冶金原理課后習(xí)題及解答

1、第一章1冶金原理研究的主要內(nèi)容包括、和。冶金動(dòng)力學(xué)、冶金熱力學(xué)、冶金溶液。2金屬熔體指、。液態(tài)的金屬、合金。1、冶金原理是提取冶金的主要基礎(chǔ)科學(xué)，它主要是應(yīng)用的理論和方法研究提取冶金過程，為解決有關(guān)問題、開拓的冶金工藝、推進(jìn)冶金技術(shù)的發(fā)展指明方向。物理化學(xué)、技術(shù)、新2、根據(jù)組成熔體的主要成分的不同，一般將冶金熔體分為、四種類型。金屬熔體、熔渣、熔鹽、熔硫。3、冶金原理按具體的冶金對象分為冶金原理及冶金原理。鋼鐵、有色金屬。4、根據(jù)熔渣在冶煉過程中的作用的不同，熔渣主要分為、四種。在生產(chǎn)實(shí)踐中，必須根據(jù)各種冶煉過程的特點(diǎn)，合理地選擇,使之具有符合冶煉要求的物理化學(xué)性質(zhì)。冶煉渣、精煉渣、富集渣、合

2、成渣。熔渣。5、熔渣是和的重要產(chǎn)物之一。金屬提煉、精煉過程。6、熔渣是指主要由各種熔合而成的熔體。氧化物。7、的作用在于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。富集渣、8、的作用是捕集粗金屬中雜質(zhì)元素的氧化產(chǎn)物，使之與主金屬分離。精煉渣。9、在造銃熔煉過程中，為了使銃的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金屬在渣中的損失，要求熔渣具有較低的、和。粘度、密度、渣-銃界面張力。10、 為了提高有價(jià)金屬的回收率、降低冶煉過程的能耗，必須使銃具有合適的.物理化學(xué)性質(zhì)。11、 在生產(chǎn)實(shí)踐中，必須根據(jù)各種冶煉過程的特點(diǎn)，合理地選擇,使之具有符合冶煉要求的物理化學(xué)性質(zhì)。熔渣成分12、

3、冶金過程熱力學(xué)可以解決的問題有：1）計(jì)算給定條件下的；根據(jù)的正負(fù)判斷該條件下反應(yīng)能否自發(fā)地向進(jìn)行：2）計(jì)算給定條件下的平衡常數(shù)，確定反應(yīng)進(jìn)行的;3）分析影響反應(yīng)的和平衡常數(shù)，為進(jìn)一步提高指明努力方向。預(yù)期方向；限度；轉(zhuǎn)化率。13大多數(shù)有色冶金爐渣和鋼渣的主要氧化物：、FeO、CaO、SiO214高爐渣和某些有色冶金爐渣的主要氧化物：、CaO、AI2O3、SiO215熔鹽鹽的熔融態(tài)液體，通常指無機(jī)鹽的熔融體16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)物叫冶金熔體171、應(yīng)為熔鹽有著與水溶液相似的性質(zhì)，因此熔鹽電解成為了鋁、鎂、衲、鋰等金屬唯一的或占主導(dǎo)地位的生產(chǎn)方法。錯(cuò)2、對于軟化溫度低的

4、爐渣增加燃料耗量不僅能增大爐料的溶化量，而且還能進(jìn)一步提高爐子的最高溫度。錯(cuò)3、熔銃的性質(zhì)對于有價(jià)金屬與雜質(zhì)的分離、冶煉過程的能耗等都有重要的影響。對4、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。對5、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。如煉鋼中的許多物理過程和化學(xué)反應(yīng)都是在鋼液和爐渣之間進(jìn)行的。對6、常見的熔鹽一一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。對7、非金屬熔體包括：熔渣、熔鹽、熔硫?qū)?、什么事冶金熔體？它分為幾種類型？2、什么事富集渣？它與冶煉渣的根本區(qū)別在哪里？3、為什么熔鹽電解是驢、鎂、鈉、鋰等金屬的

5、唯一的或占主導(dǎo)地位的生產(chǎn)方法？4、熔渣的副作用？5、熔鹽的冶金應(yīng)用？6、熔劑在精煉中的作用？1、我們把在火法冶金過程中處于熔融狀態(tài)的反應(yīng)介質(zhì)和反應(yīng)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四種類型。2、富集渣是冶煉過程中把品味低的礦通過物理化學(xué)的方法調(diào)高品味的方法，它是熔煉過程的產(chǎn)物，它是顏料中的某些有用成分富集于爐渣中，以便在后續(xù)工作將它們回收利用，而冶煉渣是以礦石或精礦為原料，以粗金屬或熔銃為冶煉產(chǎn)物的冶煉過程中生成的，其主要作用在于匯集爐料中的全部脈石、灰分及大部分雜質(zhì)，從而使其與熔融的主要冶煉產(chǎn)物分離。3、鋁、衲、鎂、鋰等金屬都屬于負(fù)電性金屬，不能從水溶液中電解沉積出來

6、，熔鹽電解往往成為唯一的方法。4、熔渣對爐襯的化學(xué)侵蝕和機(jī)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(jià)金屬=降低了金屬的直收率5、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其它的堿金屬、堿土金屬，鈦、鋁、鋁等高熔點(diǎn)金屬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、WCTiB2等某些氧化物料（如TiO2、MgO）的熔鹽氯化，適合處理CaOMg%量高的高鈦渣或金紅石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

