治全物 母 熔渣 理 Molten Slag 化 学 东北大学材料与冶金学院
冶金物理化学 熔渣 东北大学材料与冶金学院 Molten Slag 冶金物理化学
基本概念 Molten Slag °高温冶金过程多数在熔融的反应介质中进行, 如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等 熔。在很多冶炼过程中,产物或中间产品为熔融状态物质, 渣 如髙炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风 炉熔炼等 理 论 ◎冶金熔体:在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或 及 反应产物。 模 冶金熔体分类根据组成熔体的主要成分的不同: 型 金属熔体 非金属熔体:熔渣、熔盐、熔锍
Molten Slag 2 高温冶金过程多数在熔融的反应介质中进行, —如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等 在很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质, —如高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风 炉熔炼等。 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 冶金熔体：在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或 反应产物。 冶金熔体分类——根据组成熔体的主要成分的不同 ： ✓ 金属熔体: ✓ 非金属熔体: 熔渣、熔盐、熔锍
基本概念 Molten Slag ●熔渣是火法冶金过程产物 主要虫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。 熔渣理论及模型 熔渣是一种非常复杂的多组分体系: 如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SO2、P2O3、Fe2O3 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(CaF2)、氯化物(NaCI)、硫化物(CasS、 MnS)、硫酸盐等
Molten Slag 3 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 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。 ▪ 熔渣是一种非常复杂的多组分体系： 如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3 ▪ 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（CaF2）、氯化物（NaCl）、硫化物（CaS、 MnS） 、硫酸盐等。 ⚫ 熔渣是火法冶金过程产物
基本概念 Molten Slag 表1-1常见冶金炉渣的主要化学成分 组成/%(质量) 炉渣 Sio Al,O Cao Feo MgO Mno 熔渣理论及模型 高炉炼铁渣30~4010~2035~50 15~100.5~1 转炉炼钢渣 9~200.1~2537~595~2006~81.3~10 电炉炼钢渣10~2507~8.320~650.5~3506~2503~11 电渣重熔渣 0~100~300~20 0~15 铜闪速炉熔炼渣|28~382~125~1538~541~3 铅鼓风炉熔炼渣|19~353~50~2028~403~5 锡反射炉熔炼渣|19~248~101.5~645~50 高钛渣2.8-562~603~1.227~6.52~561~15
Molten Slag 4 表 1−1 常见冶金炉渣的主要化学成分 组 成 / %(质量) 炉 渣 SiO2 A12O3 CaO FeO MgO MnO 其 它 高炉炼铁渣 30～ 40 10 ～20 35 ～50 < 1 5～10 0.5 ～1 S 1 ～2 转炉炼钢渣 9～20 0.1 ～2.5 37 ～59 5～20 0.6 ～8 1.3 ～10 P2O5 1 ～6 电炉炼钢渣 10 ～25 0.7～8.3 20 ～65 0.5 ～35 0.6 ～2.5 0.3 ～11 电渣重熔渣 0～10 0～30 0～20 0～15 CaF2 45 ～80 铜闪速炉熔炼渣 28 ～38 2～12 5～15 38 ～54 1～3 Fe3O 4 12 ～15, S 0.2～0.4, Cu 0.5～0.8 铅鼓风炉熔炼渣 19 ～35 3～5 0～20 28 ～40 3～5 Pb 1 ～3.5 锡反射炉熔炼渣 19 ～24 8～10 1.5 ～6 45 ～50 Sn 7 ～9 高 钛 渣 2.8～5.6 2～6 0.3～1.2 2.7～6.5 2～5.6 1～1.5 TiO2 82 ～87 § 一、 基本概念 1熔渣理论及模型
基本概念 Molten Slag ◆通常由五、六种或更多的氧化物组成。 熔渣理论及 ◆含量最多的氧化物通常只有三种,其总含量可达80% 以上。 多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物是: CaO、siO2、FeO 高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为: 模 CaO、SiO2、Al2O3 型常含有其他化合物,如氟化物、硫化物等
Molten Slag 5 通常由五、六种或更多的氧化物组成。 含量最多的氧化物通常只有三种，其总含量可达80% 以上。 多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物是： CaO、SiO2 、FeO 高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为： CaO、SiO2、Al2O3 常含有其他化合物，如氟化物、硫化物等。 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型
