3去掉余下的界限(Ef,Ee2,Ee3)4在?夜-固相区画出一系列结线5标出各相区的平衡物相6用边界规则检查所绘制的等温面图在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律？答：1背向规则2 杠杆规则3直线规则4连线规则

18、5三角形规则 6 重心规则7切线规则8共轲规则等分析熔体冷却过程时a:液相点总是沿着温度下降的方向移动的，液相点，原始点与固相点始终在一条直线上，且原始物系点必定在固相点与液相点之间，他们之间的质量关系符合杠杆原理。b：结晶终了时，液相点与固相点的变化路径首位相连，合为一条折线。C：在包括三元转熔反应的冷却结晶过程中，如果被回吸组分在析晶过程中消耗完，则剩余的液相发生穿越所生成组元初晶区的现象。8试根据氧化钙-二氧化硅-三氧化二铝系相图说明组成为(WB/%)氧化钙40.53二氧化硅32.94三氧化二铝17.23氧化镁2,55的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。解：炉渣的汇w=93.25%,需

19、将其重新换算，使三组分 （MgO计入CaO组分之内）之和为100%因此 !>cao=46.20%,汇 sio2=35.32%, !>203=18.48%,因此，炉渣的组成点位于 ACS-CAS-C3s2 内的 O点当组成点为O的此渣冷却到此渣系所在的等温线所示的温度时，开始析出GAS相，温度下降时不断析出 GAS相，液相沿O-O-P-E变化，在OP段析出二元共晶 QS2-C2AS,在P点 进行转熔反应L+ C3S2= C2AS+CS沿PZ线段析出二元共晶体 CS- CzAS,在E点析出三元共晶 体CS- C3s2- C 2AS.而固相成分沿 QAS-a-b-c-o 变化 7如何判断

20、无变点的性质？它与化合物的性质和界限的性质有何关联？如果某三元系中只 生成了一致熔融化合物，该体系中有可能出现转熔点吗？答：在浓度三角形中，一致熔融化合物的组成点落在自己的初晶面之内，不一致熔融化合物的组成点都落在自己的初晶面之外。根据无变点与其相对应子三角形的相对位置关系来确定该无变点的性质，即是低共熔点还是转熔点。无变点的性质与相应化合物的性质和界限的性质没有必然联系，如果某三元系中只生产了一致熔融化合物，该体系中有可能出现转熔点。第三章1、一般来说，在发生相变时物质的各种性质都会发生变化，相变过程的热效应可视为原子 间结合力变化的标志。对2、液体的性质和结构究竟更接近于固态还是更接近于气

21、态，主要取决于液体的结构特点。错3、液态金属与固态金属的原子间结合力差别很小。对4、液态金属与熔盐的结构相同，均为进程有序，远程无序。对4、熔渣从金属液中吸收有害杂质硫及磷的能力决定于渣中存在的自由CaO对5、温度对不同种类的熔体的电导率的影响相同。错6.结构起伏的尺寸大小与温度有关，温度越高，结构起伏的尺寸越大。错7、阴离子与阳离子间的库伦作用力是决定溶液热力学和结构性质的主要因素。对8、大多数金属熔化后电阻减小，并且随温度升高而减小。错9、金属在液态和固态下原子的分布答题相同，原子间结合力相近。对10、熔盐熔化时的体积增加是自由体积的增加。错11、一般认为空穴是在作为谐振子的球状的阴阳离子

22、间形成的，空穴体积相当于熔融时体积膨胀量，空穴的分布是均匀的。对12、金属原子与氧原子的电负性相差越大，离子键分数越大，氧化物离解为简单离子的趋势也越大。对13、氧化物离解为简单离子的趋势取决于氧化物中阳离子与氧离子的作用力。对14、一般来说，场强越大则氧化物的酸性越强；场强越小则氧化物的碱性越小。错单键强度越大，氧化物的酸性越强；反之，单键强度越小，氧化物碱性越强。对15、对于同一种金属，通常其高价氧化物显示酸性或两性，低价氧化物表现为碱性。对16、随着温度升高，低聚物浓度降低。错17、温度对不同种类的熔体的电导率的影响相同。错18、冶金熔体的结构主要取决于质点间的交互作用能。对19、冶金熔