7、用由堿金屬和堿土金屬的氯化物、氟化物的混合熔劑進(jìn)行精煉。6、除去鎂中的某些雜質(zhì)在熔融的鎂表面形成一層保護(hù)膜，將鎂與空氣隔絕防止其燃燒。第二章1、三院系中的界線有低共熔線和轉(zhuǎn)熔線兩種。為了區(qū)分這兩種性質(zhì)的界線，在三元系相圖中規(guī)定了用箭頭表示低共熔線下降的方向，用箭頭表示轉(zhuǎn)熔線的溫度下降方向。單、雙。2、渣型的選擇通常取決于熔煉時(shí)冶金爐內(nèi)要求達(dá)到的溫度。如果熔煉的溫度較高，渣型的選擇便1些，反之渣型的選擇范圍要一些。寬；窄。3、三元系是十分重要的冶金爐渣體系，該三元系相圖是研究大多數(shù)有色冶金爐渣和堿性煉鋼爐渣性的基本相圖。Cao-feo-sio2。4、三元凝聚體系中可能存在的平衡共存的相屬最大為，

8、最大自由度數(shù)為。4,35、在實(shí)際應(yīng)用中，一般才用和來描述三元系的相平衡。平面投影圖，等溫截面圖。6、反映了體系在指定溫度下所處的相圖以及體系相態(tài)隨組成的變化。等溫截面圖7、一般來說，在三元相圖中，對應(yīng)于每一個(gè)都有一個(gè)子三角形。無變點(diǎn)8、工業(yè)鋁電解質(zhì)主要含有、和,其中和是熔劑,是煉鋁原料。冰晶石、氟化鋁、氧化鋁，冰晶石、氟化鋁，氧化鋁9、是硫化銅礦造銃熔煉的產(chǎn)物，主要組成為CU2s和FeSo銅銃10、三元凝聚體系的自由度數(shù)最多為,即體系的平衡狀態(tài)決定于溫度和兩個(gè)組元的濃度。311、要完整地表示三元系的狀態(tài)，必須采用三維空間圖形12、由濃度三角形中任一頂點(diǎn)向?qū)呉簧渚€，則射線上所有各點(diǎn)含三角形其

9、余二頂點(diǎn)所表示的組元的數(shù)量比例均相等13、用三方棱柱體表示以濃度三角形為底面，以垂直于濃度三角形平面的縱坐標(biāo)表示溫度。14、在簡單三元低共熔體系內(nèi)，液相面和固相面之間所圍的空間是由六個(gè)不同的所構(gòu)成，而不是一個(gè)整體。結(jié)晶空間15、在冷卻析晶過程中，不斷發(fā)生液、固相之間的相變化，液相組成和固相組成也不斷改變，但體系的是不變的總組成（即原始熔體的組成M點(diǎn)）16、按照直線規(guī)則和杠桿規(guī)則，液相點(diǎn)、固相點(diǎn)和體系點(diǎn)在任何時(shí)刻都必須處于一條直線上。17、在析晶的不同階段，根據(jù)液相點(diǎn)或固相點(diǎn)的位置可以確定組成點(diǎn)的位置。另一相18、利用杠桿規(guī)則，可以計(jì)算出某一溫度下體系中的液相量和固相量19、一般來說，在三元相圖

10、中，對應(yīng)于每一個(gè)無變點(diǎn)都有一個(gè)子三角形20、如果原始熔體的組成落在某個(gè)子三角形內(nèi)，則液相必定在其相應(yīng)的無變點(diǎn)（低共熔點(diǎn)）結(jié)束析晶21、判斷界線上的溫度走向的規(guī)則連線規(guī)則22界線上溫度降低的方向用表示箭頭23、在濃度三角形的邊線上，箭頭由三角形頂點(diǎn)（化合物組成點(diǎn)）指向轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（如，再由轉(zhuǎn)熔點(diǎn)指向低共熔點(diǎn)24、在濃度三角形內(nèi)部，界線上的箭頭由二元低共熔點(diǎn)指向或由二元轉(zhuǎn)熔點(diǎn)指向三元轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，再由三元轉(zhuǎn)熔點(diǎn)指向三元低共熔點(diǎn)三元低共熔點(diǎn)25、三元低共熔點(diǎn)是所劃分的獨(dú)立三角形中溫度的最低點(diǎn)26三元系中有低共熔和兩種不同性質(zhì)的界線轉(zhuǎn)熔27、判定界線性質(zhì)的一般方法切線規(guī)則28、用表示低共熔線上溫度降低的方向，用表

11、示轉(zhuǎn)熔線上溫度降低的方向單箭頭雙箭頭29、三元相圖中的每一個(gè)無變點(diǎn)都對應(yīng)于一個(gè)子三角形，它是由與該無變點(diǎn)液相平衡的連成的三個(gè)晶相組成點(diǎn)30、轉(zhuǎn)熔點(diǎn)不一定是析晶過程的終點(diǎn)，視是否在對應(yīng)的子三角形之內(nèi)而定物系點(diǎn)1.等溫截面圖：在一定溫度下的等溫截面與立體相圖相截，所得截面在濃度三角形上的投影。2、結(jié)晶區(qū)：在液相面與固相面之間的空間。3、界線：兩個(gè)液相面相交得到的空間曲線。4、一致熔融化合物：在熔融時(shí)所產(chǎn)生液相的組成與化合物固相的組成完全相同的化合物。5、溫度最高點(diǎn)規(guī)則：讓一界線與其相應(yīng)的連線相交，所得交點(diǎn)既是該界線的溫度最高點(diǎn)，同時(shí)也是該連線上的溫度最低點(diǎn)。6、凝聚體系：不含氣相或氣相可以忽略的體

