冶金原理

前言

冶金原理是，臺金工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。我們在長期的教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，對大多數(shù)學(xué)生來說，冶金原理是一門難學(xué)、難懂、更難綜合應(yīng)用的課程。這與這門課程的邏輯性強、內(nèi)容較多、緊密結(jié)合生產(chǎn)實際、應(yīng)用性強的特點是分不開的。另外，隨著我國高等教育的發(fā)展和高等教育的大眾化，為了滿足社會發(fā)展對人才的需求，出現(xiàn)了多種培養(yǎng)人才的高等教育模式。工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程體系改革的趨勢為縮減理論學(xué)時，強化實踐。因此，編寫適合于當(dāng)前教學(xué)改革要求的冶金原理教材，是工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的迫切之需。本書吸收了作者長期進(jìn)行工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)與教改實踐經(jīng)驗，參考了大量的文獻(xiàn)，依據(jù)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特點，舍棄那些理論性強而實際應(yīng)用較少的內(nèi)容；注重闡述與冶金過程密切相關(guān)的冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)、冶金動力學(xué)基礎(chǔ)、熔體理論及其在7臺金生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。在體系編排上，先闡述冶金過程的熱力學(xué)基礎(chǔ)、相平衡及冶金熔體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、冶金動力學(xué)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上介紹這些基本理論在冶煉過程中的應(yīng)用分析。各章末均附有思考題和習(xí)題，一是力求引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會綜合應(yīng)用基本知識分析具體冶金生產(chǎn)過程中的問題，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力；二是便于教師根據(jù)教學(xué)時數(shù)和教學(xué)對象，靈活選擇教學(xué)內(nèi)容。本書的第1、8、9章由重慶科技學(xué)院張生芹編寫，第2、3、4章由重慶科技學(xué)院韓明榮編寫，第5、6、7章由上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院陳建斌編寫，第10章和附錄由重慶科技學(xué)院高逸峰編寫，全書由韓明榮統(tǒng)稿。在編寫過程中，參考了多種版本的冶金原理教材，這些書中對有關(guān)問題的精辟闡述使我們受益很大，在此特別表示感謝。同時，向支持本書編寫的鄧能運及其他同事和朋友表示衷心的感謝!由于水平有限，書中有疏漏和不妥之處，誠請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　本書是根據(jù)冶金行業(yè)高等學(xué)校教材出版規(guī)劃和冶金工程專業(yè)“冶金原理教學(xué)大綱”的要求編寫的。內(nèi)容基于物理化學(xué)基礎(chǔ)理論知識，結(jié)合冶金生產(chǎn)實際，闡述冶金過程的基本理論以及這些理論在冶金生產(chǎn)過程中的應(yīng)用分析；力圖引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會用基本理論去分析冶金生產(chǎn)過程，從而培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。全書共分為10章：冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)，冶金熔體的相圖，冶金熔體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，冶金動力學(xué)基礎(chǔ)，化合物的生成-分解和燃料的燃燒反應(yīng)，還原熔煉反應(yīng)，氧化熔煉反應(yīng)，硫化物的火法冶金與氯化冶金，電解過程，萃取和離子交換提純。各章均附有思考題和習(xí)題?！　”緯勺鳛橐苯鸸こ虒I(yè)教學(xué)用書，也可供從事冶金專業(yè)技術(shù)工作的人員參考。

