1、国家精品课程 冶金物理化学,期末总复习,郭汉杰 北京科技大学 2017-01-05,郭汉杰编著，冶金物理化学教程（第二版），冶金工业出版社， 2006,主要参考书目：,教材： 张家芸主编 冶金物理化学,课程内容,5 冶金过程动力学基础 6 冶金反应动力学模型,1 冶金热力学基础 2 冶金熔体 3 热力学状态图 4 冶金热力学应用,冶金热力学,用物理化学的原理解决或判断冶金过程反应的方向（ ）、限度（ ），研究如何调整热力学函数改变反应的方向及限度的一门学科。,等温方程式 等压方程式,浓度（ ） 活度（ ）-两个定律，一个图，14个关系 碱度（碱度，过剩碱、光学碱度） 硫容量（硫酸盐容量、硫化物
2、容量）,Wagner模型 正规溶液模型 分子理论模型 离子理论模型,氧势图 相图,1.冶金热力学基础,1.1 冶金热力学基本方程 1）体系中组元i的自由能的描述；理想气体体系中组元i的自由能；液相体系中组元i的自由能；固相体系中组元i的自由能。 2）等温方程式的导出 由单个组元I的自由能推导化学反应的自由能变化；讨论的三种形式；重点讨论的形式，得出； 与的关系与联系； 与在热力学中分别承担的角色。 3）等压方程式与二项式 微分式；由微分式导出积分式；讨论其意义。 （练习 1-5） 1.2 冶金热力学中标准自由能的计算 1）用积分法计算化学反应的标准自由能变化；（注：讲不定积分法，学生阅读定积分
3、法）；例题：教科书 p22 例1-6 2）由积分法得到的化学反应的标准自由能求化学反应标准自由能与温度的二项式； 3）由标准生成自由能和标准溶解自由能求化学反应的标准自由能（二项式）； 4）由电化学反应的电动势求化学反应的标准自由能变化； 5）由自由能函数求化学反应的标准自由能变化 。,课程大纲,G有三种情况:1） G0 ，以上反应不可以自动进行；2） G0 ，以上反应可以自动进行；3） G=0 ，以上反应达到平衡，此时G =-RTlnK,G = G +RTlnQ G =-RTlnK,重点内容,1.等温方程式相关的概念（不同物相化学位的表征及推导）,2.等压方程式的推导及相关问题-RTlnK=
4、 H-BRT G=a-bT微分式、积分式、K与热的关系、G的线性关系原理。,3.化学反应G的计算（用标准生成自由能和标准溶解自由能）,2. 热力学参数状态图,2.1 埃林汉姆（Ellingham）图及其应用 1）氧势图的形成原理； 2）氧势图的热力学特征；（特殊的线；直线斜率；直线位置） 3）氧势图的应用 2.2 相图分析方法及基本规则 1）相图基本定律 相律；连续原理；相应原理。 2）三元系相图的构成； 构成原理；浓度三角形 3）三元系浓度三角形性质 杠杆规则与重心规则； 4）三元系浓度三角形性质 垂线；平行线；等含线；定比例；直线 5）简单共晶型三元系 图的构成；平面投影图；结晶过程（冷却
5、组织及量-杠杆原理应用）；等温线与截面。 6）具有一个稳定二元化合物的三元系； 7）具有一个不稳定二元系的三元系。 图的特点；分析相图中一个特殊的点M1的冷却过程。 （分析M2、M3点的冷却过程）,大纲,埃林汉姆将元素与1mol氧气反应的标准吉布斯自由能变化的DrG与温度T的二项式绘制成图,1.氧势图的形成原理,重点及核心内容,2.氧势图中线的位置、趋势、变化规律（斜率增大、减小）,1）氧化的先后顺序是从低到高；低位置的单质可以还原高位置的氧化物-实用意义； 2）斜率是反应的熵变的负值；转折点是该温度下有反应物（增大）或产物（减小）的相变-证明； 3）除CO外，温度增高，氧势变大-特殊意义！,
6、1)相率： 组元数3 （F=C-P+1=4-P）相数P1（至少）Fmax=3；自由度F0（至少）Pmax4。,相图（三元系）相图的重点内容,2）杠杆规则（直线规则）,（1）,（2）,4.简单共晶三元系中任一点的冷却过程分析。 要点： 1）冷却进行到任意时刻的体系状态（是什么？）： 自由度方程（F=C-P+1=4-P） 反应：物理反应、化学（共晶、包晶） 液态的组分； 固态：几个、每个的量（杠杆原理求）； 冷却曲线。 2）一次、二次、三次结晶的固态位置的量及冷却过程消失的物相的量的确定和计算。,5.具有一个不稳定二元化合物的三元系冷却过程分析（三个特殊点） 要点：同上,6.两个复杂的三元系相图（