12、系。7、不一致熔融化合物：如果一個(gè)化合物被加熱至某一溫度是發(fā)生分解，形成一個(gè)液相和另一個(gè)固相，且二者的組成皆不同不同于化合物固相的組成，則該化合物為不一致熔融化合物。1、如果三元系中之生成一致熔融化合物，那么久可以將該三元系劃分成若干個(gè)獨(dú)立的簡單子三元系。對2、不一致熔融化合物是一種不穩(wěn)定的化合物，它既可以是二元化合物，也可以是三元化合物。對3、C2S、CS、C3S2均為一致熔融化合物。錯(cuò)4、當(dāng)電解溫度大于960時(shí)，三氧化二鋁在電解質(zhì)中的溶解度不大。錯(cuò)5、從Fe-S二元系相圖可知，含硫量增大將導(dǎo)致鐵的熔點(diǎn)降低。對6、在一定的溫度下，隨著含鐵量得增加，將不斷有銅鐵合金相析出；而當(dāng)含鐵量一定時(shí)，隨

13、著溫度的降低，銅鐵合金也會(huì)從熔體中析出。對7、相律是多相平衡中最基本的規(guī)律，其一般的規(guī)律為：f=c-0+2,其中0為組分?jǐn)?shù)。錯(cuò)8、重心原理所講重心是濃度三角形的幾何重心。錯(cuò)9.、在分析三元系相圖過程中，要注意：界線性質(zhì)與相應(yīng)化合物的性質(zhì)沒有明顯關(guān)系。生成不一致化合物的體系不一定出現(xiàn)轉(zhuǎn)熔線，而生成一致熔融化合物的體系中一定之出現(xiàn)低共熔線。錯(cuò)10、在火法冶煉過程中，渣型的選擇通常取決于冶金爐內(nèi)要求達(dá)到的溫度，如果熔煉的溫度較高，渣型的選擇范圍可窄一些。錯(cuò)1、式說明繪制三元系狀態(tài)圖的等溫截面圖的主要步驟。2、濃度三角形的性質(zhì)有哪些？3、簡述重心原理。4、分析實(shí)際三元系相圖的基本步驟有哪些？5、分析復(fù)

14、雜三元系中任意熔體M的冷卻結(jié)晶步驟有哪些？1、若繪制該體系在T4溫度下的等溫截面圖，則步驟如下：首先將圖a中除T4外的等溫線去掉，找出T4溫度下的等溫線與界線的交點(diǎn)d,連接交點(diǎn)與界線兩邊的固相組成點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)接線三角形，所圍成的區(qū)域?yàn)椋↙+B+O三項(xiàng)區(qū)，扇形區(qū)域AabA、CcdC分別是固相A/B和C的液相平衡共存兩項(xiàng)區(qū)（L+A）、（L+B）、（L+C）區(qū)域abcdea顯然是一個(gè)單一液相區(qū)，最后去掉所有的界線，并在每個(gè)區(qū)域內(nèi)標(biāo)出所存在的物相，這樣就得到了等溫截面圖。2.濃度三角形的性質(zhì)有等含量規(guī)則、等比例規(guī)則、背向規(guī)則、直線規(guī)則、交叉位規(guī)則、共軻位規(guī)則和重心原理。3、在濃度三角形ABC中，當(dāng)由物系

15、M、N和Q構(gòu)成一新物系P時(shí)，則物系P的組成點(diǎn)必定落在三角形MNQ的重心位置上，這就是重心原理。4、1）判斷化合物的性質(zhì)；2）劃分三角形3）確定界線的性質(zhì)4）判斷無變點(diǎn)的性質(zhì)5、1）根據(jù)給點(diǎn)熔體M的組成，在濃度三角形中找出M點(diǎn)的位置；2）由M點(diǎn)所在的等溫線，確定熔體M開始結(jié)晶的溫度；3）根據(jù)M點(diǎn)所在的初晶面，確定開始析出的晶體組成；4）根據(jù)M點(diǎn)所在的子三角形，確定冷卻結(jié)晶的終點(diǎn)以及潔凈中遼的固相組成。6圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖,(1)判斷三元化合物N的性質(zhì)(2)標(biāo)出界線的溫度降低方向指出無變點(diǎn)K、L、M的性質(zhì)，寫出它們的平衡反應(yīng)；(4)分析熔體1、2的冷卻過程解：(1)因N點(diǎn)不在(N)初

16、晶面內(nèi)，故三元化合物為不一致熔融化合物(2)見圖Ae3B(3)L點(diǎn)位于相應(yīng)的子三角形CNB之內(nèi)，因此是低共熔點(diǎn)，L-C+N+BM點(diǎn)位于相應(yīng)的子三角形ACN內(nèi)，因此是低共熔點(diǎn)，L-A+C+N(4)熔體1,液相：1一(L-N,f=2)g一(t-C+N,f=1)L(L一C+N+B),固相：NR(N+C)d一(A+N+C)1熔體2,液相:2一(L+B,f=2)C-(L-A+B,f=1)k(L+A-V+B,f=0)一(L一N+B,f=1)L(L-C+N+B)試說明繪制三元系狀態(tài)圖的等溫截面的主要步驟？答：1將平面投影圖中給定溫度以外的等溫線，溫度高于給定溫度的部分界限(fe1)去掉。2將界限與給定溫度下

17、的等溫線的交叉點(diǎn)(f)與該界限對應(yīng)的二組元的組成的連接，形成結(jié)線三角形BfC.3去掉余下的界限(Ef,Ee2,Ee3)4在?夜-固相區(qū)畫出一系列結(jié)線5標(biāo)出各相區(qū)的平衡物相6用邊界規(guī)則檢查所繪制的等溫面圖在進(jìn)行三元系中某一熔體的冷卻過程分析時(shí)，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共軻規(guī)則等分析熔體冷卻過程時(shí)a:液相點(diǎn)總是沿著溫度下降的方向移動(dòng)的，液相點(diǎn)，原始點(diǎn)與固相點(diǎn)始終在一條直線上，且原始物系點(diǎn)必定在固相點(diǎn)與液相點(diǎn)之間，他們之間的質(zhì)量關(guān)系符合杠桿原理。b：結(jié)晶終了時(shí)，液相點(diǎn)與固相點(diǎn)的變化路徑首位相連，合為一條折線。C：在包括三元轉(zhuǎn)熔反應(yīng)