23、体的结构：指冶金熔体中各种质点的排列状态。对20、熔体结构主要取决于质点间的交互作用能。对冶金熔体的物理化学性质与其结构密切相关。对21、相对于固态和气态，人们对液态结构，尤其是冶金熔体结构的认识还很不够对22、不同的冶金熔体具有明显不同的结构和性质对1、典型的晶体结构有三种： 、和。面心立方、体心立方、 密堆立方2、根据氧化物对氧离子的行为，可以将它们分为 、和 酸性氧化物、碱性氧化物、两性氧化物。3、电荷小、半径大、活动性较大的阳离子，争夺氧的能力很弱，这种阳离子称为。便网离子4、通常熔渣的热力学模型有 、和。分子理论模型、聚合 物模型、理想离子溶液模型5、马森模型可分为 和 两种。直链模

24、型、支链模型6、熔体结构主要取决于质点间的 交互作用能7、金熔体的物理化学性质与其 密切相关 结构8、通常情况下，冶金熔体的结构和性质更接近于其 固态9、在熔点附近液态金属和固态金属具有相同的 和 结合键 近似的原 子间结合力10、 原子的热运动特性大致相同，原子在大部分时间仍是在其平衡位（结点）附近振动，只有少数原子从 位以跳跃方式移动一平衡位向另一平衡位11、 金属熔体在过热度不高的温度下具有 的结构 准晶态12、 熔体中接近中心原子处原子基本上呈 的分布，与晶体中的相同（保持了近程序）；在稍远处原子的分布几乎是 的有序无序13、 熔渣的氧化能力决定于其中未与 SiO2或其他酸性氧化物结合

25、的 的浓度自由FeO14、 熔渣从金属液中吸收有害杂质S及P的能力决定于渣中存在的 自由CaO15、 只有在 的情况下，熔渣才能被视为理想溶液稀溶液16、 可用 表示阳阴离子间的作用力一一阳离子的静电场强。zc/ d217、 酸性氧化物的阳离子静电场强一般大于 越强18、 碱性氧化物的阳离子静电场强一般小于 越强。19、 对于同一种金属，通常其高价氧化物显酸性或两性碱性，20、 渣中阳离子及阴离子的分布显示 性1.0 x10-2m-,场强越大则氧化物的酸性0.6 x10-2m-,场强越小则氧化物的碱性,而其低价氧化物显 ,出现了有序态的离子团。微观不均匀1、冶金熔体的结构：是指冶金熔体中各种质

26、点的排列状态。2、成网离子：电荷大、半径小、电离势大的阳离子，争夺氧的能力强。1、熔体的聚合程度是如何表示的，它与熔体的结构有何关系？2、简述捷母金理想离子溶液模型的要点。3、简述弗鲁德离子溶液模型的要点。1、熔体的聚合程度通常是用平衡常数表述的，平衡常数越大，其聚合程度越高，平衡常数 越小，其聚合程度越低。2、1）熔渣完全由离子组成，包括简单阳离子、简单阴离子和复杂阴离子；2 ）熔渣中阳离子与阳离子、阴离子与阴离子的混合分别为理想混合。3、1）熔渣完全由离子组成，包括简单阳离子、简单阴离子和复杂阴离子。2 )阳离子与阳离子、阴离子与阴离子的混合分别为理想混合。试分析Ba-O,Al-O键的性质

27、？解：要判断键的性质，首先计标其离子键分数离子键分数=1-exp-1/4(xA-x o)2 x a和X0分别表示金属(或准金属)原子积和原子的电负性由教材 P60求 3-2 知 x 0=3.44 x Ba=0.98 x ai=1.61对于Ba-O而言离子键分数=1-exp-1/4(0.98-3.44)2=1-exp(-1.626)=0.803对于Al-O而言离子键分数=1-exp-1/4(1.61-3.44)2=1-exp(-0.837)=0.567某矿渣成分(w/%) FeO 13.3,MnO 5.1,CaO 38.2,MgO 14.7,SiO2 28.1 , P2Q O.6.分别用捷姆金和

