《冶金物理化学PhysicalChemistryofMetallurgy》chap1绪言

1、E-mail: Tel: 83683974 (O) 参考书目参考书目n梁连科，冶金热力学及动力学，东北工学院出版社，1989n黄希祜，钢铁冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1990n傅崇说，有色冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1993n车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989n魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980n韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984n陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984n李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，19951.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.1地位地位n冶金专业平台课之一。n以普通化学、高等数学、物理

2、化学为基础。n与物理化学相比，更接近与实际应用。n目的：为开设专业课和今后的发展作理论准备。 1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容火法冶金特点：一高三多火法冶金特点：一高三多1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.2作用作用n将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程中，阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化冶金过程提供理论依据。n为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条件（温度、气氛）。例如炼钢过程。此类问题将由本课程解决。 1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容n注意：由于高温的特点，宏观测定难度大，微观就更难，有时只能使用常温数据外推，误差较大。n本学科尚在

3、不断完善发展中。应学会灵活应用，依据冶物化理论，创造有利反应进行条件，抑制不利反应，提出合理工艺流程。 1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.3冶金实例冶金实例1.3.1高炉炼铁高炉炼铁（a）炉顶煤气成分：nN2 、CO、CO2，少量H2、CH4nN250， CO（2025）、CO2（2217）nCO+CO2（4244）nCO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100%消耗。n无法实现的原因：存在化学平衡。1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.3冶金实例冶金实例n（b）矿石中含有Fe、Mn、S、P、Al、Mg、Ca等多种元素，但被还原量却不同：n原因：氧化物稳定性问题n（c

4、）S、P的去除 炼钢、炼铁过程分别去除P、Sn原因：反应条件是否适宜。1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.3冶金实例冶金实例1.3.2炼钢炼钢n奥氏体不锈钢冶炼：去C保Cr。n特种冶金（二次精炼）真空脱气，矿石中含有Fe、Mn、S、P、Al、Mg、Ca等多种元素，但被还原量却不同。n原因：氧化物稳定性问题。1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.3.3有色冶金有色冶金n炼铜：氧化炼铜：氧化还原还原电解电解n去铁 Cu2SCu2OCun湿法：电解过程湿法：电解过程，电化学电化学，phph电位图电位图n浸出，萃取过程n熔盐电解等等1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.

5、4主要内容主要内容热力学热力学n第一定律：能量守恒，转化；n第二定律：反应进行的可能性及限度；n第三定律：绝对零度不能达到。1.4.1冶金热力学冶金热力学n主要为第二定律 工具：等温方程式n正向 逆向 平衡n测定n计算（查表）CPK（0） CPABTn估计值n统计热力学1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.4.2冶金动力学冶金动力学n研究过程的机理（反应机制）和限制环节n提出一系列模型，找出结症对症下药：提高其反应速度或减缓反应速度。1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容1.4.2冶金动力学冶金动力学n与物理化学的差异：与物理化学的差异：n物化：只是单相中微观的化学反应，也称微

6、观动力学；n冶金动力学：对多相，还伴有传热、传质现象，为宏观动力学；n一般说来，由于高温，所以化学反应速度快，多为扩散为限制行环节；n现状：数据不全，误差大，模型的适用性差。1.本课程作用及主要内容本课程作用及主要内容2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国外国外n19201932年，黑色冶金中引入物理化学理论；n1920年，P.Oberhoffer（奥伯霍夫）首次发表钢液中Mn-O平衡问题的论文；n1925年，Farady Society（法拉第学会）在英国伦敦召开炼钢物理化学学术年会。n1926年，C.H.Herty（赫蒂）在美国发表平炉炼钢过程中C、S、Mn等元素变化规律论文，

7、且专门领导建立一个研究平炉冶炼过程问题的小组。n1932年，德国R.Schenk发表专著：钢铁冶金物理化学导论（Phsical Chemistry of Steel Manufacture Processes）n其他：德国的Korber和Olsen等。2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国外国外冶金物理化学体系冶金物理化学体系：19321958创立创立J.Chipman（启普曼）启普曼）,逸度和活度理论逸度和活度理论n1926年毕业于加里福尼亚大学，物理学博士；n1932年发表H2O，CO2，CO，CH4的自由能及在冶金学上的意义（密西根大学，研究工程师）；n1937年任麻省理工学

8、院教师；n1942年出版1600化学一书；n1948年发表金属溶液的活度论文，奠定了活度基础；n1951年出版碱性平炉炼钢一书。2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 nC.Wagner1952年出版合金热力学提出活度相互作用系数，使活度更加理论化；1958年出版炼钢中的动力学问题创立较完整的冶金动力学研究体系；nS.Darken1953年出版金属物理化学，较系统地论述了“冶金动力学及热力学”问题 2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国内国内n李公达(19051971),湖北人，南开大学毕业。1931年进入美国密歇根大学研究院，师从美国著名学者J.chipman教授，获冶金工程博

9、士学位。 n1937年发表H2-H2S混合气体与Fe中S的平衡，论述了铁液中s的行为。2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国内国内n魏寿昆（1907)，天津人，中国科学院院士。德国德累斯顿工科大学工学博士,冶金过程热力学、活度在冶金中的应用。n在冶金热力学理论及其应用中获得多项重大成果。运用活度理论为红土矿脱铬、金川矿提镍、等多反应中金属的提取和分离工艺奠定了理论基础。2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国内国内n邹元爔 （中科院上海冶金研究所） 发表一系列熔体活度测定方法，如测定Cao-SiO2-Al2O3渣系的活度n我国冶金物理化学活度理论研究的先驱，将冶金物理化学

10、对象从钢铁冶金、有色冶金延伸到高纯金属和半导体材料冶金； 2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国内国内n陈新民（19121992），有色金属冶金先驱，研究火法冶金、湿法冶金、氯化冶金及熔体热力学理论。 n1947年与J.Chipman共同发表H2-H2O混合气体与Fe液中Cr的平衡2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国内国内n周国治,中国科学院院士，用Gibbs-Duhem方程计算熔体热力学性质；2.冶金物理化学的发展冶金物理化学的发展 2.1国内国内n王之昌，东北大学教授王之昌，东北大学教授.n主要学术研究：（一）溶液理论和热力学：首次揭示各类实际多元系的简单共性，创立了偏简单溶液