18、的冷卻結(jié)晶過程中，如果被回吸組分在析晶過程中消耗完，則剩余的液相發(fā)生穿越所生成組元初晶區(qū)的現(xiàn)象。8試根據(jù)氧化鈣-二氧化硅-三氧化二鋁系相圖說明組成為(WB/%)氧化鈣40.53二氧化硅32.94三氧化二鋁17.23氧化鎂2,55的熔渣冷卻過程中液相及固相成分的變化。解：爐渣的匯w=93.25%,需將其重新?lián)Q算，使三組分（MgO計(jì)入CaO組分之內(nèi)）之和為100%因此!>cao=46.20%,匯sio2=35.32%,!>203=18.48%,因此，爐渣的組成點(diǎn)位于ACS-CAS-C3s2內(nèi)的O點(diǎn)當(dāng)組成點(diǎn)為0的此渣冷卻到此渣系所在的等溫線所示的溫度時(shí)，開始析出GAS相，溫度下降時(shí)不斷析

19、出GAS相，液相沿O-0-P-E變化，在0P段析出二元共晶QS2-C2AS,在P點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)熔反應(yīng)L+C3S2=C2AS+CS沿PZ線段析出二元共晶體CS-CzAS,在E點(diǎn)析出三元共晶體CS-C3s2-C2AS.而固相成分沿QAS-a-b-c-o變化7如何判斷無變點(diǎn)的性質(zhì)？它與化合物的性質(zhì)和界限的性質(zhì)有何關(guān)聯(lián)？如果某三元系中只生成了一致熔融化合物，該體系中有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)熔點(diǎn)嗎？答：在濃度三角形中，一致熔融化合物的組成點(diǎn)落在自己的初晶面之內(nèi)，不一致熔融化合物的組成點(diǎn)都落在自己的初晶面之外。根據(jù)無變點(diǎn)與其相對應(yīng)子三角形的相對位置關(guān)系來確定該無變點(diǎn)的性質(zhì)，即是低共熔點(diǎn)還是轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。無變點(diǎn)的性質(zhì)與相應(yīng)化合物的

20、性質(zhì)和界限的性質(zhì)沒有必然聯(lián)系，如果某三元系中只生產(chǎn)了一致熔融化合物，該體系中有可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。第三章1、一般來說，在發(fā)生相變時(shí)物質(zhì)的各種性質(zhì)都會(huì)發(fā)生變化，相變過程的熱效應(yīng)可視為原子間結(jié)合力變化的標(biāo)志。對2、液體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)究竟更接近于固態(tài)還是更接近于氣態(tài)，主要取決于液體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。錯(cuò)3、液態(tài)金屬與固態(tài)金屬的原子間結(jié)合力差別很小。對4、液態(tài)金屬與熔鹽的結(jié)構(gòu)相同，均為進(jìn)程有序，遠(yuǎn)程無序。對4、熔渣從金屬液中吸收有害雜質(zhì)硫及磷的能力決定于渣中存在的自由CaO。對5、溫度對不同種類的熔體的電導(dǎo)率的影響相同。錯(cuò)6.結(jié)構(gòu)起伏的尺寸大小與溫度有關(guān)，溫度越高，結(jié)構(gòu)起伏的尺寸越大。錯(cuò)7、陰離子與陽離子間的庫倫作

21、用力是決定溶液熱力學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的主要因素。對8、大多數(shù)金屬熔化后電阻減小，并且隨溫度升高而減小。錯(cuò)9、金屬在液態(tài)和固態(tài)下原子的分布答題相同，原子間結(jié)合力相近。對10、熔鹽熔化時(shí)的體積增加是自由體積的增加。錯(cuò)11、一般認(rèn)為空穴是在作為諧振子的球狀的陰陽離子間形成的，空穴體積相當(dāng)于熔融時(shí)體積膨脹量，空穴的分布是均勻的。對12、金屬原子與氧原子的電負(fù)性相差越大，離子鍵分?jǐn)?shù)越大，氧化物離解為簡單離子的趨勢也越大。對13、氧化物離解為簡單離子的趨勢取決于氧化物中陽離子與氧離子的作用力。對14、一般來說，場強(qiáng)越大則氧化物的酸性越強(qiáng)；場強(qiáng)越小則氧化物的堿性越小。錯(cuò)單鍵強(qiáng)度越大，氧化物的酸性越強(qiáng)；反之，單鍵強(qiáng)

22、度越小，氧化物堿性越強(qiáng)。對15、對于同一種金屬，通常其高價(jià)氧化物顯示酸性或兩性，低價(jià)氧化物表現(xiàn)為堿性。對16、隨著溫度升高，低聚物濃度降低。錯(cuò)17、溫度對不同種類的熔體的電導(dǎo)率的影響相同。錯(cuò)18、冶金熔體的結(jié)構(gòu)主要取決于質(zhì)點(diǎn)間的交互作用能。對19、冶金熔體的結(jié)構(gòu)：指冶金熔體中各種質(zhì)點(diǎn)的排列狀態(tài)。對20、熔體結(jié)構(gòu)主要取決于質(zhì)點(diǎn)間的交互作用能。對冶金熔體的物理化學(xué)性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。對21、相對于固態(tài)和氣態(tài)，人們對液態(tài)結(jié)構(gòu)，尤其是冶金熔體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)還很不夠?qū)?2、不同的冶金熔體具有明顯不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對1、典型的晶體結(jié)構(gòu)有三種：、和。面心立方、體心立方、密堆立方2、根據(jù)氧化物對氧離子的行為，可以