28、弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中FeO的活度解：1捷姆金理想溶液模型：假定熔渣中存在 Fe2+、Mn+> Cu2+、M/、C2-、SiO4-、PQ3-、氧化物FeOMnOCaOMnOSiO2P2Qwb/%13.35.138.214.728.10.6物质的量0.1860.0720.6820.3680.4080.004溶液中碱性氧化物按下列反应离解为相应的金属阳离子和氧阴离子FeO=Fe2+O2- MnO=Mn+C2- CaO=Ca2+C2- MgO=Mg2+C2-因此，个金属阳离子的物质的量分别为：n(Fe2+)=n(FeO)=0.185 mol n(Mn2+)=n(MnO)=0.072 m

29、oln(Ca2+)=n(CaO)=0.682moln(Mg 2+)=n(MgO)=0.368 molEni+= nFe2+ nMn2+ nCa2+ nMg2+=1.037 mol复合阴离子的生成反应为：SiO2+Q2-=SiO44-P2Q+3O2-=2 PO43-故 n(SiO 44-)=n(SiO 2)=0.468 mol n(PO43-)=2n(P 2Q)=0.008 mol熔渣中O2-的物质的量为碱性氧化物离解出的O2-的物质的量之和减去复和阴离子生成消耗的O2-的物质的量n=(O 2-)= n(FeO)+ n(MnO)+ n(CaO)+ n(MgO)- 2n(SiO2)-3 n(P 2

30、Q+)=0.359 molEni-= n(SiO 44-)+n(PO43-)+n(O2-)=0.835 molX(Fe 2+)=n(Fe 2+)/ 汇ni+=0.142X(O2-)= n(O 2-)/ Eni-=0.428因此，炉渣在 FeO的浓度为 a (FeO) =x(Fe2+)*x(O 2-)=0.142*0.428=0.0162弗鲁德理想溶液模型的离子摩尔分数表达式为：xi v+=Viniv+/ E Viniv+ x jv- =vnj v-/ Evjnj v-式中Vi、Vj分别为第i种阳离子和第j种阴离子的电荷数X(Fe2+)=2 n(Fe 2+)/2 n(Fe 2+)+2 n(Mn

31、2+)+ n(Ca 2+)+ n(Mg 2+)=2*0.185/(2*1.307)=0.142X(O2- )=2 n(O 2-)/2 n(O 2-)+4 n(SiO 44- )+3 n(PO 43-)=2*0.359/(2*0.359+4*0.468+3*0.008)=0.275因此，炉渣中 FeO 的活度为：x(FeO)= x(Fe 2+)*x(O 2-)=0.142*0.275=0.039为什么同一种金属的低价氧化物呈碱性，而高价氧化物呈酸性？、答：对于氧化物，阳离子C2-'Za=a,r a=1.4*10-10m,均为确定值，因而可用Za/d2表示阳离子与阳离子间的作用力，称为阳离

32、子的静电场，即Za/d2= Za/(r c+ra)2显然，阳离子的电荷数大，半径越小，其静电场强越大，随着阳离子静电场强的增大，阳离子与氧离子作用时的氧化能力增强，使得Me-O键的共价键成分增长，因此氧化物离解为简单离子的趋势减小，而有利于复合粒子的形成。金属的焙烧嫡和融化热远小于其蒸发嫡和蒸发热，这说明液态金属在什么方面跟接近于固态金属，为什么？答：应为金属在其热度不高的温度下具有准晶态的结构，即熔体中接近中兴原子处原子基本上呈有序分布，与晶体中相同，而在稍远处原子的分布则是无序的。试比较液态金属与固态金属及液态金属与熔岩结构的异同点 答：相同点小同点液态金属相同的结合键近呈有序性，远呈无序

