有色冶金原理第一章冶金炉渣

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/11/11,,‹#›,有色冶金原理,马良,第一,章 冶金,炉渣,,1.1概述,1.2炉渣的组成,1.3炉渣系二、三元状态图,1.4熔融炉渣的结构,1.5熔融炉渣的物理化学性质,,,,,,,,,,,,,,,,,1.1概述,,炉渣，熔化后称为熔渣，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。,,,,不同的熔渣所起的作用是不一样的，根据熔渣在冶炼,过程中的作用，可将其分成,冶炼渣,、,精炼渣,、富集渣和,合,成渣,四类。,,1、冶炼渣(熔炼渣),,是在以矿石或精矿为原料、以

2、粗金属或熔流为冶炼产物的熔炼过程 中生成的。,,主要作用,—,汇集炉料,(,矿石或精矿、燃料、熔剂等,),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。,,例如，高炉炼铁中，铁矿石中的大量脉石成分与燃料,(,焦炭,),中的灰份以及添加的熔剂,(,石灰石、白云石、硅石等,),反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。,,造锍熔炼中，铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂,SiO,2,及其他脉石成分形成熔渣。,2、精炼渣(氧化渣),,是粗金属精炼过程的产物。,,主要作用,—捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主

3、金属分离。,,例如，在冶炼生铁或废钢时，原料中杂质元素的氧化产物与加入的造渣熔剂融合成C,aO,和Fe,O,含量较高的炉渣 ，从而除去钢液中的硫、磷等有害杂质，同时吸收钢液中的非金属夹杂物。,3、富集渣,,是某些熔炼过程的产物。,,主要作用,—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。,,例如，钛铁矿常先在电炉中经还原熔炼得到所谓的高钛渣，再从高钛渣进一步提取金属钛。,,,对于,铜、铅、砷等杂质含量很高的锡矿，一般先进行造渣熔炼,，使,绝大部分锡（,90%,）进入渣中，而只产出少量集中了大部分杂质,的金属,锡，然后再冶炼含锡渣提取金属锡。,4、合成渣,,是指由为达到一

4、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。,,如电渣重熔用渣、铸钢用保护渣、钢液炉外精炼用渣等。,,这些炉渣所起的冶金作用差别很大。,,例如，电渣重熔渣一方面作为发热体，为精炼提供所需要的热量；另一方面还能脱出金属液中的杂质、吸收非金属夹杂物。,,保护渣的主要作用是减少熔融金属液面与大气的接触、防止其二次氧化，减少金属液面的热损失。,5、熔渣的其它作用,,作为金属液滴或梳的,液滴汇集、长大和沉降的,介质,冶炼,中生成的金属液滴或流的液滴最初是分散在熔渣中的，,这些分散,的微小液滴的汇集、长大和沉降都是在熔渣中进行的。,,在竖炉(如鼓风炉)冶炼过程中，炉渣的化学组成直接决定了炉缸的,

5、最高温度,。对于,低熔点渣型，燃料消耗量的增加，只能加大炉料的熔化量,而不能,进一步提高炉子的最高温度。,,在许多金属硫化矿物的烧结焙烧过程中，熔渣是一种,粘合剂,。,烧结时，熔化温度较低的炉渣将细粒炉料粘结起来，冷却后形成,了具有一定强度的烧结块或烧结球团。,,在金属和合金的精炼时，熔渣覆盖在金属熔体表面，可以防止金属熔体被氧化性气体,氧化,，减小有害气体(如H,2,、N,2,)在金属熔体中的,溶解,。,6、熔渣的副作用,,熔渣对炉衬的化学侵蚀和机械冲刷,→大大缩短了炉子的使用寿命,,炉渣带走了大量热量,→大大地增加了燃料消耗,,渣中含有各种有价金属,→降低了金属的直收率,1.2 炉渣的组成

6、,,熔渣,主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生成的氧化物组成的熔体。,,如CaO、FeO、MnO、,MgO,、Al,2,O,3,、SiO,2,、P,2,O,5,、Fe,2,O,3,,除氧化物外，炉渣还可能含有少量其它类型的化合物甚至金属,如氟化物、氯化物、硫化物、硫酸盐等,1.结,论,论,冶金炉,渣,渣通常,由,由五、,六,六种或,更,更多的,氧,氧化物,组,组成。,炉渣常,含,含有其,他,他化合,物,物，如,氟,氟化物,、,、硫化,物,物等。,炉渣中,含,含量最,多,多的氧,化,化物通,常,常只有,三,三种，,其,其总含,量,量可达80%,以,以上。,大多数,有,有色冶,金,金炉渣,和,和

7、钢渣,的,的主要,氧,氧化物,是,是:,FeO,、,、CaO、SiO,2,高炉渣,和,和某些,有,有色冶,金,金炉渣,的,的主要,氧,氧化物,为,为:,CaO,、,、Al,2,O,3,、SiO,2,2、常,见,见冶金,炉,炉渣的,组,组成,3、熔渣组,分,分的来,源,源,矿石或,精,精矿中,的,的脉石,如高炉,冶,冶炼：Al,2,O,3,、CaO、SiO,2,等,为满足,冶,冶炼过,程,程需要,而,而加入,的,的熔剂,如CaO、,SiO,2,、,CaF,2,等——,改,改善熔,渣,渣的物,理,理化学,性,性能,冶炼过,程,程中金,属,属或化,合,合物(,如,如硫化,物,物)的,氧,氧化产,物,

8、物,如炼钢,：,：FeO、Fe,2,O,3,、MnO、TiO,2,、P,2,O,5,等,造锍熔,炼,炼：FeO、Fe,3,O,4,等。,被熔融,金,金属或,熔,熔渣侵,蚀,蚀和冲,刷,刷下来,的,的炉衬,材,材料,如碱性,炉,炉渣炼,钢,钢时，MgO,主,主要来,自,自镁砂,炉,炉衬,4、炉,渣,渣氧化,物,物,组成炉,渣,渣的氧,化,化物可,分,分为三,类,类:,碱性氧,化,化物：,能,能提供,氧,氧离子O,2-,，如CaO、MnO,、,、FeO、,MgO,等,等。,酸性氧,化,化物：,能,能吸收,氧,氧离子,而,而形成,络,络合阴,离,离子，,如SiO,2,、P,2,O,5,两性氧,化,化

