冶金物理化学简明教程第二版课件
Physical Chemistry of Metallurgy 冶金物理化学
参考书目 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 梁连科，冶金热力学及动力学，东北工
学院出版社，1989 黄希祜，钢铁冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1990 傅崇说，有色冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1993 车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989 魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980 韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984 陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984 李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，1995
Physical Chemistry of Metallurgy 第一章绪言
1. 本课程作用及主要内容1.1 地位地位冶金专业平台课之一。
以普通化学、高
等数学、物理化学为基础。
与物理化学相比，更接近与实际应用。
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: 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。
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。
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 高炉炼铁高炉炼铁(a) 炉顶
煤气成分：N2、CO CO2 少量H2、CH4 N2&It;50, , CO(20,25,)、CO2(22,17,)
CO+CO2(42,44,) CO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100%消耗。
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(b) 矿石中含有Fe、Mn、S、P、AI、
Mg Ca等多种元素，但被还原量却不同：原因:氧化物稳定性问题(c)S、
P 的去除炼钢、炼铁过程分别去除P、S 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 炼钢奥氏体不锈钢冶炼：去C 保
Cr。
特种冶金(二次精炼)真空脱气，矿石中含有Fe、Mn、S、P、AI、Mg、
Ca等多种元素，但被还原量却不同。
原因:氧化物稳定性问题。
1. 本课程作用及主要内容1.3.3 有色冶金炼铜：氧化?还原? 炼铜：氧化?还原？
电解去铁Cu2S?Cu2O?Ci湿法:电解过程，电化学，ph,湿法：电解过程，电化学，ph,电位图浸出，萃取过程熔盐电解等等
1. 本课程作用及主要内容1.4 主要内容热力学第一定律: 能量守恒，转化; 第
二定律: 反应进行的可能性及限度; 第三定律: 绝对零度不能达到。
1. 本课程作用及主要内容1.4.1 冶金热力学主要为第二定律工具: 等温方程式
正向逆向平衡测定计算(查表)CP?K(0) CP?,A，BT估计值统计热力
学
1. 本课程作用及主要内容1.4.2 冶金动力学研究过程的机理（反应机制）和
限制
环节提出一系列模型，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 冶金动力学与物理化学的差异: 与物理化学的差异: 物化:只是单相中微观的化学反应，也称微观动力学; 冶金动力学:对
多相，还伴有传热、传质现象，为宏观动力学; 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; 现状: 数据不全，误差大，模型的适用性差。
2. 冶金物理化学的发展2.1 国外1920~1932 年，黑色冶金中引入物理化学理
论;1920 年，P.Oberhoffer（奥伯霍夫）首次发表钢液中1920 P.Oberhoffer Mn-0 平衡问题的论文; 1925 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。
2. 冶金物理化学的发展1926 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。
1932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）其他：德国的Korber 和Oisen 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）, 逸度和活度理论启普曼） 1926 年毕业于加里福尼亚大学，物理学博士； 1932年发表H20 C02 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）; 1937 年任麻省理工学院教师; 1942 年出版《1600?化学》一书； 1948 年发表《金属溶液的活度》论文，奠定了活度基础； 1951 年出版《碱性平炉炼钢》一书。
2. 冶金物理化学的发展C.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; S.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。
1937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》。
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。
1947 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 国内王之昌，东北大学教授王之昌，东北大学教授.
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。