33、性固态金属近似的原子间结合力，原子的 热运动大致相同远呈后序性相同点小同点液态金属近呈有序性，远呈无序性熔岩由至少两种阴阳离子组成的 体积必须保持电中性那样的 结构熔岩熔化时体积增大，但离子间的距离反而减小，为什么？答：因为熔岩熔化时的体积增加不是自由体积的增大，而是熔岩熔化时有空穴生成。熔体的聚合程度是如何表示的？它与熔体结构有何关系？答：采用多个四次配位阳离子所拥有的非桥氧数目来描述熔体的聚合程度，一般用符号NBO/T来表示。四次配位阳离子通常是 Si4+离子。熔体的 NBO/T值与其O/Si有关，O/Si较 小，其NBO/T值也越小，说明熔体中非氧桥越少，因此，熔体的混合度越高；反之，O

34、/Si越大，NBO/T值也越大，熔体的聚合程度越低。NBO/T=2n(O2-)-4n(Si 4+)/n(Si 4+)第四章1、金属熔体的密度与其中溶解元素的种类有关，当几种物理化学性质相近的金属形成金属 熔体时，其密度具有加和性，即 。2、黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度常称为 温度。熔化性3、在一定范围内，导电性越好，极间距离可以越大，电流效率就 。越高4、熔渣的导电率随温度的增加而 。增大5、当金属熔体与沉渣接触时，若二者间的 太大，则金属易分散于沉渣中，造成有价金属的损失。界面张力6、随着温度升高，表面张力 。减小7、等元素是铁液的表面活性物质。N OO S8、阳离子半径越大，表面张力

35、越 。大10、电解质对碳素材料的润湿性能与电解质的组成、 和 有关。添加剂、温度11、液体与固体材料间的界面张力越小，接触角也 ,液体对固体的润湿性 .。越12、当时，液体对固体的润湿性好； 当 时，液体对固体的润湿性差；当时，固体被液体完全润湿；当 时，固体完全不被液体润湿。13、在铜、馍硫化矿的造铳熔炼过程中，共存的两个熔体为 和。熔铳、熔渣14、冶金熔体由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度叫 熔化温度15、冶金熔体在冷却时开始析出固相时的温度叫 凝固温度或凝固点16、高硅渣和高钙渣两种渣型都能 氧化镁和磁性氧化铁的有害作用抑制17、高钙渣的熔化温度比高硅渣 低18、密度影响金属与熔渣

36、、熔铺与熔渣、金属与熔盐的分离， 影响金属的 回收率19熔融金属的密度与原子量、原子的半径和 有关 配位数20、在层流流体中，流体是由无数互相 的流体层组成的平行21、粘度的意义是在单位速度梯度下，作用于平行的液层间单位面积上的 摩擦力22、升高温度有利于克服熔体中质点流动的能碍 粘流活化能。23、对于大多数冶金熔体，粘度与温度的关系均遵守 关系式 指数24、温度降低时，酸性渣中质点活动能力逐渐变差，粘度平缓 上升25、熔铳的粘度远 熔渣的粘度，与熔融金属和熔盐比较接近小于26、熔渣的电导率差别很大，取决于其中氧化物的 结构27、熔渣的电导率随着 的增加而增大 碱度28、熔铳的电导率远 熔盐和

37、熔渣的电导率，但明显 金属熔体的电导率。高于、 低于29、对于一定组成的熔盐或熔渣，降低粘度有利于离子的运动，从而使电导率 增大30、溶液中的组分在浓度梯度的作用下由高浓度区向低浓度区的流动叫 扩散31、在存在着浓度梯度的扩散过程中，扩散系数称为 互扩散系数32、温度升高，扩散系数 增大33、熔体中组元的扩散系数随着熔体粘度的增高而 减小34随着温度升高，表面张力 减小35、表面活性物质在纯粹状态时的表面张力 很小1、冶金熔体的熔化温度：是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。2、表面活性物质：能导致熔剂表面张力剧烈降低的物质。1、冶金熔体的熔化温度与其组成无关。错2、熔渣的熔化性温度决