23、將它們分為、和酸性氧化物、堿性氧化物、兩性氧化物。3、電荷小、半徑大、活動(dòng)性較大的陽離子，爭奪氧的能力很弱，這種陽離子稱為。便網(wǎng)離子4、通常熔渣的熱力學(xué)模型有、和。分子理論模型、聚合物模型、理想離子溶液模型5、馬森模型可分為和兩種。直鏈模型、支鏈模型6、熔體結(jié)構(gòu)主要取決于質(zhì)點(diǎn)間的交互作用能7、金熔體的物理化學(xué)性質(zhì)與其密切相關(guān)結(jié)構(gòu)8、通常情況下，冶金熔體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)更接近于其固態(tài)9、在熔點(diǎn)附近液態(tài)金屬和固態(tài)金屬具有相同的和結(jié)合鍵近似的原子間結(jié)合力10、 原子的熱運(yùn)動(dòng)特性大致相同，原子在大部分時(shí)間仍是在其平衡位（結(jié)點(diǎn)）附近振動(dòng),只有少數(shù)原子從位以跳躍方式移動(dòng)一平衡位向另一平衡位11、 金屬熔體在過

24、熱度不高的溫度下具有的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)晶態(tài)12、 熔體中接近中心原子處原子基本上呈的分布，與晶體中的相同（保持了近程序）；在稍遠(yuǎn)處原子的分布幾乎是的有序無序13、 熔渣的氧化能力決定于其中未與SiO2或其他酸性氧化物結(jié)合的的濃度自由FeO14、 熔渣從金屬液中吸收有害雜質(zhì)S及P的能力決定于渣中存在的自由CaO;15、 只有在的情況下，熔渣才能被視為理想溶液稀溶液16、 可用表小陽陰離子間的作用力陽離子的靜電場強(qiáng)。zt/d217、 酸性氧化物的陽離子靜電場強(qiáng)一般大于越強(qiáng)18、 堿性氧化物的陽離子靜電場強(qiáng)一般小于越強(qiáng)。19、 對于同一種金屬，通常其高價(jià)氧化物顯酸性或兩性堿性，20、 渣中陽離子及陰離子的分布

25、顯示性1.0X10,2m，場強(qiáng)越大則氧化物的酸性0.6M10,2m，場強(qiáng)越小則氧化物的堿性,而其低價(jià)氧化物顯,出現(xiàn)了有序態(tài)的離子團(tuán)。微觀不均勻1、冶金熔體的結(jié)構(gòu)：是指冶金熔體中各種質(zhì)點(diǎn)的排列狀態(tài)。2、成網(wǎng)離子：電荷大、半徑小、電離勢大的陽離子，爭奪氧的能力強(qiáng)。1、熔體的聚合程度是如何表示的，它與熔體的結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？2、簡述捷母金理想離子溶液模型的要點(diǎn)。3、簡述弗魯?shù)码x子溶液模型的要點(diǎn)。1、熔體的聚合程度通常是用平衡常數(shù)表述的，平衡常數(shù)越大，其聚合程度越高，平衡常數(shù)越小，其聚合程度越低。2、1）熔渣完全由離子組成，包括簡單陽離子、簡單陰離子和復(fù)雜陰離子；2）熔渣中陽離子與陽離子、陰離子與陰離子的

26、混合分別為理想混合。3、1）熔渣完全由離子組成，包括簡單陽離子、簡單陰離子和復(fù)雜陰離子。2)陽離子與陽離子、陰離子與陰離子的混合分別為理想混合。試分析Ba-O,Al-O鍵的性質(zhì)？解：要判斷鍵的性質(zhì)，首先計(jì)標(biāo)其離子鍵分?jǐn)?shù)離子鍵分?jǐn)?shù)=1-exp-1/4(xa-x0)2xa和X0分別表示金屬(或準(zhǔn)金屬)原子積和原子的電負(fù)性由教材P60求3-2知x0=3.44xBa=0.98xai=1.61對于Ba-O而言離子鍵分?jǐn)?shù)=1-exp-1/4(0.98-3.44)2=1-exp(-1.626)=0.803對于Al-O而言離子鍵分?jǐn)?shù)=1-exp-1/4(1.61-3.44)2=1-exp(-0.837)=0.

27、567某礦渣成分(w/%)FeO13.3,MnO5.1,CaO38.2,MgO14.7,SiO228.1,P2QO.6.分別用捷姆金和弗魯?shù)吕硐腚x子溶液模型計(jì)算渣中FeO的活度解：1捷姆金理想溶液模型：假定熔渣中存在Fe2+、Mn+>Cu2+、M/、C2-、SiO4-、PQ3-、氧化物FeOMnOCaOMnOSiO2P2Qwb/%13.35.138.214.728.10.6物質(zhì)的量0.1860.0720.6820.3680.4080.004溶液中堿性氧化物按下列反應(yīng)離解為相應(yīng)的金屬陽離子和氧陰離子FeO=Fe2+d-MnO=Mn+C2-CaO=Ca2+O2-MgO=Mg2+d-因此，個(gè)金

28、屬陽離子的物質(zhì)的量分別為：n(Fe2+)=n(FeO)=0.185moln(Mn2+)=n(MnO)=0.072moln(Ca2+)=n(CaO)=0.682moln(Mg2+)=n(MgO)=0.368molEni+=nFe2+nMn2+nCa2+nMg2+=1.037mol復(fù)合陰離子的生成反應(yīng)為：SiO2+Q2-=SiO44-P2Q+3O2-=2PO43-故n(SiO44-)=n(SiO2)=0.468moln(PO43-)=2n(P2Q)=0.008mol熔渣中O"的物質(zhì)的量為堿性氧化物離解出的d-的物質(zhì)的量之和減去復(fù)和陰離子生成消耗的首的物質(zhì)的量n=(O2-)=n(FeO)+

