冶金原理

绪言

1 冶金热力学基础

1.1 概述

1.2 溶液

1.2.1 常用的溶液组成表示方法

1.2.2 活度

1.2.3 溶液的热力学关系式

1.2.4 标准溶解吉布斯自由能

1.3 冶金反应的焓变及吉布斯自由能变化

1.3.1 焓变

1.3.2 化学反应的吉布斯自由能变化△G

1.4 热力学数据库简介

1.4.1 工程化学数据库：ECDB

1.4.2 热力学计算数据库及FactSage软件

思考题和习题

2 冶金熔体的相图

2.1 重要的二元熔渣系相图

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 三元系相图的基础知识及基本类型

2.2.1 三元系相图的组成表示法——浓度三角形

2.2.2 浓度三角形的性质

2.2.3 三元系相图的表示方法

2.2.4 三元系相图的基本类型

2.3 冶金中三元系熔渣相图

2.3.1 分析复杂三元系相图的方法

2.3.2 CaO-SiO2-A12O3三元系相图

2.3.3 CaO-SiO，一FeO三元系相图

2.3.4 Na3AlF6一A1F3-A1203三元系相图

思考题和习题

3 冶金熔体的结构与性质

3.1 概述

3.2 冶金熔体的结构

3.2.1 金属熔体的结构

3.2.2 熔渣的结构

3.2.3 熔盐的结构

3.3 冶金熔体的化学性质与热力学性质

3.3.1 熔渣的酸一碱度

3.3.2 熔渣的氧化一还原性

3.3.3 物质在冶金熔体中的溶解

3.3.4 熔渣与金属液的反应

3.3.5 熔渣组分的活度

3.4 冶金熔体的物理性质

3.4.1 熔点

3.4.2 密度

3.4.3 黏度

3.4.4 熔体的表面性质与界面性质

3.4.5 扩散

3.4.6 导电性

思考题和习题

4 冶金动力学基础

4.1 概述

4.2 化学反应的速率

4.2.1 化学反应的速率式

4.2.2 可逆反应的速率式

4.3 扩散传质及对流传质

4.3.1 扩散传质

4.3.2 扩散系数

4.3.3 对流扩散

4.4 冶金多相反应动力学

4.4.1 限制性环节与稳态或准稳态原理

4.4.2 气／固反应的动力学

4.4.3 液（气）／液反应的动力学

4.4.4 固／液反应的动力学

思考题和习题

5 化合物的生成一分解和燃料的燃烧反应

5.1 化合物的稳定性及氧势图

5.1.1 化合物的相对稳定性

5.1.2 氧势图及其应用

5.2 化合物的形成一分解反应

5.2.1 金属氧化物生成及分解反应的热力学

5.2.2 Fe.O体系状态图

5.2.3 碳酸盐分解的热力学

5.2.4 碳酸盐分解的动力学

5.2.5 硫化物分解的热力学

5.3 燃料的燃烧

5.3.1 燃烧反应

5.3.2 C-O体系热力学及碳的气化反应

5.3.3 C-H-O体系热力学及水煤气反应

5.3.4 燃烧反应气相平衡成分的计算

思考题和习题

6 还原熔炼反应

6.1 概述

6.1.1 研究还原过程的意义

6.1.2 还原过程分类

6.1.3 还原剂的选择

6.1.4 还原反应的热力学条件

6.2 CO／H：还原氧化物

6.2.1 CO／H2还原铁氧化物

6.2.2 浮氏体的还原

6.2.3 CO／H2还原铁氧化物的动力学

6.3 碳还原氧化物

6.3.1 热力学原理

6.3.2 碳还原铁氧化物

6.3.3 复杂氧化物的还原

6.4 熔渣中氧化物的还原

6.4.1 反应热力学条件的确定方法

6.4.2 SiO，的还原

6.4.3 MnO的还原

6.5 金属热还原反应的热力学

6.6 高炉冶炼的脱硫

6.6.1 脱硫的热力学

6.6.2 铁水炉外脱硫

6.6.3 铁水的同时脱磷和脱硫

思考题和习题

7 氧化熔炼反应

7.1 氧化熔炼反应的热力学和动力学原理

7.1.1 铁液中元素氧化的氧势图

7.1.2 影响元素氧化的热力学分析

7.1.3 元素氧化过程的动力学原理

7.2 脱碳反应

7.2.1 脱碳反应的作用

7.2.2 脱碳反应的热力学条件

7.2.3 脱碳反应的动力学

7.3 脱磷反应

7.3.1 脱磷反应的热力学

7.3.2 脱磷反应的动力学

7.4 脱硫反应

7.4.1 脱硫反应的热力学

7.4.2 脱硫反应的动力学

7.5 脱氧反应

7.5.1 沉淀脱氧

7.5.2 扩散脱氧

7.5.3 真空脱氧

7.6 选择性氧化——奥氏体不锈钢去碳保铬问题

7.7 真空和氩气搅拌

7.7.1 真空和气泡冶金中的碳氧反应

7.7.2 真空下碳还原金属氧化物

7.7.3 金属液的真空去气

思考题和习题

8 硫化物的火法冶金与氯化冶金

8.1 锍的形成与锍的吹炼

8.1.1 造锍

8.1.2 金属硫化物氧化的吉布斯自由能图

8.1.3 Cu-Fe-S的三元系状态图

8.1.4 冰铜的主要性质

8.1.5 锍吹炼的热力学

8.2 氯化反应的热力学

8.2.1 金属与氯的反应

8.2.2 金属氧化物与氯的反应

8.2.3 金属硫化物与氯的反应

8.2.4 金属氧化物与氯化物的反应

8.3 氯化反应的动力学

思考题和习题

9 电解过程

9.1 概述

9.2 熔盐电解

9.2.1 熔盐电解过程的阴极和阳极反应

9.2.2 分解电压

9.2.3 电极极化

9.2.4 熔盐电解过程的特殊现象

9.3 水溶液电解质电解

9.3.1 阴极过程

9.3.2 阳极过程

9.3.3 水溶液电解质电解过程

9.3.4 槽电压、电流效率和电能效率

思考题和习题

10 萃取和离子交换提纯

10.1 溶剂萃取

10.1.1 概述

10.1.2 萃取机理与萃取平衡

10.1.3 协同萃取

10.2 离子交换

10.2.1 概述

10.2.2 离子交换平衡

思考题和习题

附录 化合物的标准生成吉布斯自由能

参考文献

本书是根据冶金行业高等学校教材出版规划和冶金工程专业“冶金原理教学大纲”的要求编写的。内容基于物理化学基础理论知识，结合冶金生产实际，阐述冶金过程的基本理论以及这些理论在冶金生产过程中的应用分析；力图引导学生学会用基本理论去分析冶金生产过程，从而培养分析问题和解决问题的能力。全书共分为10章：冶金热力学基础，冶金熔体的相图，冶金熔体的结构与性质，冶金动力学基础，化合物的生成-分解和燃料的燃烧反应，还原熔炼反应，氧化熔炼反应，硫化物的火法冶金与氯化冶金，电解过程，萃取和离子交换提纯。各章均附有思考题和习题。
　　本书可作为冶金工程专业教学用书，也可供从事冶金专业技术工作的人员参考。