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第一章 金属和合金的熔化和凝固 1

§1—1 金属的熔化和凝固过程 1

一、金属熔化和凝固过程的某些特征 1

目 录 1

二、金属熔化和凝固过程的热力学 3

（一）金属熔化和凝固过程平衡的相变参数 3

（二）相变过程中金属的等压位随温度的变化 6

二、二元合金系中的相平衡 9

（一）类质同晶合金系及其中发生的相变过程 9

一、合金结晶过程的某些特征 9

§1—2合金的凝固及基于合金结晶规律的金属精炼过程 9

（二）二元合金系的等压位 11

（三）二元合金系的等压位一浓度曲线及其应用 13

（四）有三相平衡存在的二元合金系 15

三、金属的熔析精炼 17

四、金属区熔精炼 18

第二章 金属和合金的蒸发、升华和凝结 22

§2—1 火法冶金中的挥发现象 22

§2—2金属蒸发过程的某些特征 22

一、表面蒸发过程 22

一、金属的蒸气压曲线 23

二、等温蒸发过程 23

§2—3金属蒸发和凝结过程的热力学 23

二、金属的蒸气压方程 26

三、计算问题 26

四、精确的P—T关系式 27

五、金属的相对挥发度及与此有关的火法冶金过程 29

六、金属蒸发和升华的等压位变化 31

七、外压对蒸气压的影响 32

八、蒸发热和蒸发熵 33

九、纯金属过热蒸气凝结的热力学分析 34

十、有不凝结气体存在时金属蒸气的凝结 36

十一、关于金属蒸气凝结的计算问题 37

§2—4合金溶液的蒸气压和沸点 40

一、完全互溶的二元合金系的蒸气压和沸点与成分的关系 40

（一）液相是理想溶液一蒸气相是理想气体混合物的二元系 40

1． 蒸发压与成分的关系 40

2． 计算问题 41

3． 沸点与成分的关系 42

（二）液相是非理想溶液—蒸气相是理想气体混合物的二元系 43

1．蒸气压与成分构关系 43

2．计算问题 45

二、部分互溶的二元合金系的蒸气压和沸点与成分的关系 47

3． 沸点与成分的关系 47

三、完全不互溶构二元合金系的蒸气压 54

§2—5合金的蒸馏过程 54

一、在大气压下进行的蒸馏过程 54

二、在真空下进行的蒸馏过程 55

（一）金属真空蒸馏精炼和真空升华提纯的概况 55

（二）真空对合金蒸馏过程所起的作用 56

（三）真空蒸发的特点 57

（四）真空蒸馏过程的速度 58

1．金属在“分子状况下”的蒸发速度及实际的蒸发速度 58

3．扩散速度方程 59

2．凝结速度方程 59

4． 蒸馏过程的宏观速度 60

5．蒸馏时间的确定 61

6． 关于蒸馏速度和蒸馏时间的计算问题 62

第三章 碳酸盐的焙解 65

§3—1 研究化合物生成—离解反应的意义 65

§3—2生成—离解反应的热力学 65

一、关于离解压和化学亲和力的概念 65

二、反应的方向 66

三、反应的热力学计算 68

一、凝聚相分散度的影响 70

§3—3影响离解压和化学亲和力的因素 70

二、杂质的影向 71

三、相变的影响 72

第四章 氧化物的生成—离解过程 73

§4—1 氧化物的生成—离解反应的热力学 73

一、金属氧化物的稳定度及其衡量标准 73

二、氧化物生成反应的热力学计算及各种氧化物的△Z0—T关系图 74

三、分阶段进行的生成—离解反应 78

（一）铁的氧化物 78

（二）其他元素的氧化物 83

四、氧化物分解析出金属的反应 84

五、金属—氧系的态状图 85

六、溶液中的生成—离解反应 88

七、金属的氧化精炼 95

§4—2金属氧化的动力学 96

第五章 金属氧化物的还原 101

§5—1概 述 101

一、碳还原及氢还原 101

二、金属热还原法 101

§5—2金属氧化物还原反应的一般理论 102

§5—3金属热还原 103

一、氧化铬的铝热还原 105

二、金属氧化物在真空条件下的热还原 111

一、C—O系燃烧反应的热力学分析 114

§5—4金属氧化物被CO及C的还原 114

三、用氢还原FeCr2O4 119

二、金属氧化物被CO还原的基本规律 120

三、金属氧化物被固体碳还原的一般规律 122

§5—5复杂体系内的还原反应 124

一、结合形态的氧化物的间接还原与直接还原 125

二、形成中间化合物时的还原 128

三、溶液中的间接还原和直接还原 129

四、被还原的金属与另一元素形成化合物 132

§5—6铁氧化物还原反应的热力学分析 133

一、Fe2O3的还原 133

二、Fe3O4的还原 134

三、FeO的还原 135

§5—7铁的渗碳 139

§5—8氧化锌还原的理论基础 142

§5—9金属氧化物用氢还原 145

一、用氢还原铁氧化物 147

二、用氢还原三氧化钨 148

§5—10用气体还原剂还原金属氧化物的反应机理及动力学 150

第六章 硫化物的火法冶金 155

§6—1概 述 155

