冶金原理复习

1、第一篇 冶金熔体第一章 冶金熔体概述1。 什么是冶金熔体？它分为几种类型?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、熔锍。熔渣是指主要由各种氧化物熔合而成的熔体。冶炼渣主要作用在于汇集炉料中的全部脉石成分，灰分以及大部分杂质,从而使其与熔融的主要冶炼产物分离。精炼渣主要作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化物,使之与主金属分离。什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里?利用。冶炼渣：汇集大部分杂质使其与熔融的主要冶炼产物分离。试说明熔盐在冶金中的主要应用。物料的熔盐氯化工艺以及某些金属的熔剂精炼法提纯过程中广泛应用。1第二章 冶金熔体的

2、相平衡图在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，并说明其变化规律.X ： A 10% , B 70 ， C 20 ；Y ： A 10% ， B 20% ， C 70 ；Z ： A 70 , B 20 ， C 10 ；3kg X 熔体与 2kg Y 熔体和 5kg Z 点。下图是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图写出各界限上的平衡反应、E 两个无变点的平衡反应分析下图中熔体 1 、 2 、 3 、 4 5 、 6 的冷却结晶路线。2 PAGE PAGE 5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5 三角形规则6 重心

3、规则7 切线规则8第三章 冶金熔体的结构1。 熔体远距结构无序的实质是什么？试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么?第四章冶金熔体的物理性质1温度是指黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度。2. 实验发现,某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠,造成铅的损失.你认为这是什么原因引起的？应采取何种措施降低铅的损失?施为调整炉渣的组成。第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质144.5SiO 213.8CaO 36.8%FeO 4MgO试计算该炉渣的碱度和酸度.原子量：Mg24Si 28Ca 40Fe 56Mn 55P 31Zn 65解：R=（

4、W+W ）/W=(13。8+4.9)/44.5=0.42caoSIO2r=Wo(酸性氧化物)/Wo（碱性氧化物）=Wo（sio）/Wo(CaO)+Wo（MgO）+Wo（FeO2=（44.5*32/60)/(13.8*16/56+36.816/71.8+4。9*16/40）=1。68什么是熔渣的碱度和酸度?碱度熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量（质量）之比，用R（B、V）表示。当 R1，呈碱性。R1，呈酸性酸度 - 熔渣中结合成酸性氧化物的氧的质量与结合成碱性氧化物的氧的质量之比，一般用 r 表示。一般说来，酸度小于或等于 1 的渣属于碱性渣。已知某炉渣的组成为(WB / 2078 S

5、iO2 20.50 FeO3886 Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 。67 ，试用四种不同的碱度表达式计算该炉渣的碱度.原子量：Mg24Si 28Ca 40Fe 56Mn 55P 31Zn 651) R=W / W=20。7/20。5=1.01caoSIO22)AlO 或 MgO2 3R= W/（W)R=( +W ）/（ W+W)caoSIO2AL2O3caoMgOSIO2AL2O3AlO 仅 MgO故 R=(W2 3，+W )/W=（20.78+10.51)/20。50=1。53caoSIO23）PO 较高的渣R=W2 5/ （W+W）=20.78/

6、（20。50+1。67)=0.94caoSIO2P2O34)一般炉渣，既要考虑 CaO 和 sio 对碱度的影响，也要考虑其他主要氧化物如2MgO、MnO、POAlO2 52 3R=（W+W ）/( W+ + W)caoMgoMNOSIO2AL2O3P2O3=（20。78+10.51+2.51)/（20。50+0+1.67）=1。52CaO-AlOSiO1600（W%)CaO26sio43、2 32B2MgO4、AlO20、PO7SiOAlO2 32 522 3b解：设熔渣为 100g，则有bCaOSiOMgOAlOPO22 32 5W（g)26434207BM566040102142BN（m

7、ol）0.4640.7170.10.1960。049bX0.3040。4700.0660.1280。032由表中数据可得xCaO=x（CaO+MgO）=0.370 xSiO =x（SiO+ PO）=0.502222 5x AlO=0.1282 3CaOAlOSiO2 32SiO=0.2+0。2/5=0.242AlO=0.03+0。02/3=0。0372 3第二篇 冶金过程的热力学基础第六章概述1.Ni(CO）4 （g) = Ni (s) + 4 CO (g） 的J mol1试求：G =133860368。1Trm300K400 K时能否利用上述反应制取金属镍；400 KNi（CO）4 （gP,