基本概念 Molten Slag 熔渣主要来源: 矿石或精矿中的脉石: 如高炉冶炼:A2O3、CaO、SiO2等 熔渣理论及模型 ◆为满足冶炼过程需要而加入的熔剂: 如CaO、SiO2、CaF等 冶炼过程中金属或化合物(如硫化物)的氧化产物: 如炼钢:FeO、Fe2O3、MnO、TO2、P2O3等 造锍熔炼:FeO、Fe3O等。 被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料: 如碱性炉渣炼钢时,MgO主要来自镁砂炉衬
Molten Slag 6 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 熔渣主要来源： 矿石或精矿中的脉石： 如高炉冶炼：Al2O3、CaO、SiO2等 为满足冶炼过程需要而加入的熔剂： 如CaO、SiO2、CaF等 冶炼过程中金属或化合物（如硫化物）的氧化产物： 如炼钢：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等 造锍熔炼：FeO、Fe3O4等。 被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料： 如碱性炉渣炼钢时，MgO主要来自镁砂炉衬
基本概念 Molten Slag 熔渣主要作用:不同的熔渣所起的作用不一样。 1、冶炼渣(熔炼渣) 在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔铳为冶炼产物的熔 熔渣理论及模型 炼过程中。 √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,使其与冶炼产物( 金属、熔铳等)分离。 高炉炼铁:脉石成分与燃料的灰份以及熔剂(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:铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在 起,形成熔锍;铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉 石成分形成熔渣
Molten Slag 7 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 熔渣主要作用： 不同的熔渣所起的作用不一样。 1、冶炼渣（熔炼渣） ✓ 在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔 炼过程中。 ✓ 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，使其与冶炼产物（ 金属、熔锍等）分离。 ➢ 高炉炼铁：脉石成分与燃料的灰份以及熔剂（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：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SiO2及其他脉 石成分形成熔渣
基本概念 Molten Slag 2、精炼渣 √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 金属分离。 熔渣理论及模型 例如,炼钢时,加入的造渣熔剂,与原料中杂质元素的氧化 产物融合成炉渣,除硫、磷,吸收非金属夹杂。 3、富集渣 √作用——使原料中的某些有用成分富集于炉渣中,以便回收 利用。 例如,钛铁矿先在电炉中经还原熔炼得到高钛渣,再进一步 提取钛
Molten Slag 8 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 2、精炼渣 ✓ 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 金属分离。 ➢ 例如，炼钢时，加入的造渣熔剂，与原料中杂质元素的氧化 产物融合成炉渣，除硫、磷，吸收非金属夹杂。 3、富集渣 ✓ 作用——使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便回收 利用。 ✓ 例如，钛铁矿先在电炉中经还原熔炼得到高钛渣，再进一步 提取钛
基本概念 Molten Slag 4、合成渣 √是指由为达到一定的冶炼目的、按一定成分预先配制 熔 的渣料熔合而成的炉渣。 渣ˇ如电渣重熔渣、铸钢保护渣、钢液炉外精炼渣等。 理ˇ这类炉渣的作用差别很大 论 及 模 型
Molten Slag 9 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 4、合成渣 ✓ 是指由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。 ✓ 如电渣重熔渣、铸钢保护渣、钢液炉外精炼渣等。 ✓ 这类炉渣的作用差别很大
基本概念 Molten Slag 熔渣主要作用: 积极: 熔渣理论及模型 1.减少金属的热损失; 2.避免金属氧化(减少金属从炉气中吸收有害气体); 3.汇集金属中杂质元素的氧化生成物。 消极: 1.侵蚀和冲刷炉衬,减少炉衬的使用寿命; 2.金属损失,降低回收率 3.带走热量,增加冶炼能耗
Molten Slag 10 § 一、 基本概念 1 熔 渣 理 论 及 模 型 熔渣主要作用： 积极： 1. 减少金属的热损失; 2. 避免金属氧化（减少金属从炉气中吸收有害气体）； 3. 汇集金属中杂质元素的氧化生成物。 消极： 1. 侵蚀和冲刷炉衬，减少炉衬的使用寿命； 2. 金属损失，降低回收率； 3. 带走热量，增加冶炼能耗