1、熔渣的物理化學性質直接關系到冶煉過程能否順利進行和技術經濟指標是否符合要求，是能否實現優質高產低消耗的重要因素。如熔渣的熔化溫度和熱含量影響熱能消耗，熔渣的密度、表面張力和黏度影響冶煉過程金屬的回收率。研究熔渣的性能也是認識熔渣結構的重要途徑（如電導、黏度）。冶金工作者除了應對熔渣性能的原理和規律有所認識外，還要掌握組成性能圖和根據已知數據計算熔渣性能的方法，從而可以了解已知成分的熔渣性能是否能滿足冶煉過程的要求，或由所要求的性質來選擇合理的熔渣成分。熔化性是指熔渣熔化的難易程度。它可用熔化溫度和熔化性溫度這兩個指標來表示。一、熔化溫度：熔化溫度（或稱熔度、初晶溫度）是指固態熔渣完全熔化為液相

2、時的溫度，或液態熔渣冷卻時開始析出固相的溫度。熔渣不是純物質，沒有一個固定的熔點，熔渣從開始熔化到完全熔化是在一定的溫度范圍內完成的，即從固相線到液相線的溫度區間。它可由熔渣狀態圖的液相線或液相面的溫度來確定。熔渣的熔化溫度高表明它難熔，熔化溫度低表明它易熔。熔化溫度主要與組成有關。圖3-5為CaO-FeO-SiO2系等熔度圖。從熔渣的狀態圖可以看出各種渣系的熔化溫度區。處在等溫線上的各種組成的熔渣，其熔化溫度相同。根據該線可以確定某一熔化溫度時的熔渣成分，或根據熔渣成分估算出該組成下的熔化溫度。 圖35 CaO-FeO-SiO2系等熔度圖，黃興無，有色冶金原理，2002年，p13，圖1-11

3、二、熔化性溫度熔化性溫度是指熔渣從不能流動轉變為能自由流動時的溫度。冶金上一般要求熔渣熔化后必須具有良好的流動性。有的熔渣（特別是酸性渣），加熱到熔化溫度后并不能自由流動，仍然十分粘稠，例如，成分為SiO262%，Al2O314.25%，CaO22.25%的高爐煉鐵爐渣，在1165熔化后再加熱300400它的流動性仍然很差；成分為CaO24.1%，SiO247.2%，Al2O318.6%的高爐煉鐵爐渣，在1290熔化，再加熱到1400就能自由流動。因此，為了保證冶金生產的正常進行，只了解爐渣的熔化溫度還不夠，還必須了解爐渣自由流動的溫度，即熔化性溫度。熔化性溫度把熔化和流動聯系起來考慮，能較確

4、切地表明爐渣由不能自由流動變為能自由流動時的溫度，這就克服了熔化溫度的局限性。熔化性溫度高表明熔渣難熔，熔化性溫度低表明熔渣易熔。熔化性溫度可通過測定該熔渣在不同溫度下的黏度，畫出黏度溫度（t）曲線來確定，如圖3-6所示。曲線上的轉折點所對應的溫度即是熔渣的熔化溫度。成分為A的爐渣，轉折點為a，當溫度高于a時，渣的黏度較小（d點），有很好的流動性。a就是A渣的熔化性溫度。一般堿性渣屬于這種情況，取樣時這種熔渣的渣滴不能拉成長絲，渣樣斷面呈石頭狀，俗稱短渣或石頭渣。B渣黏度隨溫度降低逐漸升高，在t曲線上無明顯轉折點，高爐煉鐵爐渣一般取其黏度值為2.02.5Pas時的溫度（相當于b）為熔化性溫度。

5、為統一標準起見，常取45直線與t曲線相切點e所對應的b為熔化性溫度。一般酸性渣類似B渣特性，取樣時這種渣的渣滴能拉成長絲，且渣樣斷面呈玻璃狀，俗稱長渣或玻璃渣。圖3-6 熔渣黏度溫度圖（A渣堿性熔渣；B渣酸性熔渣） 盧宇飛，煉鐵工藝，2006年，p79，圖5-5圖3-7為三元系等熔化性溫度圖，其準確性差些，但仍有一定實用價值。圖3-7 CaOSiO2Al2O3三元系等熔化性溫度圖任貴義，煉鐵學，上冊，2005，p249，圖117黏度黏度是熔渣的重要性質，直接關系到熔渣的流動性、冶煉過程能否進行，也關系到金屬或锍能否充分地通過渣層沉降分離。它是冶金工作者最關心的熔渣性能指標。一、黏度的定義熔渣黏

6、度與流動性在數值上互為倒數關系。黏度（）是指速度不同的兩層液體之間的內摩擦力計算公式中的比例系數（）。當流體在管道中流動時，管道與流體、流體與流體之間內部的內摩擦力，使靠近管道的流體流速最小，而中心的流速最大。實驗表明，流速不同的兩層液體之間的內摩擦力（F）與其接觸面積（S）和流速差值（d）成正比，與兩液層之間的距離（dx）成反比，可用如下公式表示：內摩擦力 ， 黏度 比例系數（）稱為黏度系數，亦稱黏度。單位用Pa·s（帕秒）表示。過去使用泊（P）為單位。10P=1Pa·s。表36為某些液體的黏度數據，由表可看出，流動的渣，其黏度相當于甘油的室溫黏度0.5Pa·s

