第四章 冶金炉渣
0 引言 1 钢铁冶金主要二元渣系相图 2 三元系相图的基本知识及基本类型 3 三元渣系的相图 4 熔渣的结构理论
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0 引言
●组成
炉渣是火法冶金中形成的、以氧化物为主要成分的多组分熔体。
●分类
冶炼渣（还原渣）：以矿石为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时形 成的炉渣，称为冶炼渣。如：冶炼铁矿石得到的高炉渣。
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2.1.1 浓度三角形
(2)过O作BC、CA、AB边的平行线a’a’’、b’b’’、c’c’’
A= a ，B= b ，C= c
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2.1.2 浓度三角形的基本规则
等含量规则：平行于一边的直线上，各物系点所含对应顶角 组分的浓度相同。
等比规则： 任一顶角与对边点的连线上各点组成中，其两旁 顶角组分的浓度比相同。
背向规则：若物系点降到O点温度时开始析出C，则液相线向 CO延长线向移动，而其他两组分（A，B）的浓度 比保持不变。
F
E
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2.1.2 浓度三角形的基本规则
直线规则：原物系点重量分别为m，n，混合后形成新 物系点O，则：O必位于M，N连线上 。
MO n NO m
此规则亦适用于一个相分解为两个相。如O点重量为W，分解为
铜鼓风炉渣
34～38 5～10 10～16 1～4
31～34
1
Cu 1.5～2.5
炼铜转炉渣
22～24 1～5
1～5
45～50(Fe)
1～2
氧气顶吹转炉渣
18～25 1.5～2.0 36～55 5～7
6～8
9～20
1～3 1.0～6.0
精
顶底复合吹炼渣
18～25 1.5～2.0 36～40 5～7
6～8
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1.1.2 分相图
三个分相图：C-C2S，C2S-CS，CS-S
➢C-C2S：具有一个共晶体的相图 1250-19000C存在C3S，C3S = C+C2S
➢C2S-CS：具有一个不稳定化合物C3S2的相图 14750C发生转熔反应（包晶反应）： L+C2S = C3S2
➢CS-S：液相有分层现象 L1—S在CS相内的饱和熔体 L2—CS在S内的饱和熔体。
以垂直坐标轴表示温度。
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2.1.1 浓度三角形
➢含义
三顶点A、B、C：表示体系的纯组分。 三条边：分别为三个二元系。 三角形内的点：三元系的组成点。
➢物系点浓度的读取方法
(1)过O作BC、CA、AB边的垂线，长度为a、b、c
A a 10% 0 abc
B b 10% 0 abc
C c 10% 0
abc
7～11
2～4 0.5～1.5
炼 碱性电炉炼钢渣（氧化期） 12～20 3～5 40～50 7～12 5～10
渣 碱性电炉炼钢渣（还原期） 15～18 6～7 50～55 0～10
<0.5
8～15 <1.0
CaC2 1～4 CaF2 8～10
富
钒渣
20～24
3～8
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ～42
集
渣
高钛渣
0.8～5
1～6
2
0 引言
炉渣类别 高炉渣（炼钢生铁）
SiO2
28～39
Al2O3
6～16
CaO
27～48
MgO
3～17
MnO
0.25～3.0
FeO
0.25～3.0
Fe2O3
—
P2O5
—
S
0.4～0.7
其他
高炉渣（铸造生铁）
28～39 7.1～16.8 26～48 3～17 0.05～0.9 0.25～3.0 —
为M1、M2、M3三个新相时，则有：
3～8
V2O5 9～16 TiO2 0～12 TiO2 75～94
Na2O 0～8
合
铸钢用保护渣
33～50
2～20
成
渣
电炉重熔渣
0.7～3.0
4～5
炉外精炼渣
45
55
CaF2 2～20 C 0～24
CaF2 70
CaF23<10
1 钢铁冶金主要二元渣系相图
炉渣化学成分：
炉渣是多种氧化物构成的熔体。 CaO、SiO2 、Al2O3、FeO、MgO、Fe2O3 CaF2….
主要的二元渣系相图：
CaO-SiO2 ；Al2O3-SiO2 ； CaO-Al2O3 ；FeO-SiO2 ；CaO-Fe2O3
复习
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1.1 CaO-SiO2系相图
1.1.1 化合物类型
稳定化合物(同份熔化化合物)： 偏硅酸钙CaO·SiO2（CS） 正硅酸钙2CaO·SiO2（C2S）。
不稳定化合物(异份熔化化合物)： 硅酸三钙3CaO·SiO2（C3S） 二硅酸三钙3CaO·2SiO2（C3S2）。
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1.2 Al2O3-SiO2系相图
一个不稳定化合物：莫来石3Al2O3.2SiO2(A3S2)， 可溶解微量的Al2O3形成的固溶体。
1.3 CaO-Al2O3系相图
三个同份熔化化合物：C12A7、CA、CA2， 两个异份熔化化合物：C3A、CA6。
1.4 FeO-SiO2系相图
一个同份熔化化合物：铁橄榄石2FeO.SiO2(F2S)， SiO2高浓度端有液相分层
— 0.5～3.1
冶
高炉渣（硅铁）
42
17.7
33.1
5.4
0.4
0.1
—
炼 矿热炉渣（Si—Mn 合金） 38～42 13～21 20～28 1～4
4～8
—
—
渣
高炉渣（锰铁）
27.8～30 8.3～9.6 43.5～46 8.0～9.2 6.7～9.0 0.35～0.5 —
—
1
— — 2.9～3.1 Cu 0.2～0.4
富集渣：将原料的某些有用成分富集于炉渣中，以利用下道工序将其回 收的炉渣称为富集渣。如：钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含 钒、生铁得到的钒渣、铌渣等。
精炼渣（氧化渣）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。
合成渣：按炉渣所起的冶金作用，用各种造渣材料预先配制的炉渣 称为合成渣。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。
1.5 CaO-Fe2O3系相图
二个异份熔化化合物： CaO.Fe2O3、CaO.2Fe2O3
一个同份熔化化合物:2CaO.Fe2O3、。
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2 三元系相图的基本知识及基本类型
2.1 三元相图的基本知识
★
➢体系有三个独立变量： 温度及任意两个组分浓度。
➢三元相图表示方法：
以等边三角形表示三个组分浓度的变化，
M，N两相，则M，O，N必位于同一条直线上 。
m NOW MN
n MOW MN
mnW
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2.1.2 浓度三角形的基本规则
重心规则：原物系点M1，M2，M3的重量分别为m1，m2，m3 ， 混合后形成新物系点M，则M必位于连线三角形
△M1 M2 M3的重心上。重心如何求出？
此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，M分解