冶金原理火法精炼

1、1234567891011121314151617182SiO2C2COSi )(ln2PaaPaRTGGrr19lgfC = CCe(%C) +SiCe(%Si) = 0.144.5+0.081 = 0.71 fC = 5.13, aC = 5.134.5 = 23.09 lgfSi =SiSie(%Si) +CSie(%C) = 0.111+0.184.5 = 0.92 fSi = 8.32, aSi = 8.321 = 8.32 将熔渣的质量%浓度换算成摩尔分数： CaOx= 0.57, 2SiOx = 0.31，FeOx= 0.12 202SiOSiO105 . 7,12. 1lg22

2、22SiO103 . 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 ： C u2O + Fe = FeO(s) + 2C u 1200 时 除 铁 反 应 的 标 准 吉 布 斯 自 由 能 变 化 ： )2()1(GGGrrr= 103246 Jm ol1 K

3、 = 4. 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=1.01325

4、105 Pa时与%C平衡的%O451） 炼炼 钢钢 过过 程程 中中 残残 余余 氧氧 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

5、 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47rgHHPPssmm/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%/2

6、ffPPKP5253545556575859PbAg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646566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

7、 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)e

8、xp()(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*/)/()(939495RCRTHPAAvapA303.2303.2lg)()(*RCRTHPBBvapB303.2303.2lg)()(*CRTHHRCCRTHHPPBvapAvapBABvapAvapBA303.2(303.2303.2(lg)()()()()()(*BBAABABBBAAABAPPxxxPxP*/)/()(（式10-14）（式10-15）9

9、6971, 0303. 2)(lg/)()(*BABvapAvapBACRTHHPP0303. 2)()()()()(RTHHHHBvapAvapBvapAvap981, 0303. 2)(lg/)()(*BABvapAvapBACRTHHPP0303. 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*

10、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 18.1lg27.03510lg*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/

11、 PP为 1200K 时的 30.5 倍。 101PRTMCW2102BBBBAAAA22BAMMMMMMMMpxMRTCdtdnpxMRTCdtdn103AABBABAABBBAAAABBBABnmnmppMMpxpxMMdndnMMMMMMMMMMMMMMAABB11)(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 Jmol-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