9、物：,酸,酸性氧,化,化物过,剩,剩时可,供,供给氧,离,离子而,呈,呈碱,性，而,在,在碱性,氧,氧化物,过,过剩时,，,，则又,会,会吸收,氧,氧离子,形,形成,络合阴,离,离子而,呈,呈酸性,。,。如Al,2,O,3,、ZnO等。,5、硅,酸,酸度的,概,概念和,计,计算,在有色,冶,冶金中,，,，习惯,上,上用酸,度,度（或,硅,硅酸度,）,）表示,炉渣的,酸,酸碱性,。,。它指,炉,炉渣中,所,所有酸,性,性氧化,物,物中氧,的,的质,量之和,与,与碱性,氧,氧化物,中,中氧的,质,质量之,和,和之比,。,。用r,表,表示。,,,,,一般来,说,说，酸,度,度小于,或,或等于1的渣,

10、属,属于碱,性,性渣；,反之，,属,属于酸,性,性渣。,例：计,算,算成分,为,为：CaO10%,、,、FeO 40%、SiO,2,36%,、,、ZnO 8% 的,炉,炉渣的,硅,硅酸度,。,,,注意：,此,此渣的SiO,2,含量较,高,高，故,其,其中的,两,两性氧,化,化物可,视,视为碱,性,性氧化,物,物。,1.3,炉,炉渣系,二,二、三,元,元状态,图,图,,1.3.1,重,重要的,二,二元熔,渣,渣系相,平,平衡图,一、AI,2,O,3,—,S i,O,2,二元系,二、Ca,O—,Si,O,2,二元系,三、Ca,O—,AI,2,O,3,二元系,四、Fe,O—,Si,O,2,二元系,五

11、、Ca,O—,Fe,O,与 Ca,O,-Fe,2,O,3,二元系,,1.3.2,Ca,O—,A,l,2,O,3,—S,i,O,3,三元系,相,相平衡,图,图,,1.,3.3Ca,O—,Fe,O—,Si,O,2,三元系,相,相平衡,图,图,1.3.1重要,的,的二元,熔,熔渣系,相,相平衡,图,图一,、,、Al,2,O,3,-SiO,2,二元系,莫来石3A,l,2,O,3,·2SiO,2,（A,3,S,2,）是否,一,一致熔,融,融化合,物,物?,①当试,样,样中含,有,有少量,碱,碱金属,杂,杂质，,或,或相平,衡,衡实验,是,是在,非密闭,条,条件下,进,进行时,，,，A,3,S,2,为不

12、一,致,致熔融,化,化合物,；,；,②当使,用,用高纯,试,试样并,在,在密闭,条,条件下,进,进行实,验,验时，A,3,S,2,为一致,熔,熔融化,合,合物。,莫来石,是,是否形,成,成固溶,体,体?,①莫来,石,石(A,3,S,2,)和刚,玉,玉(Al,2,O,3,)之间,能,能够形,成,成固溶,体,体，固,溶体的,组,组成范,围,围为71.8,—,—77.5% Al,2,O,3,；,②常以,化,化合物A2S3的组,成,成点表,示,示固溶,体,体的组,成,成。,Al,2,O,3,—SiO,2,系状态,图,图,体系特,点,点,,体系中,生,生成一,个,个一致,熔,熔融化,合,合物—A,3,S

13、,2,，具有确,定,定的熔点(1850℃)。A,3,S,2,将,SiO,2,—,A,l,2,O,3,二元系,划,划分成两个,子,子二元,系,系,——,Si,O,2,—,A,3,S,2,和A,3,S,2,—,A,l,2,O,3,。,SiO,2,—,A,3,S,2,子二元,系,系：简,单,单低共,熔,熔型，,低,低共熔,温,温度,1,5,95,℃。,A,3,S,2,—Al,2,O,3,子二元,系,系：简,单,单低共,熔,熔型，,低,低共熔,温,温度,1,840,℃,℃。,→莫来,石,石质(A,3,S,3,)及刚,玉,玉质(Al,2,O,3,)耐火,砖,砖可作,为,为性,能优良,的,的耐火,材,材料

14、。,二、,CaO,—,—Al,2,O,3,二元系,体系特,点,点,,3个一,致,致熔融,化,化合物,将,将体系,分,分解为4个独,立,立的二,元,元系,12CaO·7Al,2,O,3,(C,12,A,7,),或,5CaO·3Al,2,O,3,(C,5,A,3,),CaO,·,·Al,2,O,3,(CA),CaO,·,·2Al,2,O,3,(CA,2,),2个不,一,一致熔,融,融化合,物,物,3CaO·Al,2,O,3,(C,3,A),CaO,·,·6Al,2,O,3,(CA,6,),所有化,合,合物的,熔,熔化温,度,度普遍,较,较高，,体,体系的,最,最低熔,化,化温度,为,为1395,℃

15、,℃,。,在,CaO,含,含量为45～52%范围,内,内，本,体,体系能,在,在 1450,～,～1550,℃,℃温度,范,范围,内出现,液,液相区,。,→配制,的,的炉外,合,合成酒,常,常选择,这,这一成,分,分范围,。,。,CaO,—,—Al,2,O,3,系状态,图,图,CaO,—,—Al,2,O,3,系状态,图,图,三、,CaO,—,SiO,2,二元系,体系特,点,点,,体系中,有,有四个,化,化合物,Ⅰ 硅,酸,酸三钙,：,：,3CaO·SiO,2,(C,3,S)—,—,—,不一致,熔,熔融,Ⅱ 正,硅,硅酸钙,：,：,2CaO·SiO,2,(C,3,S)—,—,—,一致熔,融,融,

16、Ⅲ 二,硅,硅酸三,钙,钙：,3CaO·SiO,2,(C,3,S,2,)——,不一致,熔,熔融,Ⅳ 偏,硅,硅酸钙,：,：,CaO,·,·SiO,2,(CS)——,一致熔,融,融,CaO,—,—SiO,2,系状态,图,图,体系特,点,点(续),一致熔,融,融化合,物,物,C,2,S,及,CS,将整个,相,相图分,为,为三个,独,独立部,分,分,,,,,,,,,CaO,—,—C,2,S,系,——,低共熔,型,型,含有一,个,个在低,温,温及高,温,温下均,会,会分解,的,的化合,物,物C,3,S,。,T <1250,℃,℃,时，,C,3,S →,α,α‘-C,2,S +CaO,；,T >1900

17、,℃,℃,时，,C,3,S →,α,α- C,2,S +CaO,。,CaO,—,—CS,系,——,转熔型,含有一,个,个不一,致,致熔融,化,化合物,C,3,S,2,(1475℃),CS—SiO,2,系,——一,包,包含一,液,液相分,层,层的低,共,共熔型,液相分,层,层区,：,SiO,2,74—99.4 %,，,T >1700,℃,℃,。,体系特,点,点(续),,一致熔,融,融化合,物,物C,2,S及CS的稳,定,定程度,是,是不同,的,的。,C,2,S比较,稳,稳定，,熔,熔化时,只,只部分,分,分解;,CS在,熔,熔化时,则,则几乎,完,完全分,解,解。,一般而,言,言，可,根,根据化