38、定了冶炼时所采用的温度制度。对3、熔体的温度随着温度的升高而减小。对4、金属熔体的密度与其中溶解元素的种类及浓度无关。错5、在熔盐电解过程中，在一定的电流密度和温度下，极间距离起决于电解质的导电率。对6、酸性氧化物浓度的增加将导致熔渣的电导率下降。对7、电导率越大，熔体的导电性越大。对8、熔体中组分的扩散系数与温度、熔体组成及黏度无关。错9、质点之间键的强度越大，液体的表面张力也越大。对10、当温度升高到临界温度时，汽-液相界面消失，液体的表面张力为零。对11、同种金属卤化物的表面张力从大到小的顺序是：澳化物氯化物 氟化物。错12、温度对不同种类的熔体的导电率的影响相同。错13、润湿性好，容易

39、发生阳极效应。错14、熔渣-金属液间的界面张力与熔渣及金属渣的组成和温度有关。对1、什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？1、熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。熔渣的熔化性温度是指黏 度由平缓增大到急剧增大的转变温度。试利用熔渣的等粘度曲线图(p19,4-2 )估计组成为(w>% CaO38.0,SiO 2 38.39 , Al 2Q16.0,MgO2.83,的高炉渣在1500度时的粘度，如果将温度提高至1900度，此熔渣的粘度降低到多大？解：炉渣总组成 w (B) =95.22,需重新换标，使组分之和为100%有：汇 w(CaO)= w(CaO)+w(MgO)=(

40、38.0+2.83)/95.22%=42.88%W(SiO2)=40.23% w(Al20)=16.8%查 4-12 得 1500 度时 r =0.7Pa.S将温度提升到 1900 度，查 4-12 得刀=0.1+0.05*0.3/0.4=0.138Pa.S试利用加和性规则计标1400度时，组成为(wB%: CaO 35,SiO2 50,Al2O3 15表面张力，并与由等表面张力曲线图所得结果(p97图4-23 )进行比较解：首先计标组成的摩尔数(以 100g炉渣计)n(CaO)=35/56=0.625moln(SiO 2)=50/(28.1+16*2)=0.832moln(Al 2Q)=15

41、/(2*27+3*16)=0.147molx(CaO)=0.625/(0.75+0.832+0.147)=0.390x(SiO 2)=0.832/(0.75+0.832+0.147)=0.518x(Al 20)=0.147/(0.75+0.832+0.147)=0.092根据加和性规则8 =Exi* 8 i6 (CaO)=0.52N/M6 (SiO 2)=0.40N/M6 (Al 2O3)=0.72N/M6 =0.39*0.52+0.518*0.40+0.092=0.467 N/M利用内插法查(p97 4-23 )得8=0.42(1600 度)比较得知，1400度时黏度高于1600时。试计标8

42、00c铝夜、1200 c铜液和1650c的铁液的黏度，有关数据见下表。金属熔点/ cri /mpa.sAq/mpa.s_-1Eq/kj.molAl6601.180.149216.5Cu10484.500.300930.6Fe15364.950.369941.4解：根据阿罗尼乌斯表达式y =Aqexp(En/RT) 有y Ai,800 =0.1492exp(16.5/9.314*1073)=0.1495 (Pa.s)r ca.i2oo=0.3009exp(30.6/8.314*1473)=0.3041 (Pa.s)Y Fe.1650=0.3699exp(41.4/8.314*1923)=0.37

43、89 (Pa.s)实验测得组成为(VB% CaO42.5、sio 242.5、MgO9.S Al 2O35.5的熔渣在不同温度下的黏度 如下表，试求出黏度与温度的指数方程及黏流活化能。t/ C13001350140014501500ri /pa.s1.631.341.090.910.75解；黏度与温度及黏流活化能的关系为ri = Aqexp(En/RT)Ln ri = En/RT+LnAq现计标各温度的Lnt及(1/T) *104,如下表，以计标的 Lnt- (1/T) *104作图，得图,En=( Ln »-Ln 刀 2)/(T 1-1-丁2-1)*10 4=8.314* (0.4

