、FeO、MgO等。这 类氧化物能提供氧离子O2-。CaO=Ca2+ + O2-
2. 酸性氧化物：SiO2、P2O5等。这类氧化物能 吸收氧离子而形成洛合阴离子。 SiO2+O2=SiO42-
3. 两性氧化物：Al2O3、ZnO等。这类氧化物在 酸性氧化物过剩时可供给氧离子而呈碱性， 在碱性氧化物过剩时，则会吸收氧离子形成 洛合阴离子而呈酸性。
有色金属冶金基础 （火法冶金部分）
王兆文
绪言
有色金属：除铁、锰、铬以外的金属。 有色金属冶金原理的任务：研究和确定各种 有色金属冶金过程所遵循的具有普遍意义的 内在规律，从而为发展新工艺和改造老工艺 以及为有预见性地控制现有生产提供理论依 据。 回答三个问题： 1. 过程进行在原则上是否可行。 2. 过程以什么速度进行。 3. 过程何时停止或达到平衡。
用等熔化温度曲线，可以查已知成分炉 渣的熔化温度。
熔化温度的变化是有规律的。即化合物 熔点最高，并向二元包晶点、共晶点方 向不断降低，再由二元包晶点、共晶点 向三元包晶点、三元共晶点方向降低， 三元共晶点的熔化温度最低。
第四节 熔融炉渣的结构
炉渣的结构与物理化学性能密切相关 目前难于直接测定炉渣的结构，可间接 推测。 存在两种理论：分子理论和离子理论。
不稳定5个 三元化合物2个：稳定化合物钙长石CAS2和钙铝
黄长石C2AS。
CaO-AlO-SiO三元系
共有15个化合物，故有15个初晶液相面。 二元共晶点8个（E） 二元包晶点5个（P） 二元共晶线23条 二元包晶线5条 三元共晶点8个 三元包晶点7个
切线规则：用于判断是共晶线还是包晶 线。即在曲线上任一点作切线，该切线 必与两平衡固相的组成点的联线或延长 线相交，与联线相交的是共晶线，与延 长线相交的是包晶线。
一、炉渣结构的分子理论
与固态渣相似,熔渣中存在各种简单化合 物。 熔渣种只有游离化合物才能参与反应 认为熔渣是理想溶液，因而渣中游离氧 化物的活度可以用摩尔分数表示。
分子理论与熔渣间缺乏有机联系，分子 理论不能说明熔渣的电导、粘度等性能。
二、熔渣结构的离子理论
离子理论的建立依据是 1. X射线结构分析 2. 统计热力学 3. 熔渣的物理化学性质的研究。
目录
第一章 冶金炉渣 第二章 化合物的离解-生成反应 第三章 氧化物的还原 第四章 硫化矿的火法冶金 第五章 氧化物和硫化物的火法氯化 第六章 粗金属的火法精炼 第七章 熔盐电解
第一章 冶金炉渣
第一节 概述 第二节 炉渣的组成 第三节 炉渣系二、三元状态图 第四节 熔融炉渣的结构 第五节 熔融炉渣的物理化学性质 第六节 炉渣的活度
CaO-Al2O3二元系
CaO-SiO2 二元系
FeO-SiO2二元系
三元系的组成表示法 • 浓度三角形 • 浓度三角形的性质
等含量规则 等比例规则 背向规则 直线规则
CaO-AlO-SiO三元系
是铝冶金、锡冶金、高炉炉渣和各种硅酸盐材 料（水泥、玻璃、陶瓷）的基本状态图。 体系基本情况： 简单化合物三个：S、C、A 二元化合物十个：其中稳定5个
酸性氧化物： SiO2 36 碱性氧化物： CaO 、FeO 、 ZnO
炉渣的硅酸度=
0.36 32
60 0.10 16 0.40 16 0.08 16
1.44
56
71.8
81.4
第三节 炉渣系二、三元状态 图
有色金属冶金的炉渣和钢渣主要由FeO 、 CaO、SiO2三种氧化物组成。 高炉渣和电炉炼锡炉渣，铝土矿烧结熟 料等主要由CaO、Al2O3、SiO2三种氧化 物组成。
Al2O3=2Al3+ + 3O22AlO2-
Al2O3 + O2- =
炉渣酸碱度的表示：常用硅酸度和碱度来表示。
硅酸度=酸性氧化物中氧的质量之和/碱性氧化物中氧的 质量之和。
碱度=氧化钙（%质量）/氧化硅（%质量） 例题：
某铅鼓风炉还原炉渣成分为SiO2 36%、 CaO 10%、FeO 40%、 ZnO 8%。
鲍林第二定律：在一配位结构中，公用 的边、公用面的存在，会降低这一结构 的稳定性。
5. 在某些情况下，炉渣不是冶炼厂的废弃物，而是中 间产物。
6. 在用矿热式电炉冶炼时，炉渣以及电极周围的气膜 起着电阻作用，并可用调节电极插入深度的方法来 调节电炉的功率。
第二节 炉渣的组成
炉渣的组成极为复杂。常由5-6种氧化 物组成。最多的氧化物一般为三种，占 炉渣总量的80%以上。
炉渣按组成可分三类：
2. 在炉渣中发生金属液滴或锍液滴的沉降分离，沉降 分离的完全程度对金属在炉渣中的机械夹杂损失起 着决定性作用。
3. 对鼓风炉这一类竖炉来说，炉内可能达到的最高温 度决定于炉渣的熔化温度。
4. 在金属和合金的熔炼和精炼时，炉渣与金属熔体的 组分相互进行反应，从而可以通过炉渣对杂质的脱 除和浓度加以控制。
所以主要研究这两个三元系，及相关的 二元系。
相率
F=c-φ+2
f——自由度数：即在温度、压强、组分浓 度等可能影响体系平衡状态的诸变量中， 可以在一定范围内任意改变而不会引起 旧相消失或新相产生的独立变量的数目。
c——独立组元数：即构成平衡体系所有各 相组成所需要的最少组分数。
Φ——相数：
Al2O3-SiO2二元系
离子理论的要点
1. 熔渣完全由阳离子和阴离子组成，阳离 子和阴离子所带电荷总量相等，故熔渣 本身不带电。
2. 与晶体相同，熔渣中每个离子周围都是 异号离子。
3. 电荷相同的离子和邻近离子的相互作用 力完全相等，与离子种类无关。
1.纯氧化物的结构
主要是SiO2，CaO，FeO。 鲍林第一定律：在阳离子周围形成一个 阴离子多面体，阳离子和阴离子半径之 和决定阳离子和阴离子之间距离，而配 位数取决于半径比。
第一节 概述
炉渣：熔化后称熔渣，是火法冶金的一 种产物。其组成主要来自矿石、溶剂和 燃料灰分中的造渣成分。主要是氧化物。 炉渣的作用： 主要作用是使矿石和溶剂中的脉石和 燃料中的灰分集中，并在高温下与主要 的冶炼产物金属、锍等分离。
炉渣的作用：
1. 熔渣是一种介质，在其中进行着许多极为重要的冶 金反应。金属在炉渣中的损失主要决定于这些反应 的完全程度。