18、,合,合物组,成,成点处,液,液相线,的,的形状(平滑,程,程度),，,，近似,推,推断熔,融,融态内,化,化合物,的,的分解,程,程度。,Ⅰ,若,若化合,物,物组成,点,点处的,液,液相线,出,出现尖,峭,峭高峰,形,形，则,该,该化,合物非,常,常稳定,，,，甚至,在,在熔融,时,时也不,分,分解；,Ⅱ,若,若化合,物,物组成,点,点处的,液,液相线,比,比较平,滑,滑，则,该,该化合,物,物熔,融时会,部,部分分,解,解;,Ⅲ,化,化合物,组,组成点,处,处的液,相,相线越,平,平滑，,该,该化合,物,物熔融,时,时的,分解程,度,度也越,大,大。,库尔纳,柯,柯夫规,则,则,体系特,点

19、,点(续),,图中水,平,平线可,分,分为五,大,大类,Ⅰ 低,共,共熔线,：,：3条,（,（,2070℃,，1455℃,，,，1436℃,）,）,Ⅱ 转,熔,熔线：1条（,1475℃,）,Ⅲ 偏,晶,晶线：,一,一条（,1700℃,）,Ⅳ 固,相,相分解,线,线：,2,条（,1250℃,，,1900℃,）,Ⅴ 晶,型,型转变,线,线：,6,条（,1470℃,，,1420℃,，,1210℃,，,870,℃,℃,，,725,℃,℃,，,575,℃,℃,）,体系特,点,点(续),,各种钙,硅,硅酸盐,的,的熔化,温,温度都,很,很高,Ⅰ熔化,温,温度不,超,超过,1600℃,的体系,只,只局限,于

20、,于含,32～59℃,CaO,范围内,。,。,Ⅱ超过5,0℃,CaO,的体系,，,，熔化,温,温度急,剧,剧上升,。,。,→高炉,渣,渣中Ca,O,含量控,制,制在35～5,0,%之间,；,；,→有色,冶,冶金炉,渣,渣Ca,O,含量一,般,般在15%以,下,下。,CaO,的作用,Ⅰ降低,炉,炉渣密,度,度、减,少,少重金,属,属硫化,物,物在炉,渣,渣中的,溶,溶解,度→降,低,低金属,在,在炉渣,中,中的损,失,失。,四、,FeO,—,—SiO,2,二元系,体系特,点,点,,体系中,有,有一个,一,一致熔,融,融化合,物,物2Fe,O·,Si,O,2,（F,2,S，正,硅,硅酸铁,或,或铁

21、橄,榄,榄石),，,，熔点1250℃。,,,,,,,该化合,物,物熔化,时,时不稳,定,定，分,解,解为偏,硅,硅酸亚,铁,铁：,2FeO·CC +,SiO,2,= 2(FeO·SiO,2,),Δ,ΔH,m,> 0,T <1205℃,时，反,应,应向左,进,进行。,→,FeO,·,·SiO,2,(FS),仅存在,于,于熔体,中,中，不,会,会再熔,度,度图中,出,出,现。,FeO,—,—SiO,2,系状态,图,图,体系特,点,点(续),,F,2,S将Fe,O—,Si,O,2,二元系,分,分成Si,O,2,—,F,2,S和F,2,S,—,Fe,O,两,个分二,元,元系。,F,2,S,—,Fe,O

22、,分二元,系,系：简,单,单低共,熔,熔型，,低,低共熔,温,温度,118,0,℃。,Si,O,2,—,F,2,S,分二元,系,系：靠,近,近,Si,O,2,一侧，,当,当温度,高,高于,1698℃时,，,，体系,中,中出现,一,一个很,宽,宽的液,相,相分层,区,区；,此分二,元,元系包,含,含一个,低,低共熔,点,点(1175,℃,℃ ),。,。,体系中,还,还存在,一,一些高,价,价铁的,氧,氧化物,，,，如Fe,2,O,3,或,Fe,3,O,4,。,附：,Fe,2,O,3,含量的,折,折算,Fe,O,为非定,组,组成化,合,合物，,而,而是溶,解,解有Fe,3,O,4,的固溶,体,体，

23、其,中,中一部,分,分Fe,以,以F,e,2,O,3,形态存,在,在；,Fe,O,的硅酸,盐,盐熔化,后,后易分,解,解：3Fe,O =,Fe,2,O,3,+ Fe,Fe,O,容易氧,化,化为Fe,2,O,3,；,在大气,压,压力下,，,，沿液,相,相线温,度,度，相,应,应组成,的,的熔体,中,中含有Fe,2,O,3,由正硅,酸,酸铁(F,2,S ),处,处的2,.2,5%增,高,高至纯Fe,O,处的11.56%；,在作该,二,二元系,状,状态图,时,时，须,将,将Fe,2,O,3,折算为Fe,O,：,,,,%,FeO,—,——,体,体系,中,中FeO (Fe,2+,)的化,学,学分析,数,

24、数据(,重,重量百,分数),；,%,Fe,2,O,3,——,体,体系,中,中Fe,2,O,3,( Fe,3+,)的化,学,学分析,数,数据(,重,重量百,分数),；,y——,折算系,数,数,,全氧折,合,合法,3FeO =Fe,2,O,3,+ Fe,y,全氧,= 215.55/ 159.7 =1.35,,全铁折,合,合法,2,FeO+(1/2)O,2,= Fe,2,O,3,y,全铁,= 143.7/159.7= 0.9,,通常采,用,用全铁,折,折合法,在,相,相,平,平,衡,衡,实,实,验,验,中,中,或,或,取,取,样,样,分,分,析,析,过,过,程,程,中,中,，,，,试,试,样,样,(

25、,特,特,别,别,是,是,表,表,面,面,层,层),中,中,的,的,低,低,价,价,铁,铁,很,很,可,可,能,能,部,部,分,分,地,地,被,被,空,空,气,气,氧,化,化,为,为,高,高,价,价,铁,铁,。,。,体,系,系,特,特,点,点(,续,续),,当,SiO,2,含,量,量,为,为3,0,%,左,左,右,右,时,时,，,，,亚,亚,铁,铁,硅,硅,酸,酸,盐,盐,炉,炉,渣,渣,的,的,熔,熔,化,化,温,温,度,度,约,为,为120,0,℃,℃,。,Ⅰ,理,理,论,论,上,上,，,，,这,这,样,样,的,的,熔,熔,化,化,温,温,度,度,符,符,合,合,有,有,色,色,金,金,属

