1、第三篇 冶金动力学第十一章 冶金动力学概述 第十二章 结晶过程 第十三章 气(液)/固相反应动力学 第十四章 液(气)/液相反应动力学 第十五章 电极过程动力学 第十六章 冶金过程强化,第三篇 冶金动力学 冶金动力学概述,冶金原理,第十一章 冶金过程 动力学概述,研究化学（冶金）反应的方向， 反应能达到的最大限度， 外界条件对反应平衡的影响。 热力学只能预测反应的可能性。 无法预料反应能否发生， 无法确定反应的速率， 无法了解反应的机理。,一、热力学的研究对象和局限性,一、热力学的研究对象和局限性,热力学只能判断：这三个反应都能发生。 热力学无法回答：如何使它发生？,一、热力学的研究对象和局限
2、性,化学（冶金）反应的速率 化学（冶金）反应的机理（历程） 温度、压力、催化剂、溶剂及其它外界因素对反应速率的影响 热力学的反应可能性变为现实性。H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) 点火，加温或催化剂C + O2 = CO2(g) 点火，加温,二、动力学的研究对象,二、动力学的研究对象,宏观（唯象）动力学研究各种宏观因素（如T, P, C, 催化剂等）对反应速率的影响 微观（分子）动力学研究反应机理和结构与反应性能间的关系 介观动力学,三、动力学的分类,三、动力学的分类,四、冶金反应的类型,均相反应参与反应的各物质均处于同一个相内进行化学反应。 非均相反应参与反应的各物质处于不
3、同的相内进行化学反应。,四、冶金反应的类型,表3.1.1 冶金中非均相反应类型 反应类型 实 例 气/固 吸附、金属氧化、硫酸盐及碳酸盐的分 解、硫化物的焙烧、氧化物的还原等 液/固 熔化、溶解、结晶、浸出、置换沉积等 气/液 转炉吹炼、气体的吸收、蒸馏等 液/液 溶剂萃取、炉渣/金属（锍）反应等 固/固 烧结、固相中的相变等,四、冶金反应的类型,对任何反应：,五、反应速率（定容反应速率）,五、反应速率（定容反应速率）,冶金反应通常由一系列步骤组成。 每一步骤都有一定的阻力。 对于传质步骤，传质系数的倒数1/kd相当于这一步骤的阻力。 对于界面化学反应步骤，反应速率常数的倒数l/k，相当于化学
4、反应步骤的阻力。 对于任意一个复杂反应过程，若是由前后相接的步骤串联组成的串联反应，则总阻力等于各步骤阻力之和。 若任意一个复杂反应包括两个或多个平行的途径组成的步骤，则这一步骤阻力的倒数等于两个平行反应阻力倒数之和。,六、反应阻力,六、反应阻力,在串联反应中，如某一步骤的阻力比其他步骤的阻力大得多，则整个反应的速率就基本上由这一步骤决定反应速率的控速环节和限制性环节或步骤。 在平行反应中，若某一途径的阻力比其他途径小得多，反应将优先以这一途径进行。,七、反应速率的限制性环节,七、反应速率的限制性环节,对不存在或找不出唯一的限制性环节的反应过程，常用准稳态处理方法。 稳态对于串联反应，经历一段时间后，其各步骤的速率经相互调整，达到速率相等。此时反应的中间产物及反应体系不同位置上的浓度相对稳定。 准稳态处理方法实际上稳态不存在，各个步骤速率只是近似相等，称为准稳态。 在稳态或准稳态处理方法中，各步骤的阻力都不能忽略。串联反应中总的阻力等于各步骤阻力之和。 总反应的速率等于达稳态或准稳态时各步骤的速率。,八、稳态或准稳态处理方法,八、稳态或准稳态处理方法,