7、CaO-SiO2-Al2O3,CaO-SiO2-FeO） 要点： 1）如何划分成简单类型的三元系； 2）划分后分析。,3.真实溶液,溶液基础两个基本定律 （拉乌尔定律；亨利定律；两个定律的联系及区别分析）活度活度的定义；不同标准态的活度之间的关系（3个）；不同标准态的活度系数之间的关系（11个） 标准溶解自由能（溶解前为纯物质，溶解在溶液中分别为三个不同标准态时标准溶解自由能）；例题 2-2多元系铁溶液的活度系数的计算（瓦格纳模型，一价）例题2-3，2-4 二元正规溶液 混合自由能与过剩自由能；正规溶液的定义；正规溶液的混合函数与过剩函数；正规溶液的性质（3个）例题2-6 冶金炉渣 炉渣的性质
8、 碱度（碱度，光学碱度，过剩碱）；氧化还原性 分子理论（理论模型）;例题 2-8 捷姆金完全离子理论 （理论模型）;例题2-9炉渣的硫容量（硫化物容量;硫酸盐容量;硫容量与碱度）,大纲,1)拉乌尔定律：二元系等温条件下，溶剂的蒸气压与其在溶液中该组分的摩尔分数成正比。Pi=Pi* Xi (XiXi 1) 2)亨利定律：二元系等温条件下，溶质的蒸气压与其在溶液中的浓度成正比。Pi=KH,i Xi (0Xi Xi )Pi=K%,i %i (0%i 1 ) 3）三个标准态、由三个标准态定义的活度、三个活度及活度系数的关系； 4）在浓度趋于零及趋于1的稀溶液区域活度及活度系数的特征。 5）关于 的定义
9、相关问题。,重点及核心内容,1.由两个基本定律所演变的内容,在等温、等压下，对Fe-2-3-n体系，(n-1)个独立变量，组元2的活度系数f2取对数后是各组元的浓度%2，%3,的函数，将其在浓度为零附近展开：,2.铁溶液多元系溶液活度系数计算Wagner模型,（当i、j的摩尔质量相差不大时）,1）混合过程吉布斯自由能变化谨记“混合”与“过剩”的定义 2）正规溶液的定义、性质,3.正规溶液的定义、性质及应用,1）碱度的三种定义,过剩碱,根据分子理论，假设炉渣中有2ROSiO2，4RO Fe2O3，ROP2O5， 3ROAl2O3等复杂化合物存在。炉渣中碱性氧化物的浓度就要降低。,4.冶金熔渣,2
10、）碱度,碱性氧化物含量与酸性氧化物含量的比值定义的碱度来表示炉渣的酸碱性。,3）光学碱度,在频率为 的光谱线中测定氧化物的氧释放电子的能力与CaO中的氧释放电子的能力之比,称为该氧化物的理论光学碱度（Optical Basicity）.若以CaO的理论光学碱度的值为1,5.熔渣的氧化还原性,在T1873K时,氧在熔渣-金属液间的分配常数,或,1）当 时，反应逆向进行，钢液中的氧向熔渣传递（渣具有氧化性）。,2）当 时，反应正向进行，熔渣中的氧向钢液传递（渣具有还原性）,（1）熔渣是由各种电中性的简单氧化物分子FeO, CaO, MgO, Al2O3, SiO2和 P2O5及它们之间形成的复杂氧
11、化物分子等组成的理想溶液；,6.熔渣的结构理论,1）分子理论模型,（2）简单氧化物分子与复杂氧化物分子之间存在着化学平衡，平衡时的简单氧化物的摩尔分数叫该氧化物的活度。以简单氧化物存在的氧化物叫自由氧化物；以复杂氧化物存在的氧化物叫结合氧化物。,由KD计算的XCaO及XSiO2叫CaO及SiO2的活度,背景： 离子结构理论是Herasymenko在1938年首先提出的。离子结构理论认为，熔渣是由简单阳离子和复杂络阴离子组成。阳离子和阴离子所带电荷相等，熔渣总体不带电。1946年Temkin改进的模型得到理论界认可。,2）完全离子理论模型,炉渣结构 阳离子：Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+