26、,属,矿,矿,物,物,的,的,造,造,流,流,熔,熔,炼,及,及,还,还,原,原,熔,熔,炼,炼,的,的,要,要,求,求,。,。,实,际,际,选,选,用,用,的,的,炉,炉,渣,渣,中,中,，,，Fe,O,含,量,量,不,不,宜,宜,过,过,高,高,。,。,Ⅰ,这,这,种,种,熔,熔,渣,渣,的,的,比,比,重,重,大,大,，,，,不,不,利,利,于,于,渣,渣,一,一,锍,锍,或,或,渣,渣,一,一,金,金,属,属,的,的,分,分,离,离,。,。,Ⅱ,随,随,Fe,O,含,量,量,增,增,加,加,，,，,重,重,金,金,属,属,硫,硫,化,化,物,物,在,在,渣,渣,中,中,的,的,溶,溶,

27、解,解,度,度,（,（,损,损,失,失,增,大,大,）,）,。,。,Ⅲ,用,用,高,高,铁,铁,质,质,碱,碱,性,性,炉,炉,渣,渣,进,进,行,行,还,还,原,原,熔,熔,炼,炼,时,时,，,，Fe,O,也,可,可,能,能,部,部,分,分,地,被,被,还,还,原,原,为,为,金,金,属,属,铁,铁,，,，,可,可,能,能,造,造,成,成,炉,炉,缸,缸,积,积,铁,铁,。,。,,→,加,加,入,入Ca,O,，,改,改,善,善,炉,炉,渣,渣,的,的,性,性,能,能,。,。,五,、,、,CaO,—,—FeO,二,元,元,系,系,体,系,系,特,特,点,点,此,体,体,系,系,不,不,是,是,

28、一,一,个,个,真,真,正,正,的,的,二,二,元,元,系,系,，,，,而,而,是,是,与,与,金,金,属,属,铁,铁,平,平,衡,衡,的,的Ca,O,--Fe,O,-,-,Fe,2,O,3,三,元,元,系,系,相,相,图,图,在,在Ca,O,-Fe,O,边,的,的,投,投,影,影,。,。,,体,系,系,中,中,有,有,一,一,个,个,不,不,一,一,致,致,熔,熔,融,融,化,化,合,合,物,物,2,Ca,O,·,·,Fe,2,O,3,，,分,分,解,解,温,温,度,度1133,℃,℃,,2,Ca,O,·,·,Fe,2,O,3,与,Fe,x,O,系,形,形,成,成,低,低,共,共,熔,熔,体

29、,体,，,，,低,低,共,共,熔,熔,温,温,度,度,为,为,1125,℃,℃,FeO—CaO,系状态图,六、,CaO—Fe,2,O,3,二元系,体系特点,,两性氧化,物,物,Fe,2,O,3,与Ca,O,形成一个,一,一致熔融,化,化合物2,Ca,O·Fe,2,O,3,（C,2,F）熔点1449,℃,℃。,2个不一,致,致熔融化,合,合物：,Ca,O·Fe,2,O,3,（C,2,F）和Ca,O·2Fe,2,O,3,（CF,2,),,,CF和CF,2,的熔化温,度,度均在1440℃,以,以下,→,Fe,2,O,3,是石灰(Ca,O,)的有效,助,助熔剂。,Ca,O·Fe,2,O,3,：分解温,

30、度,度1218℃；,Ca,O·2Fe,2,O,3,：仅在,1150,～,～1240℃,范围内稳定,存,存在。,CaO—Fe,2,O,3,系状态图,1.3.2CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系相平,衡,衡图,1,、,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系的应,用,用,,冶金炉渣,如高炉炼铁,炉,炉渣、铸钢,保,保护渣、炉,外,外精炼渣、,锡电炉炉渣,、,、氧化铝生,产,产熟料,硅酸盐领域,如耐火材料,、,、玻璃、水,泥,泥、陶瓷…,…,…,2,、,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系相及,其,其特点,,该体系有1,0,个二元化合,物,物和2个三,元,元化合物。,共有

31、,15,个组元及与,之,之相应的,15,个初晶区。,可划分为,15,个子三角形,，,，对应,15,个无变点。,其中8个低,共,共熔点←→8个独立三,角,角形；,7个转熔点,←,←→无对应,的,的独立三角,形,形。,23条二元,低,低共熔线，5条二元转,熔,熔线。,8,个二元低共,熔,熔点，5个,二,二元转熔点,。,。,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系相,体系特点(,续,续),在靠近纯,SiO,2,附近有一个,不,不大的液相,分,分层区。,当从,Al,2,O,3,含量达到3%时，液相,分,分层区消失,。,。,SiO,2,初晶区内，,有,有一条1470℃的方,石,石英与鳞石,英,英,

32、之间的晶型,转,转变线。,组成位于以,三,三元低共熔,点,点1和,2(,170℃和1310℃),为中心的周,围,围区域中的,炉,炉渣体系具,有,有较低的熔,化,化,温度。,→高炉渣的,组,组成通常位,于,于此区域内,。,。,表,1-1 CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,系中的化合,物,物,3,、,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系的等,温,温截面图,1.3.2,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系相平,衡,衡图,1,、,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系的应,用,用,,有色冶金炉,渣,渣：炼铜炉,渣,渣、炼锡炉,渣、炼铅炉,渣,渣,,碱性炼钢炉,渣,渣：

33、转炉渣,、,、电炉渣,2,、,CaO—Al,2,O,3,—SiO,2,三元系相图,及,及其特点,存在一系列,固,固溶体和不,一,一致熔融化,合,合物，Fe,O,易分解、氧,化,化成Fe2,O3,或Fe,3O,4，测试较,困,困难，测得,的,的相图有一,定,定差异。,体系内有5,个,个二元化合,物,物和1个三,元,元化合物；,相图中共有9个初晶面,；,；,有一个宽广,的,的液相分层,区,区；,有一个很大,的,的正硅酸钙(C,2,S,),初晶面；,体系内有某,些,些系列的连,续,续固溶体；,固相内发生,复,复杂的化学,变,变化(如化,合,合物的分解,或,或生成)；,有两条晶型,转,转变线：,α,—

34、,方石英←→,α,α,—,鳞石英,α,—C,2,S←→β—C,2,S,相图特点(,续,续),体系中共有4个一致熔,融,融化合物和2个不一致,熔,熔融化合物,：,：,(,1),硅灰石Ca,O·,Si,O,2,(CS,)，熔点1544℃；,(2)正硅,酸,酸钙,2,Ca,O·,Si,O,2,(C,2,S,)，,熔点2130℃；,(,3)铁橄榄,石,石,2FeO·,Si,O,2,(F,2,S,)，,熔点,1,20,8,℃ ；,(,4)钙铁橄,榄,榄石,CaO,·,FeO·,Si,O,2,(CFS,)，,熔点1,2,30℃。,(,5)硅钙石,3,Ca,O·2,Si,O,2,(C,3,S,2,),146

