1、冶 金 炉 渣 中南大学 戴 曦 2008-10 炉渣在冶炼过程中的作用 炉渣定义 炉渣是火法冶金过程的一种产物，是各种 氧化物的熔合体 。 冶金炉渣的由来 火法冶金过程中由脉石成分构成的、各种氧化物的熔体。 炉渣在冶炼过程中的作用 冶炼炉渣的作用 冶金炉渣的主要作用是使矿石和熔剂中的脉石、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。 （ 1）熔渣是一种介质； （ 2）金属或锍液滴通过渣沉降分离； （ 3）冶炼温度取决于炉渣熔化温度； 炉渣在冶炼过程中的作用 （ 4）通过炉渣可脱除金属或合金中的杂质，并保护金属熔体免受氧化； （ 5）炉渣有时也是一种中间产物； （ 6）对电炉冶
2、炼过程，炉渣起着电阻作用。 炉渣的组成 氧化物分类 碱性氧化物 ：能供给 O2 的氧化物 CaO,MgO,FeO,MnO,Na2O,K2O等 酸性氧化物 ：能吸收 O2 的氧化物 SiO2,B2O3,TiO2,P2O5等 两性氧化物 ：依不同条件既能供给 O2 又 能吸收 O2 的氧化物 Al2O3,Fe2O3,Cr2O3,ZnO等 炉渣二元状态图 相图相关知识复习 液相线 ： 垂直线 ：表示二组元生成的化合物 化合物 ： 稳定化合物 熔融时所产生液相的组成与化合物 固相的组成完全相同 不稳定化合物 炉渣二元状态图 横 线 ：在横线的温度有相变过程或相变反 应发生 相变过程 ：横线上下相的变化
3、不引起化 学组成的变化 相变反应 ：横线上下有旧相的分解或化 合及新相生成的反应发生 共晶反应 ： L=S1+S2 炉渣二元状态图 共析反应 ：固溶体或固态化合物分 解为两种固体物质的过程 包析反应 ：两种固态物质化合为另 一种固态物质的过程 包晶反应 ： L+S1=S2 单晶反应 ：液态溶液分解为一个固 体及另一组成的液相 炉渣二元状态图 点 ：二元共晶点（ e/E）（低共熔点） 二元包晶点（ P） 面 ：单相面区 L 两相面区 L+S S1+S2 炉渣二元状态图 Al2O3-SiO2系 P3图 1 1 垂直线 ：一条，不稳定化合物， A3S2 （莫来石） 横 线 ：三条（相变过程、共晶、包
4、晶） 液相线 ：体系最低熔化温度， 1545 结论：该二元系适合耐火材料，不适于冶 金炉渣 炉渣二元状态图 CaO-Al2O3二元系 P4 图 1 2 垂直线 ： 5条 （两个不稳定化合物，三个稳定化合物） 横 线 ： 6条（共晶、包晶） 液相线 ：体系最低熔化温度 1395 结论：该二元系不适于作冶金炉渣 炉渣二元状态图 CaO-SiO2二元系 P5 图 1 3 垂直线 ： 4条 （两个不稳定化合物，两个稳定化合物） 横 线 ： 7条（单晶反应、共晶反应、包 晶反应、共析反应） 液相线 ：体系最低熔化温度 1436 结论：该二元系不适于作冶金炉渣 炉渣二元状态图 CaO-Fe2O3二元系 P
5、P36图 2-28 垂直线 ： 3条 （两个不稳定化合物，一个稳定化合物） 横 线 ： 6条（共晶、包晶、共析等） 液相线 ：体系最低熔化温度 1218 Fe2O3是石灰 （ CaO） 的有效助熔剂 炉渣二元状态图 应用：三菱吹炼渣 闪速吹炼渣 特点：粘度低 可避免形成固体磁铁矿 可最大限度减小泡沫渣的形成 具有一定的腐蚀性 炉渣二元状态图 三菱吹炼渣组成： 12%-16%Cu （约 60%生成 Cu2O，剩余部分是铜） 40%-55%Fe （约 70%生成 Fe3+，剩余部分是 Fe2+） 15%-20%CaO 炉渣二元状态图 FeO-SiO2二元系 P6 图 1 4/PP35图 2-27
6、假二元系 垂直线 ： 1条，稳定化合物， F2S 横 线 ： 4条（共晶、晶型转变等） 液相线 ：体系最低熔化温度 1175 结论：该二元系适于作冶金炉渣 炉渣二元状态图 应用：贵冶闪速炉渣 大冶诺兰达炉渣 金川自热炉渣 各炼铜厂转炉渣 缺点：渣密度大、渣含金属较高 炉渣二元状态图 措施： （ 1）加入 CaO，构成三元系 （ 2）进入贫化电炉 （ 3） 渣选矿 （ 4）渣返回上道工序（或配料） 炉渣三元状态图 三元系相图基础知识 PP11-15 三元系的组成表示法 浓度三角形 PP11 图 2-1 浓度三角形的性质 PP12-15 等含量规则 PP12图 2-3 在浓度三角形中平行于某一边的任一直线上，其所有体系点中对面顶点组分的含量均相等。 炉渣三元状态图 等比例规则 PP12图 2-4 在三角形某一顶点到其对边的任一直线上，各物系点中所含另两个顶点所表示的组分的含量之比为一定值。 b1/c1=b2/c2=b3/c3=常数 炉渣三元状态图 背向规则 PP13图 2-5 浓度三角形 ABC中任一物系点 P在冷却至其初晶温度（即物系点到达液相面）时首先自液相中析出固相 A，则当体系继续冷却时，由于只析出了固相 A，而剩余液相中B、 C两组分含量的比值不变，故根据等比例规则可知，剩余液相的组成点 L必定在 AP连线的延长线 AS上变化。随着冷却结晶