12、等； 阴离子： 1）简单阴离子：O2-、S2-、F- 等； 2）复杂阴离子：SiO44-、PO43-、AlO33-、FeO2-、Si2O76-、P2O74-等,离子理论假设： （1）熔渣完全由离子构成，且正、负离子电荷总数相等，熔渣总体不带电； （2）离子周围均与异号离子相邻，等电荷的同号离子与周围异号离子的作用等价，因此它们在熔渣中的分布完全是统计无序状态； （3）完全离子溶液形成时其混合焓为零。阳离子与阳离子、阴离子与阴离子分别形成理想溶液； （4）碱性氧化物以简单阳离子存在，酸性氧化物以复杂阴离子存在。,焦姆金完全离子溶液模型计算炉渣组分活度公式,对于熔渣中的氧化物（MO）有,Temki
13、n模型之下，熔渣的组成氧化物的电离情况如下：,已知炼钢炉渣组成及理论光学碱度如下表所示：,1)试用完全离子理论模型计算1600时炉渣中FeO的活度。（生成的络阴离子为SiO44-和PO43-） 2）在1600下，若此时钢液中wO=0.06%，试确定此渣的氧化还原性； 3）用此炉渣能否脱除wC=0.35%钢液中的碳？ (已知,典型例题,综合氧在渣-钢间的分配、炉渣理论计算渣中组元的活度、瓦格纳模型计算钢液中组元的活度等几个方面的知识。,7）渣容量,硫化物容量 气相中氧分压低于0.1Pa的条件下，硫以硫化物形式存在于渣中。,称为炉渣的硫化物容量,当体系的氧分压大于0.1Pa时，渣中硫以硫酸盐形式存
14、在，其反应为,定义硫酸盐容量为,4. 热力学在冶金中的应用,4.1 最高反应温度（理论温度）计算 4.2 炼钢过程中元素氧化发热能力计算 4.3 选择性氧化奥氏体不锈钢的去碳保铬 4.4 选择性还原从红土矿中提取钴和镍,标态下,G0=0时，T1570K(1297C)。,?,不锈钢冶炼的“去碳保铬”的转化温度,非标态下转化温度,令该式=0，可以求转化温度，大于该温度，能使钢水中的C氧化而Cr不氧化，可以达到去碳保铬的目的。,冶金动力学,利用化学反应动力学原理和传输原理，从研究冶金反应的机理、限制环节及反应条件对反应机理、限制环节的影响等方面解决冶金过程反应的速率问题的学科。,5冶金反应动力学基础
15、 化学反应速率及反应级数 化学反应进度；化学反应速率；化学反应速率方程（n级不可逆反应）；1级可逆反应方程；串联反应。 反应速率与温度的关系 阿累尼乌斯公式与活化能； 活化能与热力学函数关系式。 扩散与传质 费克第一定律；费克第二定律；费克二定律的特解（扩散偶；几何面源） 相际传质-多相反应动力学基本公式 边界层的概念；边界层理论；传质系数 多相反应动力学基本模型 双膜理论；溶质渗透理论；表面更新理论；举例66,6多相反应动力学 6.1 气一固反应（未反应核模型） 气-固反应特点与反应机理；外扩散、内扩散、界面化学反应以及内扩散和界面化学反应混合控速时反应模型；一般情况；未反应核模型应用及动力
16、学参数获取，举例 6.2 气一液反应 气泡形成机理与动力学过程（均相中气泡的生成机理；非均相气泡生成机理；活性气隙的最大半径；气泡长大与上升动力学机理。气泡在液相中的行为（气泡在液相中的运动；气泡在上浮过程中长大）。钢液中碳-氧反应动力学（碳氧反应机理；碳氧反应动力学模型；碳氧反应动力学模型举例）气泡冶金过程动力学（吹氩冶炼超低碳不锈钢碳氧反应机理；吹氩冶炼超低碳不锈钢碳氧反应模型；吹氩脱氢过程动力学） 6. 3 液一液反应 液-液反应特点液-液反应动力学机理液-液反应动力学方程液-液反应应用实例（锰氧化反应动力学）,教学大纲,冶金动力学,利用化学反应动力学原理和传输原理，从研究冶金反应的机理
17、、限制环节及反应条件对反应机理、限制环节的影响等方面解决冶金过程反应的速率问题的学科。,冶金反应动力学基础,化学动力学 1）反应速率方程式的写法 2）基元反应：0、1、2级反应（微分式、积分式、几何表达、半衰期）； 3）复合反应： 一级可逆、串连反应的关系式推导,传输原理 1）Fick第一、二定律； 2）Fick第二定律的两个特解：两个不同浓度的无限长细杆问题；一端是有限扩散源的半无限长的细杆。 3）平板上流体的流动-边界层问题,基本理论 J = kd(Cs-Cb) 基本模型 1）边界层理论Kd=D/c 2）双膜理论 3）溶质渗透理论4）表面更新理论,冶金动力学模型,气-固反应 -未反应核模型