35、4℃,分,分解；,(6)硅酸,三,三钙,3,Ca,O·,Si,O,2,(C,3,S,),1250～,1900℃,间,间稳定。,靠近Ca,O,顶角和S,iO,2,顶角的区域,，,，其熔化温,度,度都很高。,Ca,O·,Si,O,2,—,-,2FeO·,Si,O,2,联结线上靠,近,近铁橄榄石,的,的一个斜长,带,带,状区域是该,三,三元系熔化,温,温度比较低,的,的区域。,CaO—FeO—SiO,2,三元系相区,图,图,3,、,CaO—FeO—SiO,2,三元系的等,温,温截面图（,1400℃,）,4,、,氧气顶吹转,炉,炉炼钢过程,中,中初渣和终,渣,渣成分范围,的,的选择,氧气顶吹转,炉,炉

36、炼钢炉渣,可,可简化为,CaO—FeO—SiO,2,三元系。,吹炼初期，,铁,铁水中的硅,，,，锰、铁氧,化,化，迅速形,成,成含艺∑Fe,O,很,高的初渣一,一,一,L,点。,随着温度上,升,升，渣中∑Fe,O,含量增加，,造,造渣料中的,石,石灰(脱,磷和脱硫),逐,逐渐溶于初,渣,渣，熔渣成,分,分沿着LS,连,连向S点移,动,动线。,Ⅰ炉渣成分,在,在L,O,1,线段内，石,灰,灰完全溶解,，,，形成液态,渣,渣。,Ⅱ炉渣成分,位,位于,C,2,S初晶区内(如,O,2,点)，石灰,块,块表面形成,致,致密,的C,2,S壳层，阻,碍,碍熔渣对石,灰,灰块的溶解,。,。,.Ⅲ 为了,加,加

37、速石灰块,的,的溶解或造,渣,渣，须采取,适,适当措施。,加速石灰块,的,的溶解或造,渣,渣的主要措,施,施：,,,,,,,,,降低炉渣熔,化,化温度,提高熔池温,度,度,加入添加剂,或,或熔剂(如Mg,O,、 Mn,O,、,C,aF,2,、,A,l,2,O,3,、Fe,2,O,3,)等。,增大渣中∑Fe,O,含量,显著降低C,2,S初晶曲的,温,温度；,破坏C,2,S壳层，促,进,进石灰块的,溶,溶解。,一般转炉吹,炼,炼初期渣的,组,组成位于图,中,中的A区；,根据工艺要,求,求(主要是,脱,脱除磷和硫)，终渣成,分,分需达到图,中,中,的B区。,炉渣成分可,沿,沿1和2两,条,条不同的途

38、,径,径从A区变,化,化到B区。,当炉渣中∑Fe,O,含量缓慢增,加,加时，炉渣,成,成分将沿途,径,径1到达B,区,区，,即通过液固,两,两相区(L,十,十C,2,S)。,→令炉渣粘,度,度较大，处,于,于“返干状,态,态”，不利,于,于脱磷和脱,硫,硫。,当渣中∑Fe,O,含量增加的,速,速度比较快,时,时，熔渣成,分,分在液相区,内,内,沿途径2到,达,达B区。,→熔渣的粘,度,度比较小，,有,有利于磷、,硫,硫的脱除。,→炉渣中艺,∑,∑Fe,O,含量的增加,速,速度直接影,响,响到熔渣的,状,状态、性,质以及杂质,的,的脱除效果,。,。,1.4熔融,熔,熔渣的结构,,1.4.1,炉渣

39、结构的,分,分子理论,一、分子理,论,论的基本观,点,点,二、分子理,论,论的应用及,存,存在的问题,,1.4.,2,炉渣结构的,离,离子理论,一、纯氧化,物,物的结构,二、氧化物,溶,溶解后的离,解,解,三、碱性氧,化,化物对硅酸,盐,盐结构的影,响,响,四、离子理,论,论的应用举,例,例,五、离子理,论,论存在的问,题,题,,1.4.1,分,分子结,构,构理论,分,子,子,结,结,构,构,理,理,论,论,是,是,最,最,早,早,出,出,现,现,的,的,关,关,于,于,熔,熔,渣,渣,结,结,构,构,的,的,理,理,论,论,。,。,分,子,子,理,理,论,论,是,是,基,基,于,于,对,对,

40、固,固,态,态,炉,炉,渣,渣,结,结,构,构,的,的,研,研,究,究,结,结,果,果,。,。,分,子,子,结,结,构,构,理,理,论,论,在,在,熔,熔,渣,渣,结,结,构,构,的,的,研,研,究,究,中,中,己,己,很,很,少,少,应,应,用,用,。,。,在,冶,冶,金,金,生,生,产,产,实,实,践,践,中,中,仍,仍,常,常,用,用,分,分,子,子,结,结,构,构,理,理,论,论,来,来,讨,讨,论,论,和,和,分,分,析,析,冶,冶,金,金,现,现,象,象,。,。,一,、,、,分,分,子,子,理,理,论,论,的,的,基,基,本,本,观,观,点,点,熔,渣,渣,是,是,由,由,电,电,

41、中,中,性,性,的,的,分,分,子,子,组,组,成,成,的,的,。,。,有,的,的,是,是,简,简,单,单,氧,氧,化,化,物,物(,或,或,称,称,自,自,由,由,氧,氧,化,化,物,物),，,，,如,如:,Ca,O,、Mg,O,、Fe,O,、Mn,O,、Si,O,2,、,Al,2,O,3,等,有,的,的,是,是,由,由,碱,碱,性,性,氧,氧,化,化,物,物,和,和,酸,酸,性,性,氧,氧,化,化,物,物,结,结,合,形,形,成,成,的,的,复,复,杂,杂,化,化,合,合,物,物(,或,或,称,称,结,结,合,合,氧,氧,化,化,物,物),，,，,如,：,：,2,Ca,O,·,·,Si,O

42、,2,、Ca,O,·,·,Si,O,2,、,2,Fe,O,·,·,Si,O,2,、,3,C,a,O,·,·,P,2,O,5,等,分,子,子,间,间,的,的,作,作,用,用,力,力,为,为,范,范,德,德,华,华,力,力,。,。,,,,,,,,,,这,种,种,作,作,用,用,力,力,很,很,弱,弱,，,，,熔,熔,渣,渣,中,中,分,分,子,子,运,运,动,动,比,比,较,较,容,容,易,易,；,；,在,高,高,温,温,时,时,分,分,子,子,呈,呈,无,无,序,序,状,状,态,态,分,分,布,布,；,；,可,假,假,定,定,熔,熔,渣,渣,为,为,理,理,想,想,溶,溶,液,液,，,，,其,其