§6—2金属硫化物的热力学性质 156

§6—3硫化物的氧化 158

一、硫化物的氧化焙烧 159

二、硫化物的硫酸化焙烧 160

三、硫酸盐标准生成等压位与温度关系图的应用 163

四、硫化物焙烧的动力学 165

五、硫化物焙烧过程中的接触作用 168

§6—4硫化物的造锍过程 169

一、锍及一般造锍原理 169

（一）关于锍的简介 169

（二）造锍反应的一般原理 170

二、硫化铜矿的造锍熔炼 172

（一）铜锍的形成过程 172

（二）铜铳的形成反应 173

（三）铜锍的理论组成 174

1．铜锍的理论组成（不考虑铜锍的熔化温度） 174

2．铜锍的组成及其熔度 175

（四）铜锍的次要成分 181

（五）关于铜锍组成的总结 183

三、锍的物理化学性质 183

§6—5锍的吹炼过程 188

§6—6硫化过程在火法有色冶金中的其他应用 191

一、金属的硫化精炼 192

二、硫化精矿的沉淀熔炼 195

一、氯化过程的应用 196

第七章 卤化过程 196

§7—1氯化冶金 196

二、金属氯化物的蒸气压及挥发性 197

三、金属的氯化过程 199

四、金属氧化物的氯化过程 202

（一）用单体氯的氯化 202

（二）添加还原剂的氯化（还原氯化） 204

（三）用氯化氧及其他气态氯化剂的氯化 206

（四）用固体氯化剂的氯化 208

五、金属硫化物的氯化过程 209

七、氯化过程的选择性 211

六、氯化过程的逆反应 211

八、反应物及生成物的活度对氯化过程的影响 212

九、氯化过程的动力学 214

十、在还原气氛中的氯化过程—离析法 215

（一）食盐的分解及HCl气体的形成 215

（二）氯化铜的气化 216

（三）铜的离析 216

§7—2氟化冶金 217

§7—3碘化冶金 224

第八章 羰化过程 227

§8—1概 述 227

§8—2羰基化合物的一般性质 228

§8—3羰化物生成和分解反应的热力学 229

§8—4羰化反应的动力学 231

一、羰化物的生成 231

二、羰化物的分解 234

§8—5镍高锍的羰化法 235

一羰基镍的生成 235

二、羰基镍的分解 237

第九章 冶金炉渣 239

§9—1概 述 239

一、冶金炉渣的组成 240

§9—2冶金炉渣的组成及分类 240

二、炉渣的酸碱度 241

三、炉渣的分类 245

§9—3在工业生产上对于炉渣的要求 245

§9—4炉渣的平衡状态图 246

一、SiO2—CaO系 247

二、SiO2—FeO系 249

三、SiO2—MgO系 250

四、SiO2—Al2O3系 251

五、FeO—MgO系 251

六、CaO—Al2O3系 251

七、CaO—Fe2O3系 252

八、CaO—FeO—SiO2三元系 253

九、CaO—SiO2—4b2O3系 256

§9—5液态炉渣的结构 261

一、分子理论 261

二、离子理论 265

§9—6炉渣的物理化学性质 269

一、熔融炉渣的导电度 269

二、熔融炉渣的粘度 273

三、熔融炉渣的表面张力 277

四、熔融炉渣的热含量 280

五、炉渣的比重 282

六、熔融炉渣对炉衬的腐蚀性 283

七、炉渣的熔化和凝固 283

§9—7黑色冶金炉渣的精炼作用 284

一、炉渣的氧化作用 284

二、炉渣在脱硫过程中的作用 286

三、炉渣在脱磷过程中的作用 288

§9—8金属在炉渣中的损失及降低损失的途径 289

第十章 湿法冶金的热力学 296

§10—1反应的标准等压位变化 296

一、pH的作用 296

三、形成络合物的作用 297

二、电位的作用 297

§10—2反应的平衡式 298

一、固相之间的平衡 298

二、液相与固相之间的平衡 298

§10—3水的稳定性 299

§10—4 Me一H20系电位一pH图的绘制和应用 299

第十一章 矿物的浸出 304

§11—1概 述 304

§11—2浸出过程的热力学 304

一、金银的氰化 306

§11—3金属的浸出 306

二、铜镍的氨浸 310

§11一4金属氧化物的浸出 314

一、金属氧化物的酸浸出 314

（一）锌焙砂的浸出 315

（二）含镍红土矿的高压酸煮法 317

（三）络铁矿的酸煮法 319

二、铀矿的氧化浸出 319

三、还原浸出 322

§11一5金属硫化物的浸出 323

一、概 述 323

（一）金属硫化物浸出的热力学 324

1．S—H2O系 324

二、金属硫化物浸出的理论基础 324

2．MeS—H2O系 325

（二）金属硫化物浸出的动力学 328

三、金属硫化物的常压酸浸出 331

（一）铜镍高锍的盐酸浸出实践 332

（二）铜矿的Fe3+浸出 333

（三）细菌浸出 334

四、金属硫化物的高压氧浸出 336

（一）影响高压氧浸出的因素 336

（二）硫化物高压氧浸出的应用 339

