07310680冶金物理化學

冶金物理化學PhysicalChemistryofMetallurgy課程編號：07310680學分：5學時：75(其中：講課學時：75實驗學時： 上機學時：0)先修課程：高等數(shù)學、物理化學、無機化學適用專業(yè)：冶金工程教材：《鋼鐵冶金原理》；黃希祜主編；冶金工業(yè)出版社(第三版)，2006開課學院：材料科學與工程學院一、課程的性質(zhì)與任務：《冶金物理化學》是冶金工程專業(yè)主要的專業(yè)基礎課。它在數(shù)學、物理學、無機化學、物理化學、計算機技術(shù)等課程知識的基礎上，將物理化學原理應用到冶金過程中，為冶金工程專業(yè)課程的學習奠定必要的理論基礎。本課程強調(diào)理論與工程實際的結(jié)合，提高分析問題、解決問題的能力。《冶金物理化學》的基本任務是：.掌握冶金過程各環(huán)節(jié)的基本物理化學原理；.學會對主要的冶金反應進行熱力學及動力學的分析；.利用化學熱力學原理研究反應的可能性，利用化學動力學原理研究反應的機理及限速環(huán)節(jié)，從而優(yōu)化冶金工藝，提高反應速率，強化冶煉，實現(xiàn)清潔高效生產(chǎn)等。該課程的主要內(nèi)容是冶金過程動力學、冶金過程熱力學及冶金熔體，以冶金工業(yè)過程為背景，按其冶煉過程分為還原冶煉、氧化冶煉、二次精煉三環(huán)節(jié)，探討其物理化學原理。二、課程的基本內(nèi)容及要求：第一章緒論.教學內(nèi)容(1)本課程的性質(zhì)、研究對象與方法、目的、任務(2)冶金物理化學的研究內(nèi)容(3)冶金物理化學的發(fā)展及在冶金學科的地位.學習要求了解本課程的性質(zhì)、研究對象與方法、任務；(2)掌握學習本課程的幾個基礎概念；(3)了解冶金物理化學的研究內(nèi)容。第二章冶金熱力學基礎.教學內(nèi)容(1)化學反應的標準吉布斯自由能(2)理想氣體的變化化學反應的等溫方程式(3)冶金反應的標準吉布斯自由能計算包括：標準平衡常數(shù)法、電動勢法等(4)溶液的熱力學性質(zhì)基本物理化學定律、活度及活度系數(shù)、活度的計算等(5)標準溶解吉布斯自由能及溶液中反應的標準吉布斯自由能計算.學習要求(1)熟練地掌握化學反應的標準吉布斯自由能求法；(2)理解活度的定義，掌握活度的計算方法；(3)掌握標準溶解吉布斯自由能的計算方法。.重難點(1)重點是理解活度的定義，掌握活度的計算方法；2)難點是溶解吉布斯自由能的計算方法。第三章冶金動力學基礎.教學內(nèi)容(1)化學反應的速率式；(2)分子擴散及對流傳質(zhì)；(3)氣-凝聚相間氣體吸附反應的動力學；(4)反應過程動力學方程的建立穩(wěn)態(tài)原理；(5)液一液相反應的動力學模型 雙膜理論；(6)氣一周相間反應的動力學模型 未反應核模型和多孔體積反應模型；(7)速率限制環(huán)節(jié)的確定方法；(8)新相形成的熱力學及動力學。.學習要求(1)掌握化學動力學的速率式、反應級數(shù)的確定；(2)掌握分子擴散定律、擴散系數(shù)的確定，對流傳質(zhì)及對流系數(shù)的確定；了解穩(wěn)態(tài)原理及動力學研究的一般方法；了解雙膜理論及未反應核模型和多孔體積反應模型；了解均相形核、異相形核原理。3.重難點(1)重點是冶金過程動力學方程的建立方法；(2)難點是不同固液氣間的反應模型并能計算相關(guān)動力學參數(shù)。第四章金屬熔體.教學內(nèi)容(1)鐵液中組分活度的相互作用系數(shù)測定方法；