7、。黏度1.52.0Pa·s的渣，雖然比較粘稠，但尚能滿足冶煉要求。當渣的黏度達3.05.0Pa·s或更高時，則會造成冶煉過程難以進行，導致熔渣不易由爐內放出。表36 某些液體的黏度液體溫度黏度液體溫度黏度水2980.00089汞2730.0017蓖麻油2980.8流動好的渣<0.50甘油2980.5稠渣1.52.0生鐵液16980.0015很稠的渣>3.0鋼液1868<0.0025二、溫度對黏度的影響在組成熔渣的各種氧化物中，SiO2對熔渣的黏度影響最大。前已述及，熔渣中SiO2含量愈高，硅氧配合陰離子的結構越復雜，離子半徑愈大，熔體的黏度也愈大。Al2O

8、3、ZnO等也有類似的影響。而堿性氧化物的含量增加時，硅氧配合陰離子的離子半徑變小，黏度將有所下降，但并不是說熔渣中堿性氧化物含量愈高黏度愈低，相反，堿度太高的熔渣是粘而難熔的。任何組成的熔渣，其黏度都是隨著溫度的升高而降低的。但是溫度對堿性渣和酸性渣的影響有顯著的區別，如圖36所示。堿性熔渣（含SiO2小于35%）在受熱熔化時，立即轉變為各種Me2+和半徑較小的硅氧配合陰離子，黏度迅速下降，如圖3-6所示，其黏度溫度曲線A上有明顯的轉折點，該點的對應溫度a稱為熔化性溫度，當溫度超過a后，曲線變得比較平緩，此時溫度對黏度的影響已不明顯了。酸性熔渣因含SiO2高（SiO2大于40%），當升高溫度

9、時，復雜的硅氧配合陰離子逐步離解為簡單的硅氧配合陰離子，離子半徑逐步減小，因而黏度也是逐步降低的，其黏度溫度曲線B上不存在明顯的熔化性溫度，見圖3-6。三、成分對黏度的影響熔渣的黏度隨成分的改變而改變。例如，在高爐煉鐵冶金生產中，常因爐料成分變化大，造成熔渣黏度過高難于流動，嚴重時還會生成爐瘤，致使爐礦異常。常用加入螢石（CaF2）、并同時升高爐溫的方法降低熔渣的黏度，改善其流動性，從而能夠沖刷洗去爐瘤。原因是CaF2能與CaO生成低共晶（熔點1659.15K），促使CaO熔于渣中，同時CaF2中的F可取代熔渣中硅氧配合離子中的O2，促使硅氧配合陰離子解體分離成較小的硅氧配合陰離子，使熔渣黏度

10、降低。所以CaF2不論對酸性渣還是堿性渣都具有大幅度降低黏度的作用。成分對黏度的影響，可以用CaOFeOSiO2系熔渣在1623.15k時的等黏度圖來說明。CaOFeOSiO2系熔渣的黏度已有大量的測定數據，并已在濃度三角形中繪成等黏度曲線。圖38為在1623.15K時CaOFeOSiO2系熔渣的等黏度圖。由于黏度僅能在均一液相內測定，所以等黏度曲線圖僅占有濃度三角形的局部（給定的等熔化溫度曲線以內的液相區）。由圖可見，在一定溫度下，在每條曲線上的熔渣，雖然成分不同但卻具有相同的黏度；在一定溫度下，熔渣的黏度隨成分的改變而改變。圖3-8 CaO-FeO-SiO2系熔渣1623.15K等黏度圖黃

11、興無，有色冶金原理，2002年，p15，圖1-14應用等黏度圖，可以查得各種熔渣在給定溫度下的黏度。在應用等黏度圖時，首先應將熔渣中的三種主要氧化物換算為總和100%，然后再查圖可得各種熔渣在給定溫度下的黏度值。例如，銅精礦的造锍熔煉熔渣中主要成分的質量分數濃度為w(SiO2)37.3%、w(CaO)4.7%、w(FeO)46.0%，如何查該熔渣的黏度？解：先將三成分總和換算成百分之百，即：w（SiO2）= 37.3 / (37.3+4.7+46.0)42.4w（CaO） = 4.7 / (37.7+4.7+46.0) 5.3%w（FeO）= 46.0 / (37.7+4.7+46.0) 52

12、.3%然后，再從圖3-8中查得這種熔渣在1623K下的黏度約為1.5Pa·s（因為這種熔渣并不是純粹的三元系，因此查出的此數據只能作參考）。由圖還可得知：該熔渣系黏度最低的組成為：w(CaO)1030%、w(SiO2)1530%，w(FeO)4060%。熔渣密度的大小直接影響到冶煉過程中熔渣與金屬之間分離的難易，所以在生產實踐中具有重要意義。熔渣的密度測定的數據較少，而固態熔渣熔化后的密度變化很小，故可近似地采用固態熔渣的密度值。這雖然不夠精確，但生產實用是可取的。熔渣的密度與所含的成分有關。當熔渣中含有有較多質量大的氧化物如PbO、FeO、Fe3O4、ZnO等時，其密度增加；反之，

13、若含質量小的氧化物如SiO2，CaO等時，則熔渣的密度較小。熔渣的密度值常介于2.54.0之間，見表37。表37 各種氧化物的密度（g·cm3）氧化物密度氧化物密度氧化物密度SiO22.202.55MgO3.65PbO9.21CaO3.40CaF22.8ZnO5.60FeO5.0Al2O33.97Cu2O6.0Fe3O455.4MnO5.4NaO2.27 習題與思考題1、什么是金屬熔體？它分為幾種類型？2、何為冶金熔渣？簡述冶金熔渣的主要成分。3、簡述冶煉渣和精煉渣的主要作用。4、什么是富集渣？它與冶煉渣的根本區別在哪里？5、試說明熔鹽在冶金中的主要應用。6、冶金熔锍的主要成分是什么？7、簡述分子理論并分析它在實際應用中的優缺點。8、簡述離