44、1+0.09 ) /(6.2-5.8)*104=103925 J.molt/ C13001350140014501500T/k157316231673172317731/T6.35*10 -46.16*10 -45.977*10 -45.804*10 -45.64*10 -4En/R *1/T7.9387.77.4717.2557.05Ln Y0.4890.2930.086-0.094-0.288LnAq-7.449-7.407-7.384-7.349-7.388Aq -45.82*10一一 一 一 -46.070*10 _ -46.204*10 -46.432*10 _ -46.503*10

45、4A =(5.82+6.07+6.204+6.432+6.503)/5* 10=6.206*10 -3故黏度与温度的指数方程为Y =6.204*10 -3exp(103925/T)黏流活化能为103925 J.mol采用线性回归Lnr = En/R *1/T+Ln A .Y=A + Bx(Y= Ln 刀，A= LnA JA=-6.426 B=10897.9因为B = En/REn=8.314*B=90605 J.molA= LnA. A*=1.624*10采用指数回归Y=A*eBxLny=LnA+Bx A=A 刀 B=Ea/R X=1/TK/C13001350140014501500T/K15

46、371623167317231773_4(1/T)*106.3576.1615.9775.8045.640刀1.631.341.090.910.75R=0.997 A=1.6913*10 -3 B=10820.832因为 B=Er /R E 刀=B*8.314=89964J/mol 所以，指数方程为：r =1.6913*10 -3Exp(89964/T)高炉低钛渣的成分(wb/%) :TiO 2 2.0,CaO 46.11 , SiO2 35.73,MgO 3.99,Al2O3 9.99.用毛细法则测得渣中硫的扩散系数如下表，试求硫的扩散系数与温度的关系式及扩散活化能t/ C135014001

47、45015501550D/nm2*s-11.962.423.404.696.35解：扩散系数与温度的关系D=A exp(-E . /RT)两边取对数有LnD=LnA - E "RTLgD=LgA/2.303-E d/(2.303*R*T)LgD=A+B/T(A= LgAD B=-E d/(2.303*R)已题目所给表格中的数据计标LgD对(1/T) *104作图，可求得上式，作图数据如下表， (Lg”及(1/T) *104)的数据。t/ C13501400145015001550T/k16231673172317731823,_ 、一 4(1/T) *106.165.985.805.

48、645.49D/nm2*s -11.692.423.404.696.35Lgk-8.77-8.62-8.47-8.33-8.02用线性回归有Y=a+bxb=- E d/(2.303*R)x=1/Tr=0.99993这里 y= Lgk a= LgA d有 a=-3.53b=-8508.06扩散系数与温度的关系LgD=-3.53-8508.06/T=-8508.06/T-3.53EA=b*(-2.303R)=-8506.06*2.303*8.314=162905.03(J/mol) 根据CaO-Al2Q-SiO2系熔渣的等黏度曲线（图4-12 ）,分别讨论碱度为 0.2和1时，增大Al 2O3 含

49、量对熔渣黏度的影响，并解释其原因。解：当碱度为0.2时，即CaO/SiO2=0.2时，此时等黏度曲线几乎与SiO2-Al 2Q边平行，增大A12O含量对熔渣黏度几乎没有影响。当CaO/SiO2=1时.增大A12O3含量熔渣黏度减小，主要原因是，低碱度情况下Al3+可以取代硅氧阴离子中的si 4+W形成硅铝氧阴离子， 即A12O3呈碱性。在碱度为1时，增加熔渣中Al 2O3 含量，熔渣的溶化性温度增加，粘度增加。1、什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？解：熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。熔渣的熔化性温度是指黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度。何为表面活性物质，哪些元素是

50、铁液的表面活性物质？解：能剧烈地降低溶剂表面张力的物质叫表面活性物质，表面活性物质在纯粹状态时表面张力很小，O S、N是铁液的表面活性物质。实验发现某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量的细颗粒铅珠，造成铅的损失，你认为什么原因引起的，因采取何措施降低铅的损失？解；当金属熔体与熔渣接触时，若两者的界面张力太小，则金属易分散于熔渣中，造成有价金属的损失，只有当两者的界面张力足够大时，分散在熔渣中的金属微滴才会聚集长大，并沉降下来，从而与熔渣分离。造成该厂铅损失的原因是因为鼓风炉炉渣与铅熔体两者界面张力太小，采取的措施为调整炉渣的组成。第五章1、在高炉冶炼及炼钢生产中，高碱度渣有利于金属液中硫和磷的脱除。

