（编）4冶金炉渣详解.ppt

4 冶金炉渣 氧化物酸-碱性强弱的判定 根据氧化物中阳离子静电势的大小，来确定氧化物碱性或酸性强弱的顺序： 氧化物碱性或酸性强弱的意义 可以定性确定简单氧化物与复合氧化物之间化学反应平衡移动的方向，控制炉渣中某些氧化物的活度。 4.8 熔渣的化学性质 4.8.1.1 碱度 定义：炉渣中主要的碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值,用符号R表示 1)高炉渣：R=ω(CaO)/[ω(SiO2)+ω(Al2O3)] 或R=[ω(CaO)+ω(MgO）]/[ω(SiO2)+ω(Al2O3)] 2)碱性炼钢渣：R=ω(CaO)/[ω(SiO2)+ω(P2O5)] 3)铁合金冶炼渣： R=[ω(CaO)+1.4ω(MgO）]/[ω(SiO2)+0.84ω(P2O5)] 一般R1的渣称为碱性渣，R1的渣称为酸性渣 注意：R的表示式是以分子结构假说为基础的，它形式上表示了渣酸碱性的强弱 4.8 熔渣的化学性质 4.8.1.2 过剩碱 过剩碱的提出是以分子结构假说为基础的，用来表示渣中碱性氧化物的反应能力的，常用B表示。假定炉渣中有2RO·SiO2、4RO·P2O5、RO·FeO3、3RO·Al2O3等复合化合物形成。则 过剩碱常作为讨论硫分配比公式中的参量，在计算中人为地假定了复合化合物的分子式，在生产实用中也太不方便 4.8 熔渣的化学性质 4.8.1.3 光学碱度 光学碱度的提出 炉渣的酸-性与其中氧化物对O2-的行为有关,因此，从热力学角度，基于离子结构理论，可用氧化物或渣中O2-的活度来表示熔渣的碱度。但是，O2-的活度不能单独测定，而各氧化物离解出O2-的活度与其内氧离子的静电势有关。于是提出了在氧化物中加人显示剂，用光学方法来测定氧化物施放“电子的能力”以表出O2-的活度，来确定其酸-碱性 4.8 熔渣的化学性质 4.8 熔渣的化学性质 光学碱度测定的原理－显示剂的电子云膨胀效应 常采用含有d10s2多电子结构层的Pb2+(或T1+、Bi2+)的氧化物作为测定氧化物光学碱度的显示剂。这种氧化物中的Pb2+受到光的照射后，吸收相当于电子从6s轨道跃迁到6p轨道的能量E,可在紫外线吸收光谱中显示的波峰测出 Pb2+电子层结构 电子越迁图(6p 6s) 将少量正电性很强的d10s2层结构的Pb2+加入到氧化物中去时，氧化物中O2-的外电子易为Pb2+所吸引，存在于Pb2+6s轨道内侧，成为电子云，使6s轨道上的电子受到核的吸引力减弱，6s轨道将向6p轨道方向膨胀，缩短了两轨道之间的间隔，致使电子跃迁所需能量减小。这称为电子云膨胀效应，通过测定代表与能量E＝hν有关的频率v，确定氧化物施放“电子的能力”，来表示氧化物的酸-碱性或碱度。 4.8 熔渣的化学性质 氧化物的光学碱度 通常CaO是炉渣中作为标准的碱性氧化物，规定以CaO作为比较标准，某氧化物施放电子的能力对CaO施放电子的能力之比，定义为光学碱度，用符号Λ表出： 实验测得：νPb2+＝60700cm-1，νCa2+＝29700cm-1，故对任一氧化物的光学碱度为： 4.8 熔渣的化学性质 4.8 熔渣的化学性质 适用于恒定价数的元素 式中 D—M2+·O2-离子间的平均电子密度，D=αZ/r3，Z为阳离子价数，α为各种阴离子固有参数，对氧化物，α＝1；r为阳、阴离子间距 基于氧化物中金属元素电负性的光学碱度计算: 基于M2+·O2-离子间平均电子密度的光学碱度计算： 4.8 熔渣的化学性质 炉渣的光学碱度 由多种氧化物或其他化合物组成的炉渣，碱度和渣中的aO2-有关，可用B＝lgaO2-表示碱度，因此，aO2-应由渣中各组成化合物“施放电子”能力的总和来表示炉渣的光学碱度，即可用下式来计算炉渣的光学碱度： 式中 ΛB—氧化物的光学碱度； xB—氧化物中阳离子的摩尔分数；它是每个阳离子的电荷中和负电荷的分数，即氧化物在渣中的氧原子的摩尔分数： 式中 xB‘—氧化物的摩尔分数； no—氧化物分子中氧原子数。 4.8 熔渣的化学性质 光学碱度的优点： 光学碱度是以离子结构理论为基础导出的，可不需考虑氧化物的酸碱性，比较科学和全面 例:CaO-SiO2系(1:1) 4.8 熔渣的化学性质 4.8.2 氧化-还原性 氧化渣与还原渣 氧化渣：能向与之接触的金属液供给氧[O]，而使其内溶解元素发生氧化的熔渣。 还原渣：能使金属液中溶解氧量减小，以氧化铁或Fe2＋·O2-离子团进入其内的熔渣。