第四讲 熔渣的热物理性质.ppt

第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的离子迁移数 ui是电场作用下i离子的迁移速度 ni是单位体积内的i离子数 zi是i离子电价 e是单位电荷的电量 所以： 第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的电导率与粘度的关系 电导率和粘度与温度的关系均可用指数规律表示 所以： 第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的电导率与粘度的关系 熔盐和硅酸盐熔渣的实验结果都发现 而且，n1 对KBr、KI、NaI、CuCl、CaCl2、和CdCl2熔盐分别测定n=2.81、2.28、3.40、4.46、1.86和1.86 由 ，必然 第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的电导率与粘度的关系 N1，说明 对硅酸盐熔渣，粘度活化能通常比电导活化能大40kJ 的现象说明，电导活化能是尺寸小的金属阳离子迁移时所需克服的能量；粘度活化能是硅氧阴离子迁移所需克服的能量 第四讲 熔渣的物理性质 扩散系数 凡是熔渣参与的冶金反应，其反应机理中均存在着反应物或产物在熔渣中的扩散，而且往往是整个反应速度的限制环节 如，钢－渣间的脱磷、脱硫反应 石灰在渣中的溶解 熔渣对耐火材料的侵蚀 组元在熔渣中的扩散与冶金过程速度密切相关 遗憾的是现有的熔渣组元扩散系数数据非常缺乏 第四讲 熔渣的物理性质 扩散系数 熔盐和熔渣中离子的扩散和导电都涉及到离子迁移 离子扩散是无序热运动或化学位梯度作用下的迁移 离子导电是在电场作用下实现的离子迁移 它们之间的关系（能斯特-爱因斯坦方程）： Zi是i离子的电价，ci是i的浓度（mol/cm3） 第四讲 熔渣的物理性质 扩散系数 淌度与扩散系数之间的关系（爱因斯坦方程）： 若熔体中电迁移的是阳离子i，则熔体的摩尔电导率为： 离子淌度是Bi是单位电场作用下i离子的迁移速度，对电量为zie的i离子，有： 第四讲 熔渣的物理性质 扩散系数 所以， 已知，摩尔电导率与电导率的关系是 而且，kN0＝R， eN0＝F 本征扩散系数与自扩散系数的关系是 所以： 第四讲 熔渣的物理性质 扩散系数 利用能斯特－爱因斯坦方程，可以用扩散系数实验测定值计算电导率或相反 如，测得838℃时， 可以计算得到： 第四讲 熔渣的物理性质 扩散系数 利用能斯特－爱因斯坦方程，计算得到的电导率比实验直接测定的值135?-1?cm2?mol-1大约20% 其他熔盐也有类似现象，两者相差40% 通常认为，熔盐中存在大小不等的空位，阴阳离子对可以同处在大的空位中，并一切迁移 阴阳离子对同时迁移，对离子扩散的角度是有效的；但对电导则是无效的 第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的表面张力与界面现象 一、表面张力 在恒温、恒压及组成一定时，表面层的质点比内部的质点具有较多的能量，这个多余的能量称为液体的表面能（J·m–2） 由于表面质点能量过剩，液体表面将自动收缩以降低过剩之能量 液体表面的这种自动收缩的趋势，相当于在液体表面水平方向上存在着使液体表面收缩的力 当增大液体表面积时，为了克服离子间的吸引力，需要作一定的功 第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的表面张力与界面现象 表面张力的定义： 定义1：产生1m2 新表面积S 时所作的功A： 单位：N/m 定义2：在液体表面的切平面方向、作用于单位长度l 液体表面上的力F ：  单位：N/m 第四讲 熔渣的物理性质 表面张力与温度的关系 在一定温度下，纯液体的表面张力是一定的。 随着温度升高，表面张力减小。原子的热运动加强，位于液体内部的质点与液体表面上的质点间的相互作用力减弱。 在临界温度时，汽-液相界面消失，液体的表面张力为零。 对大多数液体 而言，表面张力与温度成线性关系 约特沃斯方程： 第四讲 熔渣的物理性质 表面张力与温度的关系 约特沃斯方程： M—液体的分子量，ρ —液体密度，(M/ρ)—摩尔体积，Tc—临界温度，K—常数  第四讲 熔渣的物理性质 表面张力与组成的关系 表面活性物质——能剧烈地降低溶剂表面张力的物质 常见的二元硅酸盐熔渣的表面张力随(%SiO2)增大而减小，K2O-SiO2系的表面张力与(%SiO2)无关 CaO-SiO2-Al2O3系和CaO-SiO2-FeO系熔渣的表面张力 第四讲 熔渣的物理性质 表面张力与组成的关系 * * 第四讲 熔渣的物理性质 熔渣的物理性质包括 密度 粘度 扩散系数 电导率 热导率 表面张力 第四讲 熔渣的物理性质 密度 密度——单位体积的质量 密度影