冶金原理復習

1、第一篇冶金熔體第一章冶金熔體概述1 .什么是冶金熔體它分為幾種類型在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應介質和反應產(chǎn)物（或中間產(chǎn)品）稱為冶金熔體。它分為：金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔銃。2 .何為熔渣簡述冶煉渣和精煉渣的主要作用。熔渣是指主要由各種氧化物熔合而成的熔體。冶煉渣主要作用在于匯集爐料中的全部脈石成分，灰分以及大部分雜質，從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分離。精煉渣主要作用是捕集粗金屬中雜質元素的氧化物，使之與主金屬分離。3 .什么是富集渣它與冶煉渣的根本區(qū)別在哪里富集渣：使原料中的某些有用成分富集與爐渣中，以便在后續(xù)工序中將它們回收 利用。冶煉渣：匯集大部分雜質使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分離。4

2、 .試說明熔鹽在冶金中的主要應用。在冶金領域，熔鹽主要用于金屬及其合金的電解生產(chǎn)與精煉。 熔鹽還在一些氧化物料的熔鹽氯化工藝以及某些金屬的熔劑精煉法提純過程中廣泛應用。第二章 冶金熔體的相平衡圖1 .在三元系的濃度三角形中畫出下列熔體的組成點，并說明其變化規(guī)律。X :A 10%,B 70%,C 20% ;Y :A 10%,B 20%,C 70% ;Z :A 70%,B 20%,C 10% ;若將3kg X熔體與2kg Y熔體和5kg Z熔體混合，試求出混合后熔體的組成點2 .下圖是生成了一個二元不一致熔融化合物的三元系相圖(1)寫出各界限上的平衡反應(2)寫出P、E兩個無變點的平衡反應(3)分

3、析下圖中熔體1、 2、 3、 4、 5、 6的冷卻結晶路線3.在進行三元系中某一熔體的冷卻過程分析時，有哪些基本規(guī)律答：1背向規(guī)則2杠桿規(guī)則 3直線規(guī)則 4連線規(guī)則5三角形規(guī)則6重心規(guī)則 7切線規(guī)則 8共腕規(guī)則等第三章冶金熔體的結構1 .熔體遠距結構無序的實質是什么2 .試比較液態(tài)金屬與固態(tài)金屬以及液態(tài)金屬與熔鹽結構的異同點3 .簡述熔渣結構的聚合物理論。其核心內(nèi)容是什么第四章冶金熔體的物理性質1 .什么是熔化溫度什么是熔渣的熔化性溫度解：熔化溫度是指由其固態(tài)物質完全轉變成均勻的液態(tài)時的溫度。熔渣的熔化性溫度是指黏度由平緩增大到急劇增大的轉變溫度。2 .實驗發(fā)現(xiàn)，某煉鉛廠的鼓風爐爐渣中存在大量

4、細顆粒鉛珠，造成鉛的損失。你認為這是什么原因引起的應采取何種措施降低鉛的損失解;當金屬熔體與熔渣接觸時，若兩者的界面張力太小，則金屬易分散于熔渣中， 造成有價金屬的損失，只有當兩者的界面張力足夠大時，分散在熔渣中的金屬微 滴才會聚集長大，并沉降下來，從而與熔渣分離。造成該廠鉛損失的原因是因為鼓風爐爐渣與鉛熔體兩者界面張力太小，采取的措施為調整爐渣的組成。第五章冶金熔體的化學性質與熱力學性質1 .某工廠爐渣的組成為：% SiO 2 , %CaO , %FeO , %MgO。試計算該爐渣的堿度和酸度。原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65解：R=

5、(Wcao+WMgo) /WSIO2=+/=r=!2Wo(酸性氧化物)/!2Wo (堿性氧化物)=Wo(siO2)/Wo(CaO)+Wo (MgO) +Wo(FeO)=*32/60)/*16/56+*16/+*16/40)2 .什么是熔渣的堿度和酸度堿度熔渣中主要堿性氧化物含量與主要酸性氧化物含量(質量)之比，用 R(B、V 表示。當R>1,呈堿性。R<1,呈酸性酸度熔渣中結合成酸性氧化物的氧的質量與結合成堿性氧化物的氧的質量之比，一般用r表示。一般說來，酸度小于或等于 1的渣屬于堿性渣。3 .已知某爐渣的組成為(Wb / % ) : CaO 、SQ 、FeO 、FeO3MnO 、

6、BO5 ,試用四種不同的堿度表達式計算該爐渣的堿度。Zn 65原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 1) R=WCao/ WSIO2=2)對于Al2O3或 MgO含量較高的渣R=( WCao+WMgO)/( WSIO2+WAL2O3R= WCao/ ( WSIO2+WAL2O3)此題中無AI2O3,僅MgO含量較高，故 R=( Wao+WMgO)/ WSIO2 = (+) /= 3)對于含P2O5較高的渣R=WCao/ (WSIO2+WP2O3) =+=4)一般爐渣，既要考慮 CaO和sio2對堿度的影響，也要考慮其他主要氧化物如MgO、MnO、P2O5