18、 1）反应机理 2）在内、外、界面反应为限制环节的反应模型； 3）在内扩散与界面反应联合限制时的模型； 4）一般情况,气-液反应 1）弯曲液面的附加压力与均相产生气泡的不可能； 2）气泡在非均相的活性气隙生成（rmax，在r的气隙产生气隙的初始直径，气泡的上浮速率）； 3）反应模型（在活性气隙产生的气泡、吹氩脱碳、吹氩脱氢）,液-液反应 1）反应机理 2）反应机理的简化及简化后处理； 3）一般模型的推导,冶金动力学研究方法 1）找限制环节法 2）稳态法,第五章 核心及重点,1）传递过程必要的基本概念,梯度： -浓度、温度及速度在单位距离所产生的差值既是梯度。梯度是传递过程的推动力。 物质通量
19、单位时间通过单位面积物质B的量,注：始终关注各个物理量的量纲,2）菲克定律,菲克第一定律在单位时间内,稳态下，通过垂直于传质方向单位截面的某物质的量与扩散组元浓度梯度成正比。,菲克在1856年总结大量实验结果得出,菲克第二定律：在物质的浓度随时间变化的体系中发生的是非稳态扩散。单位体积单位时间浓度的变化等于在该方向上通量的变化，数学表达式为,3）D为常数时费克第二定律的三个特解,两根等截面的细杆(或液体柱)对接, 其中一根杆(或液柱)中扩散组元A的浓度c=c0, 而另一根中其浓度c=0。,初始条件 =0，x0，c=0 ; x0,c=c0边界条件 t0, x=0,c=c0/2 ; x=+, c=
20、0,解得,（1）扩散偶问题,扩散偶问题的扩展,初始条件：t 0， x0， c cb 边界条件：0 t te，x0 ccs ; x，ccb,-对于含有一定组元cb的浓度的半无限长的杆，一端是恒定的浓度cs,解,解得,32,（2) 几何面源无限长的一维扩散,对于含有一定浓度c0的薄片夹在两个半无限长的细杆中间一维扩散问题,解：,初始条件,边界条件,注：V为薄片的体积，Q为浓度为C0的组元的总量。,解得,33,（3)“微元（毛细管）-熔池”的一维扩散,【问题】扩散组元浓度为c0的熔池中，放置一个一端封闭的毛细管，其中扩散组元的浓度为c1,其开口一端与熔池的接触就形成了一维半无限长的扩散问题,解：,初
21、始条件,边界条件,注： 1）长度为l的毛细管，就宏观来说很短，但就微观来说，可以认为半无限长。 2）由于熔池很大，给毛细管中传输的组元的量很小， 毛细管的开口一端与熔池的溶液接触的浓度始终是常数。,解得,4）多相反应基本理论,1）不可压缩流体在外力作用下流过平板。 2）在流体内部流速较小，平板的长度也不大。流体内部的速度为ub，由于流体的黏滞作用，在靠近板面处, 存在一个速度和浓度逐渐降低的区域，直到流体与板面交界处的速度降低为零，成为一层不动的液膜。 3）流体内部某组元的浓度为cb，而平板上该组元的浓度为cs。流体内部和板面之间也存在一个速度逐渐变化区域。,浓度边界层： 若扩散组元在流体内部
22、的浓度为cb，而在板面上的浓度为c0，则在流体内部和板面之间存在一个浓度逐渐变化的区域，把被传递物质的浓度由界面浓度c0变化到为流体内部浓度cb的99%时的厚度所对应的厚度称为浓度边界层c，或称为扩散边界层。在浓度边界层处的浓度的数学表达式为,有效边界层与多相反应动力学基本方程,在界面处（即y=0）的浓度分布曲线引一切线，此切线与浓度边界层外流体内部的浓度cb的延长线相交，通过交点作一条与界面平的平面，此平面与界面之间的区域叫做有效边界层，用c来表示。,在界面处(y=0)，液体流速uy= 0=0, 假设在浓度边界层内传质是以分子扩散一种方式进行，稳态下，服从菲克第一定律，则垂直于界面方向上的物