29、n(MnO)+n(CaO)+n(MgO)-2n(SiO2)-3n(P2Q+)=0.359molEni-=n(SiO44-)+n(PO43-)+n(O2-)=0.835molX(Fe2+)=n(Fe2+)/匯n=0.142X(O2-)=n(O2-)/Eni-=0.428因此，爐渣在FeO的濃度為a(FeO)=x(Fe2+)*x(O2-)=0.142*0.428=0.0162弗魯?shù)吕硐肴芤耗Ｐ偷碾x子摩爾分?jǐn)?shù)表達(dá)式為：xiv+=Viniv+/EViniv+xjv-=vnjv-/Evjnjv-式中vi、vj分別為第i種陽離子和第j種陰離子的電荷數(shù)X(Fe2+)=2n(Fe2+)/2n(Fe2+)+2n

30、(Mn2+)+n(Ca2+)+n(Mg2+)=2*0.185/(2*1.307)=0.142X(O2-)=2n(O2-)/2n(O2-)+4n(SiO44-)+3n(PO43-)=2*0.359/(2*0.359+4*0.468+3*0.008)=0.275因此，爐渣中FeO的活度為：x(FeO)=x(Fe2+)*x(O2-)=0.142*0.275=0.039為什么同一種金屬的低價(jià)氧化物呈堿性，而高價(jià)氧化物呈酸性？、答：對于氧化物，陽離子C2-'Za=a,ra=1.4*10-10m,均為確定值，因而可用Za/d2表示陽離子與陽離子間的作用力，稱為陽離子的靜電場，即Za/d2=Za/(

31、rc+ra)2顯然，陽離子的電荷數(shù)大，半徑越小，其靜電場強(qiáng)越大，隨著陽離子靜電場強(qiáng)的增大，陽離子與氧離子作用時(shí)的氧化能力增強(qiáng)，使得Me-O鍵的共價(jià)鍵成分增長，因此氧化物離解為簡單離子的趨勢減小，而有利于復(fù)合粒子的形成。金屬的焙燒嫡和融化熱遠(yuǎn)小于其蒸發(fā)嫡和蒸發(fā)熱，這說明液態(tài)金屬在什么方面跟接近于固態(tài)金屬，為什么？答：應(yīng)為金屬在其熱度不高的溫度下具有準(zhǔn)晶態(tài)的結(jié)構(gòu)，即熔體中接近中興原子處原子基本上呈有序分布，與晶體中相同，而在稍遠(yuǎn)處原子的分布則是無序的。試比較液態(tài)金屬與固態(tài)金屬及液態(tài)金屬與熔巖結(jié)構(gòu)的異同點(diǎn)答：相同點(diǎn)小同點(diǎn)液態(tài)金屬相同的結(jié)合鍵近呈有序性，遠(yuǎn)呈無序性固態(tài)金屬近似的原子間結(jié)合力，原子的熱運(yùn)

32、動(dòng)大致相同遠(yuǎn)呈后序性相同點(diǎn)小同點(diǎn)液態(tài)金屬近呈有序性，遠(yuǎn)呈無序性熔巖由至少兩種陰陽離子組成的體積必須保持電中性那樣的結(jié)構(gòu)熔巖熔化時(shí)體積增大，但離子間的距離反而減小，為什么？答：因?yàn)槿蹘r熔化時(shí)的體積增加不是自由體積的增大，而是熔巖熔化時(shí)有空穴生成。熔體的聚合程度是如何表示的？它與熔體結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？答：采用多個(gè)四次配位陽離子所擁有的非橋氧數(shù)目來描述熔體的聚合程度，一般用符號(hào)NBO/T來表示。四次配位陽離子通常是Si4+離子。熔體的NBO/T值與其O/Si有關(guān)，O/Si較小，其NBO/T值也越小，說明熔體中非氧橋越少，因此，熔體的混合度越高；反之，O/Si越大，NBO/T值也越大，熔體的聚合程度越低。

33、NBO/T=2n(O2-)-4n(Si4+)/n(Si4+)第四章1、金屬熔體的密度與其中溶解元素的種類有關(guān)，當(dāng)幾種物理化學(xué)性質(zhì)相近的金屬形成金屬熔體時(shí)，其密度具有加和性，即。2、黏度由平緩增大到急劇增大的轉(zhuǎn)變溫度常稱為溫度。熔化性3、在一定范圍內(nèi)，導(dǎo)電性越好，極間距離可以越大，電流效率就。越高4、熔渣的導(dǎo)電率隨溫度的增加而。增大5、當(dāng)金屬熔體與沉渣接觸時(shí)，若二者間的太大，則金屬易分散于沉渣中，造成有價(jià)金屬的損失。界面張力6、隨著溫度升高，表面張力。減小7、等元素是鐵液的表面活性物質(zhì)。N、O、S8、陽離子半徑越大，表面張力越。大10、電解質(zhì)對碳素材料的潤濕性能與電解質(zhì)的組成、和有關(guān)。添加劑、溫

34、度11、液體與固體材料間的界面張力越小，接觸角也,液體對固體的潤濕性.。越小、越好12、當(dāng)時(shí)，液體對固體的潤濕性好；當(dāng)時(shí)，液體對固體的潤濕性差；當(dāng)時(shí)，固體被液體完全潤濕；當(dāng)時(shí)，固體完全不被液體潤濕。13、在銅、饃硫化礦的造銃熔煉過程中，共存的兩個(gè)熔體為和。熔銃、熔渣14、冶金熔體由其固態(tài)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)的溫度叫熔化溫度15、冶金熔體在冷卻時(shí)開始析出固相時(shí)的溫度叫凝固溫度或凝固點(diǎn)16、高硅渣和高鈣渣兩種渣型都能氧化鎂和磁性氧化鐵的有害作用抑制17、高鈣渣的熔化溫度比高硅渣低18、密度影響金屬與熔渣、熔銃與熔渣、金屬與熔鹽的分離，影響金屬的回收率19熔融金屬的密度與原子量、原子的半徑和有