51、对2、一般来说，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣。对3、熔渣中三氧化二铁的含量越低，熔渣的氧化性越强。错4、随着熔渣氧势和碱度的提高以及温度的降低，熔渣的氧化性降低。错5、熔渣的氧化性只与其中能提供氧的组分的含量有关。对6、随着CaO含量的增大，硫容迅速增大。对7、氧化渣能很好地阻隔炉气中的氮与金属液的作用。对1、熔渣的碱度：是指熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量之比。2、熔渣的酸度：熔渣中所有酸性氧化物的氧的质量之和与所有碱性氧化物的氧的质量之和。3、氧化渣：是指能向与之接触的金属液供给氧，使其中的杂质元素氧化的熔渣。4、还原渣：能从金属液中吸收氧、使金属液发生脱氧过程的熔渣1、熔渣

52、的氧势是熔渣氧化能力的标志，其值越大，熔渣的氧化能力 。越强2、一般来说，随着温度的升高，硫容 。增大3、熔渣的碱度或酸度表示炉渣酸碱性的 相对强弱。4、熔渣的化学性质主要决定于其中占优势的氧化物所显示的 化学性质。5、用熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度的 表示熔渣的碱度或酸度相对含量6、对于高炉渣，碱度大于 1的渣是,碱度小于1的渣是 碱性渣 酸性渣 7、对于炼钢渣，碱性渣的碱度约为 23.5。8、有色冶金中，习惯上用 表示熔渣的酸碱性酸度(硅酸度)9、在离子理论中，用渣中自由C2一的活度的大小作为熔渣酸碱性的 。活度越大，则熔渣的碱度越大；反之，活度越小，则熔渣的酸度越大。量度10、熔渣可

53、分为两种： 和 氧化渣、还原渣 11、熔渣的供氧能力或吸收氧的能力取决于熔渣中与金属液中 的相对大小氧势12、当熔渣中的氧势大于金属液中的氧势时，此炉渣为 氧化性渣 13、当熔渣中的氧势小于金属液中的氧势时，此炉渣为 还原性渣 14、熔渣的氧化性用渣中 的含量进行表征能提供氧的组分15、钢铁冶金中，用渣中 的含量来表示熔渣的氧化性氧化亚铁(FeO)16、离子溶液模型的作用是计算熔渣组元 活度 17-经典热力学模型一一假定硅酸盐熔渣中的各种 之间存在着聚合型的化学反应平 衡。利用这类聚合反应的平衡常数可计算熔渣组元的活度。复合阴离子和氧离子18、碱度高时，A12Q呈酸性，与渣中 CaO结合，故a

54、ss随着A12O3含量的增加而 增大 19、碱度低时，A12O3呈碱性，与渣中SiO2结合，故ass随着A12C3含量的增加而 减小 20-统计热力学模型一一利用统计方法分别由离子间的作用能(用混合热表示)和离子分 布的组态来计算离子溶液形成的偏摩尔始变量和偏摩尔嫡变量，再由此计算出熔渣组元的 活度。1、熔渣的氧化性是如何表示的？1、熔渣的氧化性表示当熔渣与金属液接触时，熔渣向金属液提高氧的能力，一般以熔渣中 能提供氧的含量来表示。2、什么是熔渣的碱度和酸度？2、熔渣的碱度是指熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量之比；熔渣的酸度：熔渣中所有酸性氧化物的氧的质量之和与所有碱性氧化物的氧的质量之和。一工厂炉渣的组成为(W% sio 244.5、CaO13.8、FeO36.8、MgO4.9,试计标该炉渣的酸度和 碱度。解：R= (Wo+Wgo) /WSiO2=(13.8+4.9)/44.5=0.42r=!2Wo麒性氧化物)/汇Wo (碱性氧化物)=Wo(sio 2)/W