43、,中,中,各,各,组,组,元,元,的,的,活,活,度,度,可,可,以,用,用,其,其,浓,浓,度,度,表,表,示,示,：,：,,,,,…,…,…,在,一,一,定,定,条,条,件,件,下,下,，,，,熔,熔,渣,渣,中,中,的,的,简,简,单,单,氧,氧,化,化,物,物,分,分,子,子,与,与,复,复,杂,杂,化,化,合,合,物,分,分,子,子,间,间,存,存,在,在,离,离,解,解,一,一,生,生,成,成,的,的,动,动,态,态,平,平,衡,衡,，,，,如,如,：,：,CaO+SiO,2,=,CaO,·,·SiO,2,ΔG,θ,=-992470+2.15TJ,·,·mol,-1,,,,,,,熔

44、,渣,渣,的,的,性,性,质,质,主,主,要,要,取,取,决,决,于,于,自,自,由,由,氧,氧,化,化,物,物,的,的,浓,浓,度,度,，,，,只,只,有,有,自,自,由,由,氧,化,化,物,物,参,参,加,加,与,与,熔,熔,渣,渣,中,中,其,其,它,它,组,组,元,元,的,的,化,化,学,学,反,反,应,应,。,。,当,反,反,应,应,达,达,平,平,衡,衡,时,时,，,，,其,其,平,平,衡,衡,常,常,数,数,为,为,,,,在,一,一,定,定,温,温,度,度,下,下,必,必,有,有,平,平,衡,衡,的,的,CaO,、,SiO,2,和,CaO,·,SiO,2,存,在,在,。,。,二,

45、、,、,分,分,子,子,理,理,论,论,的,的,的,的,应,应,用,用,及,及,存,存,在,在,的,的,问,问,题,题,分,子,子,理,理,论,论,的,的,应,应,用,用,熔,渣,渣,的,的,氧,氧,化,化,能,能,力,力,Ⅰ,熔,熔,渣,渣,的,的,氧,氧,化,化,能,能,力,力,决,决,定,定,于,于,其,其,中,中,未,未,与,与Si,O,2,或,或,其,其,他,他,酸,酸,性,性,氧,氧,化,化,物,结,结,合,合,的,的,自,自,由,由Fe,O,的,浓,浓,度,度,；,；,Ⅱ,在,在,熔,熔,渣,渣,一,一,金,金,属,属,熔,熔,体,体,界,界,面,面,上,上,氧,氧,化,化,过,

46、过,程,程,的,的,强,强,度,度,及,及,氧,氧,从,从,炉,炉,气,气,向,金,金,属,属,液,液,中,中,转,转,移,移,的,的,量,量,都,都,与,与,渣,渣,中,中,自,自,由,由Fe,O,的,浓,浓,度,度,有,有,关,关,。,。,熔,渣,渣,的,的,脱,脱S,及,及,脱,脱P,能,能,力,力,Ⅰ,熔,熔,渣,渣,从,从,金,金,属,属,液,液,中,中,吸,吸,收,收,有,有,害,害,杂,杂,质,质S,及,及P,的,的,能,能,力,力,决,决,定,定,于,于,渣,渣,中,中,存,在,在,的,的,自,自,由,由Ca,O,；,Ⅱ,脱,脱,硫,硫,和,和,脱,脱,磷,磷,过,过,程,程,

47、的,的,强,强,度,度,及,及,限,限,度,度,也,也,与,与,自,自,由,由Ca,O,的,浓,浓,度,度,有,有,关,。,。,分,子,子,理,理,论,论,的,的,应,应,用,用,（,（,续,续,）,）,,根,据,据,分,分,子,子,理,理,论,论,，,，,脱,脱,硫,硫,反,反,应,应,写,写,作,作,：,：,（Ca,O,）+（FeS）=（Ca,S,）+（Fe,O,） ΔH>0,反应的平衡,常,常数及金属,液,液中FeS,的,的活度为,,,,→在一定温,度,度下，,K,为常数，当,x,CaO,增大或,x,Fe,O,减小时，,均可使,a,FeS,下降，即有,利,利于硫的脱,除,除。,→脱硫

48、反应,为,为吸热反应,→,→升高温度,有,有利于脱硫,反,反应。,分子理论的,应,应用（续）,生产实践中,发,发现，下列,措,措施有利于,硫,硫的脱除：,,,,,,,,,增加渣中,C,a,O,含量（即增,x,Ca,O,、增加炉渣,的,的,碱度）；,降低渣中Fe,O,含量（即减,小,小,x,FeO,、降低渣的,氧,氧,化性）,提高过程温,度,度,→由分子结,构,构理论所得,结,结论与生产,实,实践是一,致的。,分子理论的,缺,缺陷,不能运用分,子,子理论进行,定,定量计算。,,,,,,分子理论不,能,能解释Fe,O,在脱硫中的,作,作用。,,,,,对于脱硫反,应,应，将一定,温,温度下平衡,时,

49、时各组元的,活,活度值代,入上面的平,衡,衡常数K表,达,达式中，结,果,果发现K不,为,为常数。,进一步假定,熔,熔渣中存在2Ca,O·,A,l,2,O,3,、Ca,O·,Fe,2,O,3,、,(,2Ca,O·,Si,O,2,),2,等复杂分子,，,，对K的计,算,算加以修正,，,，但修,正后计算的,K,值仍然在,0.0,84～,0.,184的范,围,围内变化，,而,而不,是常数。,,根据分子理,论,论，降低渣,的,的Fe,O,含量有利于,脱,脱硫。,实验发现，,无,无论是纯Fe,O,渣还是含Fe,O,的渣,(17%,F,eO,,,42%Ca,O,， 41%Si,O,2,)均具有一,定,定的

50、脱硫作,用,用。,→实验结果,与,与分子结构,理,理论的结论(只有Ca,O,才有脱硫作,用)不一致,。,。,分子理论的,缺,缺陷（续）,,分子理论与,熔,熔渣性能间,缺,缺乏有机的,联,联系，无法,解释熔渣的,导,导电性。,熔渣既可以,导,导电又可以,电,电解，说明,熔,熔渣中的结,构单元应是,带,带电的离子,，,，而非中性,分,分子。,只有在稀溶,液,液的情况下,，,，熔渣才能,被,被视为理想,溶液。,一般情况下,必,必须用活度,来,来代替浓度,进,进行热力学,计算。,1.4.,2,离子结构理,论,论,离子理论提,出,出的基础,熔渣具有电,导,导值，其电,导,导随着温度,升,升高而增大,；,