35、關(guān)配位數(shù)20、在層流流體中，流體是由無數(shù)互相的流體層組成的平行21、粘度的意義是在單位速度梯度下，作用于平行的液層間單位面積上的摩擦力22、升高溫度有利于克服熔體中質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的能礙粘流活化能。23、對于大多數(shù)冶金熔體，粘度與溫度的關(guān)系均遵守關(guān)系式指數(shù)24、溫度降低時(shí)，酸性渣中質(zhì)點(diǎn)活動(dòng)能力逐漸變差，粘度平緩上升25、熔銃的粘度遠(yuǎn)熔渣的粘度，與熔融金屬和熔鹽比較接近小于26、熔渣的電導(dǎo)率差別很大，取決于其中氧化物的結(jié)構(gòu)27、熔渣的電導(dǎo)率隨著的增加而增大堿度28、熔銃的電導(dǎo)率遠(yuǎn)熔鹽和熔渣的電導(dǎo)率，但明顯金屬熔體的電導(dǎo)率。高于、低于29、對于一定組成的熔鹽或熔渣，降低粘度有利于離子的運(yùn)動(dòng)，從而使電導(dǎo)率增

36、大30、溶液中的組分在濃度梯度的作用下由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的流動(dòng)叫擴(kuò)散31、在存在著濃度梯度的擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散系數(shù)稱為互擴(kuò)散系數(shù)32、溫度升高，擴(kuò)散系數(shù)增大33、熔體中組元的擴(kuò)散系數(shù)隨著熔體粘度的增高而減小34隨著溫度升高，表面張力減小35、表面活性物質(zhì)在純粹狀態(tài)時(shí)的表面張力很小1、冶金熔體的熔化溫度：是指由其固態(tài)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)的溫度。2、表面活性物質(zhì)：能導(dǎo)致熔劑表面張力劇烈降低的物質(zhì)。1、冶金熔體的熔化溫度與其組成無關(guān)。錯(cuò)2、熔渣的熔化性溫度決定了冶煉時(shí)所采用的溫度制度。對3、熔體的溫度隨著溫度的升高而減小。對4、金屬熔體的密度與其中溶解元素的種類及濃度無關(guān)。錯(cuò)5、在熔鹽電解過程

37、中，在一定的電流密度和溫度下，極間距離起決于電解質(zhì)的導(dǎo)電率。對6、酸性氧化物濃度的增加將導(dǎo)致熔渣的電導(dǎo)率下降。對7、電導(dǎo)率越大，熔體的導(dǎo)電性越大。對8、熔體中組分的擴(kuò)散系數(shù)與溫度、熔體組成及黏度無關(guān)。錯(cuò)9、質(zhì)點(diǎn)之間鍵的強(qiáng)度越大，液體的表面張力也越大。對10、當(dāng)溫度升高到臨界溫度時(shí)，汽-液相界面消失，液體的表面張力為零。對11、同種金屬鹵化物的表面張力從大到小的順序是：澳化物氯化物氟化物。錯(cuò)12、溫度對不同種類的熔體的導(dǎo)電率的影響相同。錯(cuò)13、潤濕性好，容易發(fā)生陽極效應(yīng)。錯(cuò)14、熔渣-金屬液間的界面張力與熔渣及金屬渣的組成和溫度有關(guān)。對1、什么是熔化溫度？什么是熔渣的熔化性溫度？1、熔化溫度是指

38、由其固態(tài)物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)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(zhuǎn)變溫度。試?yán)萌墼牡日扯惹€圖(p19,4-2)估計(jì)組成為(w>%CaO38.0,SiO238.39,Al2Q16.0,MgO2.83,的高爐渣在1500度時(shí)的粘度，如果將溫度提高至1900度，此熔渣的粘度降低到多大？解：爐渣總組成w(B)=95.22,需重新?lián)Q標(biāo)，使組分之和為100%有：匯w(CaO)=w(CaO)+w(MgO)=(38.0+2.83)/95.22%=42.88%W(SiO2)=40.23%w(Al20)=16.8%查4-12得1500度時(shí)r=0.7Pa.S將溫度提升到1900度

39、，查4-12得y=0.1+0.05*0.3/0.4=0.138Pa.S試?yán)眉雍托砸?guī)則計(jì)標(biāo)1400度時(shí)，組成為(wB%:CaO35,SiO250,Al2O315表面張力，并與由等表面張力曲線圖所得結(jié)果(p97圖4-23)進(jìn)行比較解：首先計(jì)標(biāo)組成的摩爾數(shù)(以100g爐渣計(jì))n(CaO)=35/56=0.625moln(SiO2)=50/(28.1+16*2)=0.832moln(Al2Q)=15/(2*27+3*16)=0.147molx(CaO)=0.625/(0.75+0.832+0.147)=0.390x(SiO2)=0.832/(0.75+0.832+0.147)=0.518x(Al20

40、)=0.147/(0.75+0.832+0.147)=0.092根據(jù)加和性規(guī)則S=EXi*8i6(CaO)=0.52N/M6(SiO2)=0.40N/M6(Al2°)=0.72N/M6=0.39*0.52+0.518*0.40+0.092=0.467N/M利用內(nèi)插法查(p974-23)得8=0.42(1600度)比較得知，1400度時(shí)黏度高于1600時(shí)。試計(jì)標(biāo)800c鋁夜、1200c銅液和1650c的鐵液的黏度，有關(guān)數(shù)據(jù)見下表。金屬熔點(diǎn)/cri/mpa.sAq/mpa.s_-1Eq/kj.molAl6601.180.149216.5Cu10484.500.300930.6Fe1536