23、质流密度,而,所以,双膜理论,(1)在两个流动相（气体/液体、液体/液体）的相界面两侧，都有一个边界薄膜（气膜、液膜等）。物质从一个相进入另一个相的传质过程的阻力集中在界面两侧膜内。(2)在界面上，物质的交换处于动态平衡。(3) 在每相的区域内, 被传输的组元的物质流密度（J），与该组元在液体内和界面处的浓度差 (clci )或气体界面处及气体体内分压差(pipg)成正比。(4)对流体1/流体2组成的体系中，两个薄膜中流体是静止不动的，不受流体内流动状态的影响。各相中的传质被看作是独立进行的，互不影响。,5）多相反应基本模型,溶质渗透理论,1）流体2可看作由许多微元组成，相间的传质是由流体中的
24、微元完成的； 2）每个微元内某组元的浓度为cb，由于自然流动或湍流，若某微元被带到界面与另一流体（流体1）相接触，如流体1中某组元的浓度大于流体2相平衡的浓度则该组元从流体1向流体2微元中迁移； 3）微元在界面停留的时间很短。经te时间后，微元又进入流体2内。此时，微元内的浓度增加到cb+c； 4）由于微元在界面处的寿命很短，组元渗透到微元中的深度远小于微元的厚度，微观上该传质过程看作非稳态的一维半无限体扩散过程。,表面更新理论,丹克沃茨( P. V. Danckwerts )在溶质渗透理论的基础上，既1）4）的假设条件与溶质渗透理论相同的条件，加上“流体2的各微元与流体1接触时间te即寿命其
25、实各不相同，是按0-统计分布规律”的条件。在溶质渗透理论的基础上考虑接触时间te的统计分布提出了表面更新理论。,不同传质理论所得到的传质系数的表达式,边界层及双膜理论,溶质渗透理论,表面更新理论,6 冶金动力学模型,6.1 气/固反应动力学 6.2 气/液反应动力学 6.3 液/液反应动力学,本章共分如下三个部分,基本理论 J = kd(Cs-Cb) 基本模型 1）边界层理论Kd=D/c 2）双膜理论 3）溶质渗透理论Kd=2(D/te) 4）表面更新理论Kd=,冶金动力学模型,气-固反应 -未反应核模型 1）反应机理 2）在内、外、界面反应为限制环节的反应模型； 3）在内扩散与界面反应联合限
26、制时的模型； 4）一般情况,气-液反应 1）弯曲液面的附加压力与均相产生气泡的不可能； 2）气泡在非均相的活性气隙生成（rmax，在r的气隙产生气隙的初始直径，气泡的上浮速率）； 3）反应模型（在活性气隙产生的气泡、吹氩脱碳、吹氩脱氢）,液-液反应 1）反应机理 2）反应机理的简化及简化后处理； 3）一般模型的推导,冶金动力学研究方法 1）找限制环节法 2）稳态法,气-固反应动力学,（1) 气体反应物A通过气相扩散边界层到达固体反应物表面（外扩散）。 （2) 气体反应物通过多孔的产物(S)层，扩散到化学反应界面（内扩散）。 （3) 气体反应物A在反应界面与固体反应物B发生化学反应，生成气体产物
27、G和固体产物S的界面化学反应。 （4) 气体产物G通过多孔的固体产物(S)层扩散到达多孔层的表面。 （5) 气体产物通过气相扩散边界层扩散到气相内。,液相中气泡生成机理,1）均相中气泡的形成机理 2）非均相中气泡的形成 3）气泡在液相中的运动,均相中附加压力,表面张力的量纲： J/ 或 N.m/=N/m,若钢液中 ，钢液和气体的表面张力为 ，钢液中能否形成半径为 的气泡？,可以计算，化学反应产生的CO的压强为4.5MPa,而弯曲液面的附加压力为30MPa，所以在均相中根本就不能产生气泡，即使高温下的碳-氧反应的化学力如此之大！,气/液反应动力学 Kinetics of gas-liquid r
28、eactions,非均相中气泡生成机理 Heterogeneous nucleation,【实验现象】炼钢炉衬的耐火材料表面是不光滑的，表面上有大量微孔隙，由于钢水和耐火材料不浸润，接触角大于90，约为120-160之间，钢水不完全浸入到耐火材料的微孔隙中，这些微孔隙就成了生成一氧化碳气泡的天然核心,【解】1）孔隙为圆柱形孔隙，其半径为r；2）固相与液相间的接触角为。表面张力所产生的附加压力与液体产生的重力方向相反，其数值可由下式计算：,P静lgh P附=P静,例：在钢液中，气液表面张力值约为1.5 Nm-1, 角约为150。，钢液密度为7200 kgm-3,设熔池深度为0.5 m。活性孔隙的