51、；,熔渣可以电,解,解；,例如：以铁,作,作电极，用(Fe,O,-,S,i,O,2,-Ca,O,-Mg,O,和,(F,e,2,O,3,),渣电解，阴,极,极上析出铁,。,。,在熔渣-熔,锍,锍体系中存,在,在电毛细现,象,象，说明熔,渣,渣具有电解,质,质溶液的特,性,性;,可以测出硅,酸,酸盐熔渣中K、N、Li、Ca、Fe等阳离,子,子的迁移数,，,，说明熔渣,中,中的最小扩,散,散单元为离,子,子；,X,射线结构分,析,析表明，组,成,成炉渣的简,单,单氧化物和,复,复杂化合物,的,的基本单元,均,均为离子；,统计热力学,为,为离子理论,的,的建立提供,了,了理论基础,。,。,离子理论要,

52、点,点,,熔渣完全由,阳,阳离子和阴,离,离子组成，,阳,阳离子所带,电,电荷和阴离,子,子所带电荷,的,的总量相等,，,，故熔渣本,身,身不带电；,与晶体相同,，,，熔渣中每,个,个离子的周,围,围都是异号,离,离子；,电荷相同的,离,离子和邻近,离,离子的作用,力,力完全相等,，,，与离子种,类,类无关。,碱性氧化物,在,在炉渣中离,解,解，形成金,属,属阳离子和,氧,氧阴离子；,酸性氧化物,在,在熔渣中吸,收,收氧阴离子,而,而形成络合,阴,阴离子。,一、纯氧化,物,物的结构,渣中氧化物,主,主要是Si,O,2,、 Ca,O,、Fe,O,、其次是,Al,2,O,3,、Mg,O,等。,纯氧

53、化物在,固,固态时的结,构,构主要取决,于,于离子半径,。,。,Si,O,2,的单位晶胞,A,：在硅离子,S,i,4+,的周围有4,个,个氧离子,O,2-,的正四,面体结构，,配,配位数为4,。,。,这些四面体,在,在共用顶角,的,的氧离子下,形,形成有序排,列,列的三度空,间,间网,状结构。,Ca,O,、Fe,O,、Mn,O,、Mg,O,等碱性氧化,物,物属于NaCI型晶格,—,—八,面体结构。,其中每个金,属,属阳离子Me,2,+,被,6,个氧阴离子,O,2-,包围着，而,每,每个,O,2-,离子也被6,个,个金属离子,包,包围，配位,数,数为6。,复杂化合物,：,：如2Ca,O·,Si,

54、O,2,由Ca,2,+,与硅氧离子Si,O,4,4-,组成，,2,Ca,O·,P,2,O,5,，由Ca,2+,与磷氧离子P,O,4,3-,组成，Fe,O,由Fe,2,+,与铝氧,离子Al,O,2,-,组成。,鲍林第二定,律,律:,在一配位结,构,构中，,公用的边，,特,特别是,公用的面的,存,存在，,会降低这一,结,结构的,稳定性。,(a)(b)(c),,(a),CaO,的结构；,(b),Si,O,4,4-,四面体的结,构,构；,(c),Si,O,2,的二维网状,结,结构,二、氧化物,熔,熔化后的离,解,解,氧离子引力I：氧化物,加,加热熔化后,氧,氧离子对阳,离,离子的吸引,力,力。,,,,

55、离子键分数:氧化物键,型,型中离子键,与,与离子键加,共,共价键的比,值,值。,→金属(或,准,准金属)原,子,子与氧原子,的,的电负性相,差,差越大，离,子,子键分数,越大，氧化,物,物离解为简,单,单离子的趋,势,势也越大。,根据氧离子,引,引力和离子,键,键分数，把,氧,氧化物划分,为,为三类：,,,,,,,,碱性氧化物,：,：氧离子引,力,力小而离子,键,键分数大，,熔,熔化后很容,易,易离解为,金属阳离子,和,和氧阴离子,。,。如Na,2,O,、 Ca,O,、Mn,O,、Fe,O,、Mg,O,。,酸性氧化物,：,：氧离子引,力,力大，离子,键,键分数小，,在,在熔化后且,温,温度不,

56、断增加的情,况,况下，逐渐,离,离解为阳离,子,子和络合阴,离,离子。如Si,O,2,、 P,2,O,5,。,两性氧化物,：,：介于酸性,和,和碱性氧化,物,物之间。在,不,不同条件下,熔,熔化可以,离解为金属,阳,阳离子和氧,阴,阴离子，也,可,可以形成络,合,合阴离子。,如,如Fe,2,O,3,、,Al,2,O,3,、Ti,O,2,等。,三、碱性氧,化,化物对硅酸,盐,盐结构的影,响,响,炉渣的主要,成,成分是Si,O,2,和碱性氧化,物,物，碱性氧,化,化物熔化后,离解为Me,2+,和,O,2,-,离子，而,Si,O,2,熔化后则形,成,成,Si,x,O,y,z-,子。,由于Si-,O,

57、间的氧离子,引,引力很大，,因,因而炉渣中,的,的,Si,x,O,y,z-,会吸,收碱性氧化,物,物离解出的,O,2,-,，转变成结,构,构更简单，,离,离子半径,变小的硅氧,络,络合阴离子,。,。,硅氧复合离,子,子的聚合与,解,解体,硅氧复合离,子,子的聚合,随着渣中,O/S,i原子比的,降,降低，即加,入,入的酸性氧,化,化物(,S,i,O,2,)使,S,i,O,2,/RO,比(R,O,代表碱性氧,化,化物)增加,，,，需消耗,O,2-,转变成复合,离子，因而,许,许多个离子,S,i,O,4,4-,广聚合,起,起来共,用,用,O,2-,，形成,复,复杂的,复合离,子,子，以,满,满足,O

58、,2-,的这种,关,关系。,硅氧复,合,合离子,的,的解体,随着渣,中,中的,O/S,i,原子比,增,增加，,即,即加入,的,的碱性,氧,氧化物(R,O,)降低,了渣,中,中,O/S,i,比，,供,供给,的,的,O,2-,则可,使,使熔,渣,渣中,由,由聚,合,合而,形,形成,的,的结,构,构,复杂,的,的硅,氧,氧复,合,合离,子,子分,裂,裂成,结,结构,比,比较,简,简单,的,的硅,氧,氧复,合,合离,子,子。,,,,,熔渣,中,中可,能,能有,许,许多,种,种硅,氧,氧复,合,合离,子,子平,衡,衡共,存,存。,熔渣,中,中的,其,其它,复,复合,离,离子,酸性,氧,氧化,物,物P,2

