冶金原理第4章.pptVIP

4.4冶金炉渣§1.概述一、炉渣的作用炉渣是火法冶金的一种产物，其组成主要来自矿石、熔剂和燃料灰份中的造渣成份。冶金炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的脉石和燃料中的灰份集中，并在高温下与主要的冶炼产物金属、锍等分离。炉渣的产出量按质量计约为金属的3-5倍，按体积计约为8-10倍。二、炉渣的类型根据炉渣在冶炼过程中的作用，可将其分成四类：（1）冶炼渣：是以矿石或精矿为原料生产粗金属或熔锍的熔炼过程中产生的，其主要作用是汇集炉料中的全部脉石成分、灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物（金属、熔锍等）分离。（2）精炼渣：是粗金属精炼过程的产物，其主要作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。（3）富集渣：使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。（4）合成渣：为达到一定的冶炼目的，按一定成分预先配制的渣料熔合而成的炉渣，如铸钢用保护渣、电渣重熔用渣等。§2.炉渣的组成炉渣通常是一种非常复杂的多组分体系，除含有CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3等氧化物外，还可能含有少量的氟化物（如CaF2）、氯化物（如NaCl）、硫化物（如CaS、MnS）等其它类型的化合物，甚至还夹带少量的金属。炉渣的物理化学性质主要由熔渣的组成决定，生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择炉渣成分，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质，如适当的熔化温度和酸碱性、较低的粘度和密度等。下表例举了一些炉渣的组成：1、熔渣的熔点（1）熔点的概念固态渣完全转变为均匀的液相或液相渣开始析出固相的温度。（2）熔点的影响因素炉渣的熔点主要与炉渣的组成有关（3）熔点的确定可在熔度曲线图中查取2、熔渣的粘度（1）粘度的定义：粘度是衡量流体流动性的参数它表示相邻两层流体之间流动时的的摩擦系数。（2）粘度的单位当：P=1达因F=1cm2ds=1cmdv=1cm/s时η=1达因·秒·厘米-2(泊P)当：P=1牛顿F=1m2ds=1mdv=1m/s时η=1牛顿·秒·米-2(Pa·S)（3）影响熔渣粘度的主要因素组成：组成炉渣的各种氧化物中，SiO2对炉渣的影响最大。熔渣中SiO2含量愈高，硅氧络合阴离子的结构愈复杂，熔体粘度会愈大。Al2O3、ZnO等也有类似的影响。而碱性氧化物的含量增加时硅氧络合阴离子的半径变小，粘度将有所降低。温度：任何组成的炉渣,其粘度都是随温度的升高而降低的。对于碱性渣和酸性渣，温度变化影响是不同的：对于碱性渣，在转折点温度时粘度迅速下降，超过转折点温度后，曲线变得比较平缓，温度对粘度影响不明显。对于酸性渣，由于温度升高使硅氧络合阴离子解体，导致粘度降低，其粘度-温度曲线上没有明显的转折点，因而酸性渣也没有明显的熔化温度。（4）粘度值查取在一定温度下的等粘度曲线图中，可查出不同组分的炉渣在该温度下的粘度值。练习：查1400℃时以下渣的粘度SiO238%CaO12%FeO46%其它4%体系粘度特点：该熔渣体系的粘度比较小，并且随着FeO含量的增加而降低。提高温度，加入助熔剂，如A12O3（5%~7%），CaF2（2%~5%），SiO2，Fe2O3等均能使碱性渣的粘度降低。适当增加渣中氧化铁的含量，可以有效地促进渣中石灰块的迅速溶解，使渣转变为均匀的液相。 ?氧化熔炼时，熔渣中应保持足够的氧化铁含量。3、炉渣的密度（1）密度值的计算固体渣的密度近似地由组成炉渣的氧化物的密度用加和法计算。渣中氧化物的密度可查表。（2）金属微粒在渣中的沉降微粒半径大，密度大，熔渣密度小，粘度小有利于加大沉降速度，使金属与熔渣分离迅速完全。4、熔渣的表面性质（1）炉渣的表面张力实际熔渣表面张力的估算方法界面张力——当两种液相或固相与液相直接接触时，其相界面上的质点间出现的张力。表面张力——凝聚相与气相间的界面张力。炉渣的温度-粘度曲线2—酸性渣1—碱性渣ηCaO?FeO?SiO2系熔渣在1400?C时的等粘度曲线图（0.1P