書籍目錄

緒言1 冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)1.1 概述1.2 溶液1.2.1 常用的溶液組成表示方法1.2.2 活度1.2.3 溶液的熱力學(xué)關(guān)系式1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能1.3 冶金反應(yīng)的焓變及吉布斯自由能變化1.3.1 焓變1.3.2 化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變化△G1.4 熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫簡介1.4.1 工程化學(xué)數(shù)據(jù)庫：ECDB1.4.2 熱力學(xué)計算數(shù)據(jù)庫及FactSage軟件思考題和習(xí)題2 冶金熔體的相圖2.1 重要的二元熔渣系相圖2.1.1 CaO-SiO2二元系2.1.2 Al2O3-SiO2二元系2.1.3 CaO-Al2O3二元系2.1.4 FeO-Si02二元系2.1.5 CaO-Fe2O3二元系2.1.6 NaF-AlF3和Na3AlF6一A1203二元系2.1.7 Cu2S-FeS二元系2.2 三元系相圖的基礎(chǔ)知識及基本類型2.2.1 三元系相圖的組成表示法——濃度三角形2.2.2 濃度三角形的性質(zhì)2.2.3 三元系相圖的表示方法2.2.4 三元系相圖的基本類型2.3 冶金中三元系熔渣相圖2.3.1 分析復(fù)雜三元系相圖的方法2.3.2 CaO-SiO2-A12O3三元系相圖2.3.3 CaO-SiO，一FeO三元系相圖2.3.4 Na3AlF6一A1F3-A1203三元系相圖思考題和習(xí)題3 冶金熔體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)3.1 概述3.2 冶金熔體的結(jié)構(gòu)3.2.1 金屬熔體的結(jié)構(gòu)3.2.2 熔渣的結(jié)構(gòu)3.2.3 熔鹽的結(jié)構(gòu)3.3 冶金熔體的化學(xué)性質(zhì)與熱力學(xué)性質(zhì)3.3.1 熔渣的酸一堿度3.3.2 熔渣的氧化一還原性3.3.3 物質(zhì)在冶金熔體中的溶解3.3.4 熔渣與金屬液的反應(yīng)3.3.5 熔渣組分的活度3.4 冶金熔體的物理性質(zhì)3.4.1 熔點3.4.2 密度3.4.3 黏度3.4.4 熔體的表面性質(zhì)與界面性質(zhì)3.4.5 擴(kuò)散3.4.6 導(dǎo)電性思考題和習(xí)題4 冶金動力學(xué)基礎(chǔ)4.1 概述4.2 化學(xué)反應(yīng)的速率4.2.1 化學(xué)反應(yīng)的速率式4.2.2 可逆反應(yīng)的速率式4.3 擴(kuò)散傳質(zhì)及對流傳質(zhì)4.3.1 擴(kuò)散傳質(zhì)4.3.2 擴(kuò)散系數(shù)4.3.3 對流擴(kuò)散4.4 冶金多相反應(yīng)動力學(xué)4.4.1 限制性環(huán)節(jié)與穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)原理4.4.2 氣／固反應(yīng)的動力學(xué)4.4.3 液（氣）／液反應(yīng)的動力學(xué)4.4.4 固／液反應(yīng)的動力學(xué)思考題和習(xí)題5 化合物的生成一分解和燃料的燃燒反應(yīng)5.1 化合物的穩(wěn)定性及氧勢圖5.1.1 化合物的相對穩(wěn)定性5.1.2 氧勢圖及其應(yīng)用5.2 化合物的形成一分解反應(yīng)5.2.1 金屬氧化物生成及分解反應(yīng)的熱力學(xué)5.2.2 Fe.O體系狀態(tài)圖5.2.3 碳酸鹽分解的熱力學(xué)5.2.4 碳酸鹽分解的動力學(xué)5.2.5 硫化物分解的熱力學(xué)5.3 燃料的燃燒5.3.1 燃燒反應(yīng)5.3.2 C-O體系熱力學(xué)及碳的氣化反應(yīng)5.3.3 C-H-O體系熱力學(xué)及水煤氣反應(yīng)5.3.4 燃燒反應(yīng)氣相平衡成分的計算思考題和習(xí)題6 還原熔煉反應(yīng)6.1 概述6.1.1 研究還原過程的意義6.1.2 還原過程分類6.1.3 還原劑的選擇6.1.4 還原反應(yīng)的熱力學(xué)條件6.2 CO／H：還原氧化物6.2.1 CO／H2還原鐵氧化物6.2.2 浮氏體的還原6.2.3 CO／H2還原鐵氧化物的動力學(xué)6.3 碳還原氧化物6.3.1 熱力學(xué)原理6.3.2 碳還原鐵氧化物6.3.3 復(fù)雜氧化物的還原6.4 熔渣中氧化物的還原6.4.1 反應(yīng)熱力學(xué)條件的確定方法6.4.2 SiO，的還原6.4.3 MnO的還原6.5 金屬熱還原反應(yīng)的熱力學(xué)6.6 高爐冶煉的脫硫6.6.1 脫硫的熱力學(xué)6.6.2 鐵水爐外脫硫6.6.3 鐵水的同時脫磷和脫硫思考題和習(xí)題7 氧化熔煉反應(yīng)7.1 氧化熔煉反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué)原理7.1.1 鐵液中元素氧化的氧勢圖7.1.2 影響元素氧化的熱力學(xué)分析7.1.3 元素氧化過程的動力學(xué)原理7.2 脫碳反應(yīng)7.2.1 脫碳反應(yīng)的作用7.2.2 脫碳反應(yīng)的熱力學(xué)條件7.2.3 脫碳反應(yīng)的動力學(xué)7.3 脫磷反應(yīng)7.3.1 脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)7.3.2 脫磷反應(yīng)的動力學(xué)7.4 脫硫反應(yīng)7.4.1 脫硫反應(yīng)的熱力學(xué)7.4.2 脫硫反應(yīng)的動力學(xué)7.5 脫氧反應(yīng)7.5.1 沉淀脫氧7.5.2 擴(kuò)散脫氧7.5.3 真空脫氧7.6 選擇性氧化——奧氏體不銹鋼去碳保鉻問題7.7 真空和氬氣攪拌7.7.1 真空和氣泡冶金中的碳氧反應(yīng)7.7.2 真空下碳還原金屬氧化物7.7.3 金屬液的真空去氣思考題和習(xí)題8 硫化物的火法冶金與氯化冶金8.1 锍的形成與锍的吹煉8.1.1 造锍8.1.2 金屬硫化物氧化的吉布斯自由能圖8.1.3 Cu-Fe-S的三元系狀態(tài)圖8.1.4 冰銅的主要性質(zhì)8.1.5 锍吹煉的熱力學(xué)8.2 氯化反應(yīng)的熱力學(xué)8.2.1 金屬與氯的反應(yīng)8.2.2 金屬氧化物與氯的反應(yīng)8.2.3 金屬硫化物與氯的反應(yīng)8.2.4 金屬氧化物與氯化物的反應(yīng)8.3 氯化反應(yīng)的動力學(xué)思考題和習(xí)題9 電解過程9.1 概述9.2 熔鹽電解9.2.1 熔鹽電解過程的陰極和陽極反應(yīng)9.2.2 分解電壓9.2.3 電極極化9.2.4 熔鹽電解過程的特殊現(xiàn)象9.3 水溶液電解質(zhì)電解9.3.1 陰極過程9.3.2 陽極過程9.3.3 水溶液電解質(zhì)電解過程9.3.4 槽電壓、電流效率和電能效率思考題和習(xí)題10 萃取和離子交換提純10.1 溶劑萃取10.1.1 概述10.1.2 萃取機理與萃取平衡10.1.3 協(xié)同萃取10.2 離子交換10.2.1 概述10.2.2 離子交換平衡思考題和習(xí)題附錄 化合物的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

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