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、Al、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。
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

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
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、Al、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→电解 去铁 Cu2S→Cu2O→Cu
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 Mn-O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。
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



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Olsen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 1926年毕业于加里福尼亚大学，物理学博士； 1932年发表H2O，CO2，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。

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 （a）炉顶煤气成分： N2 、CO、CO2，少量H2、CH4 N2<50％， CO（20～25％）、CO2（22～17％） CO+CO2（42～44％）
XX学院 XX 专业
冶金物理化学
【全套课件】 授课人：XX XX
Physical Chemistry of Metallurgy 第一章 绪言
1. 本课程作用及主要内容
1.1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。
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


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》
1.4.2 冶金动力学

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. 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