《冶金原理》课后习题及解答 - 图文 下载本文

b、 2CuO(S)= Cu2O(s)+1/2 O2 ΔrGm=146091-112.75T J/mol

注:为了简化,方程式已作直线化处理

试以LgPO2和1/T 为坐标,绘制Cu-O 系的热力学平衡图,并进行分析说明(温度范围取400-1200K)

解:①Cu2O(s)=2Cu(s) +1/2O2

01/2

Kp0=( Po2/P)

00

Lg Kp0=1/2 Lg Po2-1/2LgP=-ΔrGm/2.303RT

0O

LgPo2=-(2ΔrGm)/2.303RT+LgP

O

=-[2*(184576-78.00T)/2.303RT+ LgP

=-19277.4/T+8.15+5.01=13.16-19277.5/T T(K) 1/T*10LgPo2 -3 0

400 2.50 500 2.00 600 1.67 700 1.43 800 1.25 900 1.11 1000 1.00 -6.1 1100 0.91 -4.4 1200 0.83 -2.9 -35.0 -25.4 -19.0 -14.4 -10.9 -8.3

②2CuO(S)= Cu2O(s)+1/2 O2

O

LgPo2=-2**(146091-112.75T)/2.303RT+ LgP =-15258.99/T+16.78=-15258/T+16.78

图生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系图 (1) 写出各界线上的平衡反应

(2) 写出P、E两个无变点的平衡反应 (3) 分析123456冷却路线 解:(1)界线上的平衡反应 e1E L=C+B e2E L=B+D e3P L+A=P e4P L=A+C EP L=C+D

(2)两个无变点的平衡反应 P LP+A=C+D E L=B+C+D

(3)结晶冷却路线 1 液 1→(L=C+D) 固 1(B+D)

2 液 2→a(L→A,f=2)→(L+A→D,f=1)b→(L→D,f=2)c→(L→C+D,f=1)E(L2→B+C+D) 固 A→(A+D)D→(c+d)d→(B+C+D)2

3 液 3(L→A→D)→(L→D,f=2)e→(L→C+D)e 固 A→(A+D)D→(C+D)f→(B+C+D)3

但金属的稳定区的大小决定于(4)线和(3)线,即反应2Me+O2=2MeO的平衡线和 Me+SO2=MeS+ O2的平衡,当金属对氧的亲和势越小及平衡时氧的分压越大,线4将向右稳定,同时金属对氧的亲和势越小,则平衡时SO2分压增大,线(3)向上移动,这些都导致Me的可能性增大,所需温度较低。

29

图8-3 Me-S-O系等温平衡图

试根据本章有关的热力学平衡图分析将硫化矿分别进行氧化焙烧、硫酸化焙烧及直接熔炼制取金属时原则上应控制的条件。 解:1)氧化焙烧

应控制系统中有较高的LgPo2值及较低PSO2值,氧化焙烧应在较高的温度下进行。 2)硫酸化焙烧

为得到MeSO4,应控制较高的LgPo2值,焙烧过程在较低的温度下进行。 3)直接熔炼制取金属

控制一定的条件可直接制的金属,升高温度,有利于直接制的金属。

30

图8-5 lgPSO2一定时,简单Me-S-O体系的lgPSO2 -1/T 图

根据相律分析一定温度下Fe-Ti-Cl-O系平衡图中每条平衡线上平衡共存的凝聚态物种数。 解:

① 的平衡共存的凝聚态物种,FeCl2 ② FeCl2、TiO2(S) ③ FeCl2(L)、TiO2(S)、FeO.TiO2(s) ④ TiO2(s) 、FeO.TiO2(s)、Fe3O4(s)

⑤ FeO(s)、FeO.TiO2(s)、Fe3O4(s) ⑥ Fe2O3(s)、Fe3O4(s)、FeO.TiO2(s) ⑦ Fe2O3(s)、TiO2(s)、FeO.TiO2(s) ⑧ TiO2(s)、Fe2O3(s) ⑨ FeCl2(L)、FeO.TiO2(s)、FeO(s)

31

⑩ FeCl2(L)、TiO2(s)、Fe2O3(s) 11 FeCl2(L)、FeO.TiO2(s)、Fe2O3(s) 12 TiO2

钛冶金的主要原料是钛铁矿,其分子式是FeO.TiO2,即主要含铁和钛,而铁和钛按分子结合,为从中回收钛,首先应将铁和钛分离,为探索钛和铁分离的技术方案,人们绘制了1100℃时的Fe-Ti-Cl-O系平衡图(图8-22) ,根据图你认为在哪些条件范围内可使钛和铁分离。

解:控制LgP/P0为-18,LgP5

o2CL2/P(-8-4/6.5=-8.6)

LgP0

o2/P为18,LgPCL2/P为-15

控制LgP0喔

o2/P为-18,LgPCL2/P-6.2—-1.5

LgP0

o2/P为-8.5,LgPCO2-1.5 及 LgPo2>(-8.5---7.5),<-5.5—4.5

LgP喔

CL2/P在-1.0到-1.5之间,可实现铁钛分离

要使钛和铁的化合物分别以不同的相存在,便可实现钛铁的分离。

某硫化矿物矿中含NiS和CuS,试根据图分析,采用什么办法可使镍铜分离?

32