《篇冶金熔體》PPT課件.ppt

第一篇 冶金熔體,第一篇 冶金熔體,冶金原理,第一章 冶金熔體概述,第一章 冶金熔體概述,許多高溫冶金過程，都是在熔融介質(zhì)中進行的； 很多冶煉過程，產(chǎn)物或中間產(chǎn)品為熔融狀態(tài)物質(zhì)。 冶金熔體在高溫冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)或反應(yīng)產(chǎn)物 冶金熔體的分類根據(jù)組成熔體的主要成分的不同 金屬熔體 熔渣 熔鹽 非金屬熔體 熔锍,1.0 概 念,1.0 概 念,1.1 金屬熔體,金屬熔體 液態(tài)的金屬和合金 如鐵水、鋼水、粗銅、鋁液等 金屬熔體不僅是火法冶金過程的主要產(chǎn)品， 而且也是冶煉過程中多相反應(yīng)的直接參加者。,1.1 金屬熔體,1.2 熔 渣,熔渣主要由冶金原料中的氧化物或冶金過程中生成的氧化物組成的熔體。 如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3 除氧化物外，爐渣還可能含有少量其它類型的化合物甚至金屬 如氟化物、氯化物、硫化物、硫酸鹽等,1.2 熔 渣,二、常見冶金爐渣的組成,1.2 熔 渣,結(jié) 論： 冶金爐渣通常由五、六種或更多的氧化物組成。 爐渣常含有其他化合物，如氟化物、硫化物等。 爐渣中含量最多的氧化物通常只有三種，其總含量可達80%以上。 大多數(shù)有色冶金爐渣和鋼渣的主要氧化物是： FeO、CaO、SiO2 高爐渣和某些有色冶金爐渣的主要氧化物為： CaO、Al2O3、SiO2,1.2 熔 渣,三、熔渣組分的來源,礦石或精礦中的脈石 如高爐冶煉：Al2O3、CaO、SiO2等 為滿足冶煉過程需要而加入的熔劑 如CaO、SiO2、CaF2等改善熔渣的物理化學(xué)性能 冶煉過程中金屬或化合物（如硫化物）的氧化產(chǎn)物 如煉鋼：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等 造锍熔煉：FeO、Fe3O4等。 被熔融金屬或熔渣侵蝕和沖刷下來的爐襯材料 如堿性爐渣煉鋼時，MgO主要來自鎂砂爐襯,1.2 熔 渣,四、熔渣的主要作用與分類, 不同的熔渣所起的作用是不一樣的 根據(jù)熔渣在冶煉過程中的作用，可將其分成四類： 1、冶煉渣（熔煉渣） 是在以礦石或精礦為原料、以粗金屬或熔锍為冶煉產(chǎn)物的熔煉過程中生成的 主要作用匯集爐料（礦石或精礦、燃料、熔劑等）中的全部脈石成分、灰分以及大部分雜質(zhì)，從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物（金屬、熔锍等）分離。 例如，高爐煉鐵中，鐵礦石中的大量脈石成分與燃料（焦炭）中的灰份以及添加的熔劑（石灰石、白云石、硅石等）反應(yīng)，形成爐渣，從而與金屬鐵分離。 造锍熔煉中，銅、鎳的硫化物與爐料中鐵的的硫化物熔融在一起，形成熔锍；鐵的氧化物則與造渣熔劑SiO2及其他脈石成分形成熔渣。,1.2 熔 渣,2、精煉渣（氧化渣） 是粗金屬精煉過程的產(chǎn)物。 主要作用捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物，使之與主金屬分離。 例如，在冶煉生鐵或廢鋼時，原料中雜質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物與加入的造渣熔劑融合成CaO和FeO含量較高的爐渣，從而除去鋼液中的硫、磷等有害雜質(zhì)，同時吸收鋼液中的非金屬夾雜物。,1.2 熔 渣,3、富集渣 是某些熔煉過程的產(chǎn)物。 作用使原料中的某些有用成分富集于爐渣中，以便在后續(xù)工序中將它們回收利用。 例如，鈦鐵礦常先在電爐中經(jīng)還原熔煉得到所謂的高鈦渣，再從高鈦渣進一步提取金屬鈦。 