东北大学冶金物理化学_chap1.ppt

Physical Chemistry of Metallurgy冶金物理化学参考书书目n田彦文，冶金物理化学简明教程，化学工业出版社，2007n梁连科，冶金热力学及动力学，东北工学院出版社，1989n黄希祜，钢铁冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1990n傅崇说，有色冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1993n车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989n魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980n韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984n陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984n李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，1995Physical Chemistry of Metallurgy第一章 绪 言 1. 本课程作用及主要内容1.1地位n冶金专业平台课之一n以普通化学、高等数学、物理化学为基础n与物理化学相比，更接近与实际应用n目的：为开设专业课和今后的发展作理论准备 1. 本课程作用及主要内容火法冶金特点：一高三多1. 本课程作用及主要内容1.2 作用n将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程 中，阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化 冶金过程提供理论依据。

n为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条 件（温度、气氛）例如炼钢过程此类问题将由 本课程解决 1. 本课程作用及主要内容n注意：由于高温的特点，宏观测定难度大，微观就 更难，有时只能使用常温数据外推，误差较大n本学科尚在不断完善发展中应学会灵活应用，依 据冶物化理论，创造有利反应进行条件，抑制不利 反应，提出合理工艺流程 1. 本课程作用及主要内容1.3 冶金实例1.3.1高炉炼铁（a）炉顶煤气成分：nN2 、CO、CO2，少量H2、CH4nN2<50％， CO（20～25％）、CO2（22～17％）nCO+CO2（42～44％）nCO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100% 消耗n无法实现的原因：存在化学平衡1. 本课程作用及主要内容1.3 冶金实例n（b）矿石中含有Fe、Mn、S、P、Al、Mg、Ca等多 种元素，但被还原量却不同：n原因：氧化物稳定性问题n（c）S、P的去除 炼钢、炼铁过程分别去除P、Sn原因：反应条件是否适宜1. 本课程作用及主要内容1.3 冶金实例1.3.2 炼钢n奥氏体不锈钢冶炼：去C保Crn特种冶金（二次精炼）真空脱气，矿石中含有Fe、 Mn、S、P、Al、Mg、Ca等多种元素，但被还原量却 不同。

n原因：氧化物稳定性问题1. 本课程作用及主要内容1.3.3 有色冶金n炼铜：氧化→还原→电解n去铁 Cu2S→Cu2O→Cun湿法：电解过程，电化学，ph－电位图n浸出，萃取过程n熔盐电解等等1. 本课程作用及主要内容1.4 主要内容热力学n第一定律：能量守恒，转化；n第二定律：反应进行的可能性及限度；n第三定律：绝对零度不能达到1.4.1 冶金热力学n主要为第二定律 工具：等温方程式n正向 逆向 平衡n测定n计算（查表）CP→K（0） CP→＝A＋BTn估计值n统计热力学1. 本课程作用及主要内容1.4.2 冶金动力学n研究过程的机理（反应机制）和限制环节n提出一系列模型，找出结症对症下药：提高其反应 速度或减缓反应速度1. 本课程作用及主要内容1.4.2 冶金动力学n与物理化学的差异：n物化：只是单相中微观的化学反应，也称微观动 力学；n冶金动力学：对多相，还伴有传热、传质现象， 为宏观动力学；n一般说来，由于高温，所以化学反应速度快，多 为扩散为限制行环节；n现状：数据不全，误差大，模型的适用性差1. 本课程作用及主要内容2. 冶金物理化学的发展 2.1 国外n1920~1932年，黑色冶金中引入物理化学理论；n1920年，P.Oberhoffer（奥伯霍夫）首次发表钢液中 Mn-O平衡问题的论文；n1925年，Farady Society（法拉第学会）在英国伦敦 召开炼钢物理化学学术年会。

n1926年，C.H.Herty（赫蒂）在美国发表《平炉炼钢 过程中C、S、Mn等元素变化规律》论文，且专门领 导建立一个研究平炉冶炼过程问题的小组n1932年，德国R.Schenk发表专著：钢铁冶金物理化学 导论 （Phsical Chemistry of Steel Manufacture Processes）n其他：德国的Korber和Olsen等2. 冶金物理化学的发展 2.1 国外 冶金物理化学体系 ：1932－1958 创立J. Chipman （启普曼）, 逸度和活度理论n1926年毕业于加里福尼亚大学，物理学博士；n1932年发表H2O，CO2，CO，CH4的自由能及在冶金学上的意义 （密西根大学，研究工程师）；n1937年任麻省理工学院教师；n1942年出版《1600℃化学》一书；n1948年发表《金属溶液的活度》论文，奠定了活度基础；n1951年出版《碱性平炉炼钢》一书2. 冶金物理化学的发展 nC.Wagner 1952年出版《合金热力学》提出活度相互作用系数 ，使活度更加理论化； 1958年出版《炼钢中的动力学问题》创立较完整的 冶金动力学研究体系；nS.Darken 1953年出版《金属物理化学》，较系统地论述了“ 冶金动力学及热力学”问题 2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内n李公达(1905~1971),湖北人，南开大学毕业。

1931年进入美国密 歇根大学研究院，师从美国著名学者J.Chipman教授，获冶金工 程博士学位 n1937年发表《H2-H2S混合气体与Fe中S的平衡》，论述了铁液 中s的行为2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内n魏寿昆（1907~)，天津人，中国科学院院士德国德累斯顿工 科大学工学博士,《冶金过程热力学》、《活度在冶金中的应用 》n在冶金热力学理论及其应用中获得多项重大成果运用活度理 论为红土矿脱铬、金川矿提镍、等多反应中金属的提取和分离 工艺奠定了理论基础2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内n邹元爔 （中科院上海冶金研究所） 发表一系列熔体活度测定 方法，如测定Cao-SiO2-Al2O3渣系的活度n我国冶金物理化学活度理论研究的先驱，将冶金物理化学对象 从钢铁冶金、有色冶金延伸到高纯金属和半导体材料冶金； 2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内n陈新民（1912~1992），有色金属冶金先驱，研究火法冶金、湿法冶金、氯化冶金及熔体热力学理论 n1947年与J.Chipman共同发表《H2-H2O混合气体与Fe液中Cr的平 衡》2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内n周国治,中国科学院院士，用Gibbs-Duhem方程计算熔体热力学 性质；2. 冶金物理化学的发展 2.1 国内n王之昌，东北大学教授.n主要学术研究：（一）溶液理论和热力学：首次揭示各类实际 多元系的简单共性，创立了偏简单溶液理论、类理想溶液模型 和类稀溶液模型。

二）聚合物前驱体陶瓷化学：设计并合成 一组新的聚硼硅胺前驱体及其Si-B-C-N材料三）稀土化学 ：在国际上首次系统报道稀土气态配合物（从钪至镥）的性质 规律n曾获得中国科学院重大科技成果一等奖和国家教委科技进步（ 甲类）二等奖等学术奖励2. 冶金物理化学的发展 。