8、Ni(CO)4 （g)的分解率；分析进一步提高转化率的途径。第七章化合物生成 分解反应已知反应 Li2CO3（l） =Li2O (s） +CO2 的 G =325831288.4 TJ mol -1(10001125K）rm试求：a ）其分解压与温度的关系；（ b ）当气相学沸腾温度。和总压分别为 0。2和时,计算其开始分解温度和化（c将1mol Li 2CO3 置于容积为22.4 L 的密闭容器中控制温度为700求Li 2 CO3的分解率。已知反应 LaN (s）=La (s)+N 2 的 G =301328104。5 TKJ mol ( 2981000K ）rm试求 1000K 时 LaN

9、 的分解压.试根据式 f G * (MeO)=RT ln PRT ln P 说明氧化物的氧势中项的物理意义。6 PAGE PAGE 10试解释氧势图上 Na2O 、 MgO 的G* -T 线上各转折点的原因。fm5 试计算碳酸镁在空气中的开始离解温度和化学沸腾温度。已知： MgO+CO2=MgCO3 G （T)=110750.5+120。12T , Jrm36。已知反应2 32 O2 = Al2O3（s）的G 为rm G = -1680685+ 321.3TJ mol 1（9231973K）rm求 1900 K 时 Al2O3 的分解压。第八章热力学平衡图在冶金中的应用第八章pH 图中 a 线

10、和 b Au-H2O （没有配合CN - 存在）不能控制电势在 Au3+ Au 某物料的主要组分为 CuO 和 FeO 离。第九章还原过程1 求碳气化反应在 1273K ，总压为 210 5 Pa 时气相 CO 的平衡浓度。解:C+CO=2CO(s）(g)（g）rG0=170707-174.47TJ/molm根据上式得，1273K 时LgK0=(-170707+174.47T）/19.147T P=(-170707+174.471273)/19。147*1273=2.109KP代入下式P /P0=（K02/4)+ K0*P/P0- K0/2coPPP=（128。42/4)+128.4*2*10

11、5/101325=1.970 =- K0/2+（K02/4)+ K0*P/P0 P0100COPPPCO=(1971.01325*105100%)/（2105）=98.5%2。用硅热还原法按下反应制取金属镁2 MgO （s） + Si （s） =2 Mg （g) + SiO2(s） Grm= 610846-258 。 57T J mol 1要求还原温度为 1300，求应保持的真空度。解：反应rG=rG0+2RTLn（P/P0)mm=610846258.57+38。294 TLg（P/P0)当 t=1300，rG=0 时Lg（P/P0）=（-610846+258。571573）/（157328。

12、294)=3。89（P/P0）=4.087*10-4P=41.4 Pa3Cu2ONiOFe2O3(Fe3O4)1273K CO+CO2混合气体还原时，气相平衡 CO/CO2 的比值。4. 利用铝在真空下还原氧化钙，其反应为：6CaO(s)+2Al(l)=3Ca(g)1G=659984288.75TJ molrm求：（a ）1200 ( b )1.33Pa CaO Al 还原的开始温度; ( c ）在同样的真空度（1.33Pa ）下,按下反应进行还原：23CaO （s) +2Al （l) =3Ca (g) + Al O （s） G2rm= 703207- 261. 94 T试估计复杂化合物的形成

13、对还原的作用。解：根据等温方程，有rG0=-RTln(Pca/P0）3=3 RTln(Pca/P0）mln（Pca/P0)=(659984288。75T）/3*8。314T当 T=1200+273=1473K 时ln（Pca/P0）=6。38Pca/P0=0.001695 Pca（g)=0.01695*101325=171.76Pa故真空度为 172PaPca(g)=10PaLn（10/101325）=11.5826460。7/TT=1272K当真空度为 10Pa 时,CaO 被铝还原的开始温度为 1272K（999）根据等温方程有rG0=-RTln（Pca/P0）3=3 RTln（Pca/P

14、0）m703207261.94T=-3*8。314T ln（Pca/P0)T=1429。3K从上可得知 1气态产品的蒸汽压，将有利于还原反应，即降低了还原反应的开始温度 2相同的还原效果下,降低了还原反应的开始温度,在此题中生成复杂化合物与未生成复杂化合物相比，温度下降了 430.3第十章 高温分离提纯过程SnCd 合金含 Cd 1（),955K Cd Sn 中的活度2.26( 33.3kPa,Sn的饱和蒸气1.310-6Pa .求：（ a ) 955K 时上述合金中 Cd 的蒸气压;（ b )气相中镉与锡的摩尔比；cd/sn解：sn-cd 合金中各物质的摩尔分数(以 100g 即)X =(99/118。7）/（99/118。7）+(1/112.4)=0。989snX =（1/112.4)/(99/118。7）+(1/112。4）=0。011cdP =P* X =33。30。0112。26=0。83 PacdcdcdcdP = P * X =1.510-60.989=1。28610-6 PasnsnsnP / P =n