(2)鐵液中元素的溶解及存在形式鐵液中氫、氮、氧、硫和磷的存在形式及影響；(3)熔鐵及其合金的物理性質(zhì)熔點、粘度等；.學習要求(1)掌握金屬熔體中組元活度系數(shù)的計算;2)了解相互作用系數(shù)及熔鐵的物理性質(zhì)。.重難點(1)重點是金屬熔體中組元活度系數(shù)的計算;(2)難點是相互作用系數(shù)計算。第五章冶金爐渣.教學內(nèi)容(1)相圖的基本知識(1)相圖的基本知識相律、冶金中常用的相圖(2)熔渣的結(jié)構(gòu)理論結(jié)構(gòu)假說、離子結(jié)構(gòu)理論和分子離子共同作用理論(3)熔渣的化學性質(zhì)酸堿性、堿度、過剩堿、光學堿度，氧化還原性(4)(3)熔渣的化學性質(zhì)酸堿性、堿度、過剩堿、光學堿度，氧化還原性(4)熔渣的物理性質(zhì)熔化溫度、熔渣的粘度、表面張力等.學習要求了解熔渣的結(jié)構(gòu)理論；(2)熔渣的物理化學性質(zhì)及影響因素；(3)看懂冶金中常見的煉鐵爐渣相圖及煉鋼渣相圖.重難點(1)重點是掌握熔渣的綜合理化性能；(2)難點是冶金中常見的煉鐵爐渣相圖及煉鋼渣相圖第六章化合物的形成分解及碳、氫的燃燒反應1.教學內(nèi)容(1)化合物形成-分解反應的熱力學原理，分解壓及其熱力學方程;(2)碳酸鹽的分解反應熱力學、分解機理及動力學；(3)氧化物的形成-分解反應氧化物的氧勢、氧勢圖及應用；(4)可燃氣體的燃燒反應可燃氣體物和氧反應的熱力學；(5)固體碳的燃燒反應。.學習要求(1)掌握氧化物的形成-分解反應氧化物的氧勢、氧勢圖及應用；(2)掌握可燃氣體的燃燒反應可燃氣體物和氧反應的熱力學；(3)掌握固體碳的燃燒反應。.重難點(1)重點是氧化物的氧勢、氧勢圖及應用；(2)難點是燃燒反應。第七章氧化物還原熔煉反應.教學內(nèi)容(1)氧化物還原的熱力學條件；(2)氧化物的間接還原反應；(3)氧化物的直接還原反應，固體碳還原氧化物的熱力學原理；(4)金屬熱還原法；(5)鐵的滲碳及含碳量高爐內(nèi)鐵的滲碳過程及生鐵的含碳量；(6)熔渣中氧化物的還原反應SiO2的還原、MnO的還原、特殊礦物中氧化物的還原；(7)高爐冶煉的脫硫反應；.學習要求(1)掌握氧化物還原反應的熱力學及動力學原理；(2)掌握煉鐵反應中氧化物還原過程及影響因素。.重難點(1)重點是氧化物還原反應的熱力學；(2)難點是煉鐵反應中氧化物還原過程。第八章氧化熔煉反應1.教學內(nèi)容(1)煉鋼熔池中元素氧化的物理化學原理，元素氧化反應的 NGm及氧勢圖、元素氧化的熱力學條件；(2)鈕、硅、銘、銳、花、鴇的氧化反應；(3)脫碳反應碳氧化的反應及碳氧積、碳氧化反應的熱效應、脫碳過程中鋼液的碳氧積和氧濃度、鋼液的實際氧濃度、脫碳反應的速率；(4)脫磷反應脫磷反應的熱力學、熔渣中磷酸鹽的還原、還原脫磷；(5)脫硫反應煉鋼渣的脫硫反應、影響煉鋼脫硫的因素；(6)脫氧反應脫氧反應的熱力學、鈕、硅、鋁的脫氧反應、脫氧劑用量的計算、復合脫氧反應、擴散脫氧、真空脫氧；2.學習要求(1)了解氧化精煉過程的基本原理；(2)掌握元素氧化的熱力學條件、元素氧化反應的動力學，特別是脫碳反應、脫磷反應、脫硫反應、脫氧反應的熱力學及動力學。(3)掌握煉鐵反應中氧化物還原過程及影響因素。

3.重難點(1)重點是通過控制反應條件實現(xiàn)元素含量控制是冶金過程中的關(guān)鍵技術(shù)；(2)難點是如何控制冶金熔體中的碳、硫、磷、氧和鈕、銘等合金元素的含量三、課程學時分配早下講課實驗上機第一章、緒 論2第F、冶金熱力學基礎8第三章、冶金動力學基礎8第四章、金屬熔體4第五章、冶金爐渣12第六章、化合物的形成分解及燃燒反應13第七章、氧化物還原熔煉反應14第八章、氧化熔煉反應14四、大綱說明1、每次課后布置1~2題作業(yè)，作業(yè)總量約為80題計算題。此外另行布置一些思考題供學生理解教學內(nèi)容。2、本課程采用多媒體教學五、參考書目(1)《煉鋼學原理》；曲英；冶金工業(yè)出版社，1980(2)《冶金過程熱力學》；魏壽昆；冶金工業(yè)出版社，1980(3)《鋼鐵冶金物理化學》；陳襄武；冶金工業(yè)出版社，1990(4)《冶金與材料物理化學》；李文超；冶金工業(yè)出版社，2001(5)《冶金原理》；趙俊學；西北工業(yè)大學出版社，2003制定人：王宏明審定人:批準人：制定人：王宏明審定人:批準人：2013年4月18日課程簡介課程編碼：07310680課程名稱：冶金物理化學英文名稱：PhysicalChemistryofMetallurgy學分：5學時：75 （其中：講課學時：75實驗學時：0）課程內(nèi)容：《冶金物理化學》是將物理化學原理應用到冶金