7、、AI2O3等對堿度的影響R= ( Wcao+WMgo+WMNO)/( WSIO2+ WAL2O3+ WP2O3)=+/+0+=利用CaO-A2O3-SiQ系等溶度曲線圖求1600c時組成為(Wb%)CaO26sis43、MgO4、Al2O320、P2O57 的熔渣中 SiQ 和 Al2O3 的活度解：設熔渣為100g,則有CaOSiQMgOAl2O3P2O5Wb (g)26434207Mb566040102142Nb(mol)Xb由表中數(shù)據(jù)可得ExCaO=x(CaO+MgO)=ZZxSiQ =x(SiO+ P2O5)=x A2O3=由CaO-A2O3-SiC2等活度曲線圖查得:a SiQ=+

8、5= a AbO3=+3=第二篇 冶金過程的熱力學基礎第六章 概述1.已知反應 Ni(CO% (g) = Ni (s) + 4 CO (g)勺 rGm= J mol-1試求:(1)標準狀態(tài)下，分別在300 K和400 K時能否利用上述反應制取金屬鍥；(2)在400 K時反應進行的限度及當開始時 Ni(CO4 (g)的分壓為P e,并設分解反應過程中總體積不變，求Ni(CO% (g)的分解率；(3)分析進一步提高轉化率的途徑。第七章化合物生成一分解反應Li2CO3(l) =Li 2O (s) +CO 的Gm = T J mol-1 (10001125K)試求：(a )其分解壓與溫度的關系;和總壓

9、分別為(b )當氣相時，計算其開始分解溫度和化學沸騰溫度。(c )將1mol Li 2CQ置于容積為L的密閉容器中控制溫度為 700 C求Li 2CQ的分解率。2 .已知反應 LaN (s) =La (s) +rGm = T KJ mol ( 298-1000K )試求 1000K時LaN的分解壓。3 .試根據(jù)式 Af G * (MeO) = RTln P o2(MeO) RTln P e說明氧化物的氧勢項的物理意義4 .試解釋氧勢圖上 Na2O、 MgO的f Gm-T線上各轉折點的原因5,試計算碳酸鎂在空氣中的開始離解溫度和化學沸騰溫度。已知：MgO+CQ=MgCQrGm(T)=+, J3-

10、 一6.已知反應 2 Al (l) + -02 = A2O3 (s)的 rGm為 2rGm= -1680685 + J mol-1 (923-1973K)求1900 K時Al2O3的分解壓。第八章 熱力學平衡圖在冶金中的應用1 .說明電勢-pH圖中a線和b線的意義，為什么在 Au-H2O中(沒有配合 物CN-存在)不能控制電勢在 Au 3+的穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，從而使 Au浸出進入溶液。2 .某物料的主要組分為 CuO和FeO在浸出過程中采取什么措施可使兩者分離。第九章還原過程1 .求碳氣化反應在 1273K，總壓為2 x 150Pa時氣相CO的平衡濃度角單：C(s+CQg)=2CQg)A rGm0=

11、J/mol根據(jù)上式得，1273K時LgKP0=(-170707+/=(-170707+*1273)/*1273=Kp0=代入下式Ro/P0=，(Kp02/4)+ KP0*P/P0- Kp0/2=，4)+*2*105/101325=小 ccf- Kp0/2+V(Kp02/4)+ KP0*Pc/Po0* P0*100% =(197*10 5*100%)/(2*10 5)=%2 .用硅熱還原法按下反應制取金屬鎂2 MgO (s) + Si (s) =2 Mg (g) + S2OS)已知上反應 rGm = J mol -1要求還原溫度為1300C ,求應保持的真空度。解：反應 A rGm=ArGm0+

12、2RTLn(P/p)=+ TLg(P/P)當 t=1300 C, ArG=0 時Lg(P/P)= (-610846+*1573) / (1573*)=(P/P0)=*10-4P= Pa3 .根據(jù)氧勢圖估算 Cu2Q NiO、Fe2O3處原成Fe3O4而1273K時用CO+CO2昆 合氣體還原時，氣相平衡 CO/CO2的比值。4 .利用鋁在真空下還原氧化鈣，具反應為：6CaO +2Al (l) =3Ca (g) +3CaOl2O3(s) -Gm= J mol-1求：(a )如使反應能在1200 C進行，需要多大的真空度(b )如采用 的真空度，求CaO被Al還原的開始溫度；(c )在同樣的真空度

13、()下，按下反應進行還原：3CaO +2Al (l) =3Ca (g) + AO3(s)rGm = 703207- 261.94 T試估計復雜化合物的形成對還原的作用。解：根據(jù)等溫方程，有 A rGm0=-RTln (Pca/F0) 3=-3 RTln (Pca/F0) ln (Pca/P0) =/3*當 T=1200+273=1473K寸In (Pca/F0) =f Pca/F0=Pca(g)=*101325=故真空度為172Pa Pca(g)=10PaLn(10/101325)目真空度為 10Pa時，CaO被鋁還原的開始溫度為1272K(999C)根據(jù)等溫方程有 A rGm0=-RTln (Pca/P0) 3=-3 RTln (Pca/P0)=-3* In (Pca/P0)T=從上可得知1:對產(chǎn)生氣體產(chǎn)物的熱還原過程而言，降低系統(tǒng)壓強相應地降低生成物的 氣態(tài)產(chǎn)品的蒸汽壓，將有利于還原反應，即降低了還原反應的開始溫度2:生成復雜化合物，降低了還原產(chǎn)物的活度，有利于提高還原效果，即在 相同的還原效果下，降低了還原反應的開始溫度，在此題中生成復雜化合物與未 生成復雜化合物相比，溫度下降了C第十章高溫分離提純過程1 .已知