29、最大半径是多少？ 解：将这些数值代入rmax式,当活性孔隙内气相扩展到一定程度时，由于浮力的作用，气泡脱离孔隙面而形成球形。气泡浮力与活性孔隙接触处的表面张力平衡时，气泡达最大值。,气泡冶金过程动力学模型（1） -吹氩脱碳过程动力学（超低碳不锈钢的冶炼）,单一气泡吹氩脱碳钢液中鼓入氩气脱碳的机理：1) 溶解在钢液中的氧和碳通过钢液边界层扩散到气泡的表面,即: OOs，CCs 2) 在氩气泡表面上发生化学反应 Os+CsCOs3) 生成的一氧化碳从气泡表面扩散到气泡内部,并随气泡上浮排出。,分析简化 1) 由于气体的扩散系数比液体扩散系数约大5个数量级,第3步骤进行很快,可以近似认为气泡表面处的
30、一氧化碳压力等于气泡内部一氧化碳压力； 2) 在炼钢温度 1600 下化学反应速率很快,第2步可以认为达到局部平衡。 3) 气泡长大的控速环节为第1步,即碳和氧通过边界层的传质;,对超低碳含量的钢液,氧的浓度远大于碳的浓度,可以近似地认为碳的扩散是限制性环节。因此数学模型C Cs根据传质理论,碳的传质速率,Kd钢中碳的传质系数; A氩气泡的表面积; D 钢液中碳的扩散系数; te接触时间; CC钢液中碳的浓度( molm-3); CC,S钢液和气泡界面处的浓度 (molm-3).,气泡冶金过程动力学模型（2） -吹氩脱氢过程动力学,机理钢液吹氩脱氢包括三个主要步骤: 1)钢液中的氢通过钢液与气
31、泡边界层扩散到氩气泡的表面,HHs 2)在气泡/钢液界面上发生化学反应,2Hs=H2s 3)反应生成的氢分子扩散到气泡内部,H2,sH2,1) 由于钢液中H的扩散系数较大,所以上述三个步骤速度都较快; 2) 几个参数的计算 由于气泡中H2的分压接近与钢液中H相平衡的压力。所以反应 2H=H2(g) G = -72950-60.90T H2的平衡压力可由上式得,1873K,数学模型,一个氩气泡上浮过程脱氢的量为,而,反应机理 1)组元 A 由金属液内穿过金属液一侧边界层向金属液/熔渣界面迁移；A A* 2)组元(Bz+)由渣相内穿过渣相一侧边界层向熔渣/金属液界面的迁移；(Bz+) (Bz+)*
32、 3)在界面上发生化学反应A* + (Bz+)* = (Az+)* + B* 4)反应产物 (Az+)*由熔渣/金属液界面穿过渣相边界层向渣相内迁移；(Az+)* (Az+) 5)反应产物 B* 由金属液/熔渣界面穿过金属液边界层向金属液内部迁移。B* B*,液/液反应动力学,研究对象 是应用双膜理论分析金属液/熔渣反应机理和反应速率。金属液/熔渣反应主要以下反应进行或N+(MO)=M+(NO),A + (Bz+) = (Az+) + B,A + (Bz-) = (Az-) + B,1）液/液反应的限制性环节一般分为两类。一类以扩散为限制性环节;另一类是以界面化学反应为限制性环节。对这两类不同
33、的反应过程,温度、浓度、搅拌速度等外界条件对速度的影响也是不同的,借此可用来判断限制性环节。 2）在高温冶金过程中发生的液/液反应中,大部分限制性环节处于扩散范围,只有一小部分反应属于界面化学反应类型。,液液反应限制性环节判定及处理方法,如果A在铁液中的扩散是限制环节 则只考虑AA* 由多相反应动力学基本方程其中而带入基本方程中，并整理得分离变量，积分得,注：浓度、传质系数的量纲,对于一般情况,若组元A在 钢液和在渣中的扩散及在 界面化学反应速率差不多, 每一步的物质流密度如下： 在金属液边界层的物质流密度在渣相边界层的物质流密度若界面化学反应为一级反应,则 正反应的速率为逆反应的速率为 动态平衡时,当正、逆反应速率不相等时，则化学反应净速率为,若总反应过程认为是稳态，则,对于反应A=(Az+)一般问题的处理,
