D01:10.13374/i.issn1001-053x.2002.02.008 第24卷第2期 北京科技大学学报 Vol.24 No.3 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2002 金川镍闪速炉熔炼渣和冰镍的表面张力 及其界面张力 康龙田曹战民武世民乔芝郁 北京科技大学冶金学院物理化学系，北京100083 摘要用多元回归和Butler方程分别计算了金川镍闪速炉熔炼渣和冰镍的表面张力.运用 Girifalco-Good方程，计算了金川镍闪速炉熔炼渣与冰镍间的界面张力，分析了界面张力与炉渣 成分，表面张力及温度的关系.提出了改进金川镍闪速炉冶炼工艺的若干建议. 关键词界面张力：表面张力；冰镍；熔炼渣 分类号TF815.01 由渣中机械夹杂造成的金属损失是冶金过 Neumann关系式对于液一液体系之间的界 程中普遍存在的问题.金川镍闪速炉经多年的 面张力，假如两相之间不相溶，由于重力作用界 实践，生产控制技术逐步成熟，技术经济指标不 面不再是一个平面，如图1所示.通过矢量计算 断优化提高，但铜的冶炼回收率自投产以来一 可获得界面张力m与表面张力y和e,(下标sm 直低于93%.由熔炼流程可知，有价金属铜只有 为slag-metal缩写，sg为slag-gas缩写，mg为met- 在闪速炉弃渣中流出熔炼系统.通过实际工艺 al-gas缩写下同)和接触角a的Neumann关系式： 的热力学模拟计算，渣中有价金属铜的夹杂应 (y=m)2=(ymg)2+()2-2Ysmcosa (1) 该小于01%，但实际工艺下渣中有价金属铜的 ysin(0-a)=ysina (2) 含量远高于热力学模拟计算结果.文献[2]又表 Rayleigh经验式： 明，炉渣中极细颗粒的冰镍悬浮是造成有价金 yw-yme+ye-2(y'ym)os (3) 属铜在炉渣中损失的主要原因.因此，在生产中 Antonow方法： 创造条件，促进细小悬浮冰镍滴的凝聚和沉积 Ym =7s-7es (4) 有利于减少渣中有价金属铜的夹杂，而炉渣和 显然，式(4)是Neumann关系式的简化，即 冰镍间的界面张力起着重要作用.本文利用炉 图1中α，0趋向于零时的情况.当20°时，对于 渣相和冰镍相的表面张力，在Girifalco-Good方 高FeO渣，可以用式(4)估算界面张力 程的基础上，计算了金川镍闪速炉熔渣一冰镍 slag 间的界面张力 gas 1计算模型 11计算液一液界面张力的模型 metal 高温熔体间的界面张力测量比较困难，因 此人们试图通过熔体两相的表面张力来计算它 图1液一液界面示意图 Fig.1 Schematic of liquid-liquid interface 们之间的界面张力.以下介绍几种利用表面张 力计算界面张力的方法川， 1.2计算熔体表面张力的Butler方程 Butler等在假定液体表面为一个表面相的 收稿日期2001-10-008康龙用男，25岁，硕士 基础上，推导出表面张力y和体系超额自由能存 *国家自然科学基金重点项目课题No.59934090)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 路 】 金川镍闪速炉熔炼渣和冰镍的表面张力 及其界面张力 康龙 田 曹战 民 武世 民 乔芝郁 北京科技大学冶金学院物理化学系 ， 北京 摘 要 用 多元 回归和 方程分别计算了金川镍 闪速炉熔炼渣 和 冰镍 的表面张力 运 用 小 。 。 方程 ， 计算 了金川镍 闪速炉熔炼渣 与冰镍间的界 面张力 ， 分析 了界面张力与炉渣 成分 、 表 面张力及温度 的关系 提 出了改进金川镍 闪速炉冶炼工 艺 的若干建议 关键词 界面张力 表面张力 冰镍 熔炼渣 分 类号 由渣 中机械夹杂造 成 的金属 损失是冶金过 程 中普遍 存在 的 问题 金 川镍 闪速炉 经多年 的 实践 ， 生 产控制技术逐步成熟 ， 技术经济指标不 断优化提高 ， 但铜 的冶炼 回收率 自投产 以来一 直低于 由熔炼流程可 知 ， 有 价金属 铜 只有 在 闪速 炉弃渣 中流 出熔炼系统 通 过实际 工 艺 的热力学模拟计算 ‘，，， 渣 中有价金属铜 的夹杂应 该小 于 ， 但实际 工 艺下 渣 中有价金 属 铜 的 含量远 高于热力学模拟计算结果 文 献 」又 表 明 ， 炉 渣 中极细颗粒 的冰镍悬 浮是造成有价金 属 铜在炉渣 中损失 的主要原 因 因此 ， 在生产 中 创造条件 ， 促进细小悬 浮 冰镍滴 的凝 聚和 沉积 有利于 减少渣 中有价 金属 铜 的夹杂 ， 而炉 渣 和 冰镍 间 的界 面 张力起着重要作用 本文利 用 炉 渣 相 和 冰镍相 的表面 张力 ， 在 方 程 的基础上 ， 计算 了金 川镍 闪速炉熔渣一冰镍 间 的界面 张力 关系式对于液一液体系之间的界 面 张力 ， 假如两相之间不相溶 ， 由于重力作用 界 面不 再是一 个平面 ， 如图 所示 通 过矢量计算 可 获得界面 张力 与表 面 张力凡 和儿 。 ， 下 标 为 缩写 ， 为 缩写 ， 为 一 缩写下 同 和接触角 的 关系式 夕 ’ 儿 ’ ’ 一 · 夕 。 · 为 一 夕 ， 经验式 二阮 夕 一 少 · 少、 。 方法 渐 二 一 儿 显 然 ， 式 是 关 系式 的简化 ， 即 图 中， 趋 向于零时 的情 况 当 时 ， 对 于 高 渣 ， 可 以用 式 估算界面 张力 计算模型 计算液一液界面张力的模型 高温熔体间的界面 张力测 量 比较 困难 ， 因 此人们试图通 过熔体两相 的表面张力来计算它 们之 间 的界 面 张 力 以 下介绍几种利用 表面 张 力计算界 面 张力 的方法 ‘ 图 液一液界面示 意 图 一 收稿 日期 一 刁 康龙 田 男 ， 岁 ， 硕 士 国家 自然科学基金 重点项 目课题 众 计算熔体表面张力的 方程 等在假定液体表面 为一 个表面相 的 基础上 ， 推导 出表面 张力 和体系超额 自由能存 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．02．008