1．硫化物高压氧酸浸出 339

2． 硫化物高压氧氨浸出 341

五、硫化物的常玉碱浸出 344

（一）碱性溶剂的种类 344

（二）硫化矿常压碱浸的应用 345

第十二章 浸出液的净化 347

§12—1几种常用的净化方法 347

§12—2离子沉淀法 347

一、水解净化法 347

二、硫化沉淀法 354

（一）用硫化沉淀法制备镍钻精矿 358

（二）用硫化法净化镍钴溶液 360

一、置换原理 361

§12—3置换沉淀法 361

二、置换沉淀法的应用 363

（一）铁屑置换法 364

（二）锌粉置换法 365

（三）用镍粉置换铜 366

§12—4有机萃取法 367

一、概 述 367

二、萃取原理 367

三、萃取过程及萃取剂 370

四、萃取在湿法冶金中的应用 374

二、离子交换过程的理论 382

一、概 述 382

§12—5离子交换法 382

三、离子交换剂 384

四、离子交换在湿法冶金中应用 385

第十三章 从净化液中沉淀金属 389

§13—1概 述 389

§13—2高压氢还原法 389

一、高压氢还原的热力学 389

二、高压氢还原的动力学 396

三、高压氢还原生产铜、镍、钴粉 401

§13—3金属从水溶液中的电解沉积 403

（一）电极反应 404

一、电 解 404

（二）分解电压与极化现象 405

（三）水溶液的电导 408

二、电极过程中的液相传质过程 409

（一）关于液相传质过程的意义 409

（二）电极附近的扩散传质——扩散电流 410

（三）对流对扩散电流的影响 412

（四）迁移电流 414

（五）浓差极化方程 415

三、电化学极化 416

（一）极化电流密度与超电压的关系 416

（二）氢的超电压 419

（三）溶液组成对氢超电压的影响 422

（四）氧的超电压 422

四、金属电极过程——阴极过程 424

（一）实现金属离子还原的可能性 424

（二）电结晶 425

（三）几种阳离子同时放电 428

（四）均匀金属电积物对电流分布的要求 431

五、金属电极过程——阳极过程 434

（一）可溶性金属的阳极溶解 434

（二）金属的钝化 436

（一）电流效率 439

六、电流效率与电能效率 439

（二）电能效率化 441

七、锌的水溶液电积 442

（一）电解条件的分析 442

（二）杂质在电解过程中的行为 446

（三）槽电压的分析 448

（四）电能的消耗 451

八、铜的电解精炼 451

（一）电极过程及极化曲线 452

（二）电解时各种杂质的行为 454

（三）电解条件的分析 456

（四）槽电压的分析 459

第十四章 熔盐物理化学 463

§14—1概 述 463

§14—2熔盐结构的基本概念 465

一、研究熔盐结构的基本手段 465

（一）x—射线衍射法 465

（二）电导法 465

（三）喇曼光谱法 466

（四）其他方法 466

二、主要的熔盐结构模型 467

（一）空穴模型的基本概念 467

（二）细胞模型的基本概念 468

（三）各种模型与实验结果比较 469

§14—3熔盐中若干重要的物理化学性质 470

一、熔盐相图 470

（一）单组分熔盐的熔点和沸点与结构的关系 470

（二）二元系相图 471

一、熔盐中其他一些重要的物理化学性质 472

（一）密度 472

（二）粘度 473

（三）表面张力 473

（一）熔盐中扩散的特征 474

一、熔盐中的扩散 474

§14—4熔盐中的迁移性质 474

（二）扩散机理 475

二、电导 478

（一）电导与熔盐结构的关系 479

（二）电导与温度的关系 480

（三）电导与扩散系数的关系 482

（四）电导与粘度的关系 483

三、熔盐中的离子迁移数 485

§14—5熔盐中的平衡电位 487

一、熔盐中可逆电池类型及其热力学性质 487

二、熔盐中的参比电极 491

三、熔盐中的电位次序 493

§4—6熔盐中的不可逆电极过程 498

一、分解电压 499

二、极化及极化的类型 500

三、熔盐中电极过程的特点 501

§14—7金属在熔盐中的溶解 503

一、金属在熔盐中溶解的研究方法 503

二、金属在熔盐中的溶解机理 505

三、影响金属溶解的因素 508

§14—8熔盐电解中的现象和原因 509

四、金属在熔盐中的溶解平衡 509

一、法拉第定律在熔盐电解中的适用性 510

二、电流效率和各种影响因素 512

三、阳极效应及其产生原因 514

§14—9熔盐电解生产镁和铝的基本原理 514

一、镁电解生产的基本原理 514

（一）电解质组成选择的依据 514

（二）电解质组成的化学性质 515

二、铝电解生产的基本原理 516

（一）NaF—AlF3体系的结构 516

（二）Na3AlF6—Al2O3体系的结构 517

（三）铝电解时的电极反应 517