41、4.950.369941.4解：根據(jù)阿羅尼烏斯表達(dá)式y(tǒng)=Aqexp(En/RT)有yai,800=0.1492exp(16.5/9.314*1073)=0.1495(Pa.s)rCa.12oo=0.3009exp(30.6/8.314*1473)=0.3041(Pa.s)tFe.1650=0.3699exp(41.4/8.314*1923)=0.3789(Pa.s)實(shí)驗(yàn)測得組成為(VB%CaO42.5、sio242.5、MgO9.5Al205.5的熔渣在不同溫度下的黏度如下表，試求出黏度與溫度的指數(shù)方程及黏流活化能。t/C13001350140014501500ri/pa.s1.631.341

42、.090.910.75解；黏度與溫度及黏流活化能的關(guān)系為ri=Aqexp(En/RT)Lny=En/RT+LnAqA=(5.82+6.07+6.204+6.432+6.503)/5*10=6.206*10-3故黏度與溫度的指數(shù)方程為r=6.204*10-3exp(103925/T)黏流活化能為103925J.mol采用線性回歸Lnr=En/R*1/T+LnA.現(xiàn)計(jì)標(biāo)各溫度的Lnt及(1/T)*104,如下表，以計(jì)標(biāo)的Lnt-(1/T)*104作圖，得圖,t/C13001350140014501500T/k157316231673172317731/T6.35*10-46.16*10-45.97

43、7*10-45.804*10-45.64*10-4En/R*1/T7.9387.77.4717.2557.05LnY0.4890.2930.086-0.094-0.288LnAq-7.449-7.407-7.384-7.349-7.388Aq-45.82*10一一一一-46.070*10_-46.204*10-46.432*10_-46.503*10En=(Ln»-Ln刀2)/(T1-1-T2-1)*10-4=8.314*(0.41+0.09)/(6.2-5.8)*10-4=103925J.mol-4Y=A+Bx(Y=Ln刀,A=LnAJA=-6.426B=10897.9因?yàn)锽=En

44、/REn=8.314*B=90605J.molA=LnA,A*=1.624*10采用指數(shù)回歸Y=A*eBxLny=LnA+BxA=A刀B=Ea/RX=1/TK/C13001350140014501500T/K15371623167317231773_4(1/T)*106.3576.1615.9775.8045.640刀1.631.341.090.910.75R=0.997A=1.6913*10-3B=10820.832因?yàn)锽=Er/REy=B*8.314=89964J/mol所以，指數(shù)方程為：r=1.6913*10-3Exp(89964/T)高爐低鈦渣的成分(wb/%):TiO22.0,CaO

45、46.11,SiO235.73,MgO3.99,Al2Q9.99.用毛細(xì)法則測得渣中硫的擴(kuò)散系數(shù)如下表，試求硫的擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系式及擴(kuò)散活化能t/C13501400145015501550D/nm2*s-11.962.423.404.696.35解：擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系D=Aexp(-E./RT)兩邊取對數(shù)有LnD=LnA-E"RTLgD=LgA/2.303-Ed/(2.303*R*T)LgD=A+B/T(A=LgADB=-Ed/(2.303*R)已題目所給表格中的數(shù)據(jù)計(jì)標(biāo)LgD對(1/T)*104作圖，可求得上式，作圖數(shù)據(jù)如下表，(Lgr及(1/T)*104)的數(shù)據(jù)。t/C13

46、501400145015001550T/k16231673172317731823,_、一4(1/T)*106.165.985.805.645.49D/nm2*s-11.692.423.404.696.35Lgk-8.77-8.62-8.47-8.33-8.02用線性回歸有Y=a+bxb=-Ed/(2.303*R)x=1/Tr=0.99993這里y=Lgka=LgAd有a=-3.53b=-8508.06擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系LgD=-3.53-8508.06/T=-8508.06/T-3.53EA=b*(-2.303R)=-8506.06*2.303*8.314=162905.03(J/mol)

47、根據(jù)CaO-Al2Q-SiO2系熔渣的等黏度曲線（圖4-12）,分別討論堿度為0.2和1時(shí)，增大Al2Q含量對熔渣黏度的影響，并解釋其原因。解：當(dāng)堿度為0.2時(shí)，即CaO/SiO2=0.2時(shí)，此時(shí)等黏度曲線幾乎與S0-A12Q邊平行，增大A12O含量對熔渣黏度幾乎沒有影響。當(dāng)CaO/SiO2=1時(shí).增大A12O3含量熔渣黏度減小，主要原因是，低堿度情況下內(nèi)3+可以取代硅氧陰離子中的si4+W形成硅鋁氧陰離子，即AI2Q呈堿性。在堿度為1時(shí)，增加熔渣中AI2Q含量，熔渣的溶化性溫度增加，粘度增加。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(zhì)完全轉(zhuǎn)變成均勻的液態(tài)時(shí)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(zhuǎn)變溫度。何為表面活性物質(zhì)，哪些元素是鐵液的表面活性物質(zhì)？解：能劇烈地降低溶劑表面張力的物質(zhì)叫表面活性物質(zhì)，表面活性物質(zhì)在純粹狀態(tài)時(shí)表面張力很小，OS、N是鐵液的表面活性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)某煉鉛廠的鼓風(fēng)爐爐渣中存在大量的細(xì)顆粒鉛珠，造成鉛的損失，你認(rèn)為什么原因引起的，因采取何措施降低鉛的損失？解；當(dāng)金屬熔體與熔渣接觸時(shí)，若兩者的界面張力太小