對于銅、鉛、砷等雜質(zhì)含量很高的錫礦，一般先進行造渣熔煉，使絕大部分錫（90%）進入渣中，而只產(chǎn)出少量集中了大部分雜質(zhì)的金屬錫，然后再冶煉含錫渣提取金屬錫。,1.2 熔 渣,4、合成渣 是指由為達到一定的冶煉目的、按一定成分預(yù)先配制的渣料熔合而成的爐渣。 如電渣重熔用渣、鑄鋼用保護渣、鋼液爐外精煉用渣等。 這些爐渣所起的冶金作用差別很大。 例如，電渣重熔渣一方面作為發(fā)熱體，為精煉提供所需要的熱量；另一方面還能脫出金屬液中的雜質(zhì)、吸收非金屬夾雜物。 保護渣的主要作用是減少熔融金屬液面與大氣的接觸、防止其二次氧化，減少金屬液面的熱損失。,1.2 熔 渣,五、熔渣的其它作用,作為金屬液滴或锍的液滴匯集、長大和沉降的介質(zhì) 冶煉中生成的金屬液滴或锍的液滴最初是分散在熔渣中的，這些分散的微小液滴的匯集、長大和沉降都是在熔渣中進行的。 在豎爐（如鼓風(fēng)爐）冶煉過程中，爐渣的化學(xué)組成直接決定了爐缸的最高溫度。 對于低熔點渣型，燃料消耗量的增加，只能加大爐料的熔化量而不能進一步提高爐子的最高溫度。 在許多金屬硫化礦物的燒結(jié)焙燒過程中，熔渣是一種粘合劑。 燒結(jié)時，熔化溫度較低的爐渣將細粒爐料粘結(jié)起來，冷卻后形成了具有一定強度的燒結(jié)塊或燒結(jié)球團。 在金屬和合金的精煉時，熔渣覆蓋在金屬熔體表面，可以防止金屬熔體被氧化性氣體氧化，減小有害氣體（如H2、N2）在金屬熔體中的溶解。,1.2 熔 渣,六、熔渣的副作用,熔渣對爐襯的化學(xué)侵蝕和機械沖刷 大大縮短了爐子的使用壽命 爐渣帶走了大量熱量 大大地增加了燃料消耗 渣中含有各種有價金屬 降低了金屬的直收率,1.2 熔 渣,1.3 熔 鹽,熔鹽鹽的熔融態(tài)液體 通常指無機鹽的熔融體 常見的熔鹽由堿金屬或堿土金屬的鹵化物、碳酸鹽、硝酸鹽以及磷酸鹽等組成。 熔鹽一般不含水，具有許多不同于水溶液的性質(zhì)。 例如，熔鹽的高溫穩(wěn)定性好，蒸氣壓低，粘度低，導(dǎo)電性能良好，離子遷移和擴散速度較高，熱容量高，具有溶解各種不同物質(zhì)的能力等。 廣泛應(yīng)用于諸多工業(yè)部門 冶金、材料、化工、核工業(yè)、能源技術(shù)、環(huán)境保護等。,1.3 熔 鹽,在冶金領(lǐng)域，熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產(chǎn)與精煉 熔鹽電解法廣泛應(yīng)用于鋁、鎂、鈉、鋰等輕金屬和稀土金屬的電解提取或精煉 這些金屬都屬于負電性金屬，不能從水溶液中電解沉積出來 例如，鋁的熔鹽電解是工業(yè)鋁生產(chǎn)的唯一方法 其它的堿金屬、堿土金屬，鈦、鈮、鉭等高熔點金屬以及某些重金屬（如鉛）的熔鹽電解法生產(chǎn) 利用熔鹽電解法制取合金或化合物 如鋁鋰合金、鉛鈣合金、稀土鋁合金、WC、TiB2等,熔鹽的冶金應(yīng)用（一）,1.3 熔 鹽,某些氧化物料（如TiO2、MgO）的熔鹽氯化 適合處理CaO、MgO含量高的高鈦渣或金紅石 流程短、原料適應(yīng)性強、設(shè)備生產(chǎn)率高、產(chǎn)物雜質(zhì)含量低。 用作某些金屬的熔劑精煉法提純過程中的熔劑 例如，為了降低粗鎂中的非金屬雜質(zhì)和某些金屬雜質(zhì)，采用由堿金屬和堿土金屬的氯化物、氟化物的混合熔劑進行精煉。 熔劑在精煉中的作用： 除去鎂中的某些雜質(zhì) 在熔融的鎂表面形成一層保護膜，將鎂與空氣隔絕防止其燃燒。,熔鹽的冶金應(yīng)用（二）,1.3 熔 鹽,1.3 熔 鹽,1.4 熔 锍,熔锍多種金屬硫化物（如FeS、Cu2S、Ni3S2、CoS等）的共熔體 其中往往溶有少量金屬氧化物及金屬 工業(yè)上常稱作冰銅 熔锍是銅、鎳、鈷