59、,O,5,形成,复,复合,阴,阴离,子,子：,,,两性,氧,氧化,物,物Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,、V,2,O,5,等在,碱,碱性,渣,渣中,也,也将,形,形成,复合,阴,阴离,子,子：,,,,,Al,2,O,3,、Fe,2,O,3,、V,2,O,5,等,在酸,性,性渣,中,中将,形,形成,简,简单,离,离子,。,。,熔渣,中,中同,时,时存,在,在更,复,复杂,的,的硅,铝,铝氧,络,络阴,离,离子,。,。,四、,离,离子,理,理论,的,的应,用,用举,例,例,1,、离,子,子熔,体,体的,微,微观,不,不均,匀,匀性,及,及分,层,层现,象,象,炉渣,熔,熔化,后,后，,温,温

60、度,升,升高,时,时，,离,离子,的,的活,动,动范,围,围增,大,大，,能,能够,自,自由,移,移动,，,，,离子,在,在固,态,态时,键,键的,等,等价,性,性消,失,失，,具,具有,各,各自,的,的静,电,电场,强,强。,→渣,中,中阳,离,离子,及,及阴,离,离子,的,的分,布,布显,示,示微,观,观不,均,均匀,性,性，,出,出现,了,了有,序,序态,的,的,离子,团,团。,例如,，,，由,于,于,F,e,2,+,比Ca,2+,的静,电,电场,强,强大,，,，而,O,2,-,离子,对,对阳,离,离子,的,的作,用,用,力大,于,于复,合,合离,子,子，,因,因此,在,在Ca,O,-F

61、e,O-,Si,O,2,系熔,渣,渣中,，,，Fe,2+,离子,的,的,周围,大,大半,是,是,O,2-,，而Ca,2,+,离子,位,位于Si,O,4,4-,的周,围,围，,分,分别,形,形成,了,了离,子团,F,e,2,+,·,O,2-,及,Ca,2,+,·,Si,O,4,4-,。,静电,场,场强,大,大的,阳,阳离,子,子与,静,静电,场,场强,大,大的,阴,阴离,子,子分,布,布在,一,一起,，,，形,成,成强,离子,对,对或,离,离子,团,团。,静电,场,场强,小,小的,阳,阳离,子,子与,静,静电,场,场强,小,小的,阴,阴离,子,子分,布,布在,一,一起,，,，形,成,成弱,离子,

62、对,对或,离,离子,团,团。,在,O,2-,离子,数,数目,很,很少,的,的渣,中,中，,静,静电,场,场强,大,大的Fe,2+,离子,能,能使,复,复合,离,离,子发,生,生极,化,化，,使,使离,子,子变,形,形，,从,从中,可,可分,裂,裂出,O,2-,来，,因,因而,Fe,2+,离子,的邻,近,近是,O,2-,离子,。,。,一部,分,分,C,a,2+,离子,与,与,Si,O,4,4-,相邻,，,，另,一,一部,分,分,C,a,2+,离子,与,与渣,中,中的,Si,2,O,7,6-,、Si,3,O,9,6-,等复,合,合离,子,子接,触,触，,组,组成,离,离子,团,团，,如,如,C,a

63、,2+,·Si,O,4,4-,C,a,2+,·Si,2,O,7,6-,等。,当阳,离,离子,的,的静,电,电场,强,强比,较,较大,时,时，,这,这种,离,离子,分,分布,的,的微,观,观不,均,均匀,性,性,就会,导,导致,熔,熔渣,出,出现,液,液相,分,分层,现,现象,。,。,在由7,0%,CaS和,30%,Fe,O(,mo,l,)构,成,成的,熔,熔渣,中,中，CaS和Fe,O,离解,成相,应,应的,简,简单,离,离子,：,：,CaS=Ca,2-,+S,2-,FeO=Fe,2+,+O,2-,假定,Ca,2-,对,S,2-,和,O,2-,的作,用,用力,相,相同,，,，,Fe,2+,对,

64、S,2-,和,O,2-,的作,用,用力,亦,亦,相同,，,，则,在,在,Ca,2-,周围,出,出现,S,2-,和,O,2-,的概,率,率分,别,别应,为,为0.7,和,和0.3，,即,即,构成,该,该熔,体,体的,微,微观,成,成分,分,分布,是,是均,匀,匀的,。,。,2,、应,用,用离,子,子理,论,论说,明,明熔,渣,渣,—,金属,间,间的,反,反应,熔渣,的,的脱,硫,硫作,用,用：,阴极,反,反应,：,：,[S]+2e=(S,2-,),阳极,反,反应,：,：,(O,2-,)=[O]+2e,总反,应,应：,[S]+(O,2-,)=(S,2-,)+[O],,金属,中,中Mn被,渣,渣中F

65、eO氧,化,化的,反,反应,阴极,反,反应,：,：,(Fe,2+,)+2e=[Fe],阳极,反,反应,：,：,[Mn]=(Mn,2+,)+2e,总反,应,应：,[Mn]+(Fe,2+,)=Mn,2+,)+[Fe],五、,离,离子,理,理论,存,存在,的,的问,题,题,不少,复,复合,离,离子,的,的结,构,构是,人,人为,的,的揣,测,测和,假,假定,。,。,如铝,氧,氧离,子,子：,铁氧,离,离子,：,：,熔渣,中,中同,时,时存,在,在游,离,离的,离,离子,、,、游,离,离氧,化,化物,和,和类,似,似于,化,化,合物,分,分子,的,的络,合,合物,，,，它,们,们之,间,间同,时,时存

66、,在,在着,热,热离,解,解平,衡,衡,和电,离,离平,衡,衡。,例如,，,，在,含,含Fe,O,和Si,O,2,的熔,渣,渣中,，,，络,合,合物,分,分子Fe,2,Si,O,4,与游,离,离的,离,离子Fe,2,+,,,Si,O,4,4-,以及,游,游离,氧,氧化,物,物Fe,O,和,Si,O,2,之间,同,同时,存,存在,如,如下,的,的平,衡,衡关,系,系:,Fe,2,Si,O,4,=,2Fe,2+,+,Si,O,4,4-,Fe,2,Si,O,4,=Fe,O,+,Si,O,2,(,Fe,2,Si,O,4,)=,K,C,(Fe,2,+,),2,(,Si,O,4,4-,)=K,τ,(FeO,),2,(,Si,O,2,),1.5,熔,融,融,炉,炉,渣,渣,的,的,物,物,理,理,化,化,学,学,性,性,质,质,一,、,、,熔,熔,渣,渣,的,的,粘,粘,度,度,1,、,粘,粘,度,度,的,的,定,定,义,义,在,层,层,流,流,流,流,体,体,中,中,，,，,流,流,体,体,是,是,由,由,无,无,数,数,互,互,相,相,平,平,行,行,的,的,流,流,体,体,层,层,组,组,成,