Монография. Запорожье: ЗГИА, 2015. - 332 с. - ISBN 978-617-685-014-4Представлены анализ строения и свойств металлургических систем, термодинамических и кинетических закономерностей взаимодействия и равновесия фаз, оценка полноты и эффективности протекания металлургических процессов в производстве цветных металлов. Рассмотрены принципы оптимизации технологических процессов получения металлургических расплавов. Изложены основы разработки технологии получения лигатур и материалов при металлургической переработке минерального сырья. Для научных и инженерно-технических работников, производственников-металлургов, технологов, химиков, обогатителей, горняков, аспирантов и студентов горных и металлургических специальностей.Введение
Термодинамика металлургических процессов
Основные понятия и определения термодинамики
Формы движения материи, виды энергии, работа и теплообмен
Термодинамическая система
Вещество. Фазы. Агрегатные состояния
Состояние термодинамической системы. Параметры и функции состояния
Термодинамические процессы и их классификация
Уравнения состояния вещества
Термические и калорические уравнения состояния
Термические уравнения состояния для идеального газа
Термические уравнения состояния для реальных газов
Строение металлической жидкости (расплава) и некоторые ее модели
Теплоемкость
Виды теплоемкости
Уравнение Майера
Теплоемкость химически реагирующей термодинамической системы
Первый закон термодинамики
Тепловой эффект химической реакции
Энергия химической реакции
Стандартная энергия реакции (энергия Гиббса). Константа равновесия
Уравнение первого закона термодинамики для сложной открытой системы в общем виде
Уравнение 1-го закона термодинамики для проточной термодинамической системы
Второй закон термодинамики
Сущность второго закона термодинамики. Равновесные и неравновесные состояния, обратимые и необратимые процессы
Математическое выражение 2-го закона термодинамики. Три составляющих изменения энтропии термодинамической системы
Изменения энтропии в обратимых и необратимых процессах
Энергия Гельмгольца. Максимальная работа изотермического процесса
Энергия Гиббса. Максимальная работа изотермического процесса
Химические потенциалы в идеальных системах
Химические потенциалы в идеальных системах
Смеси веществ
Закон Амага. Способы задания состава смеси
Равновесие в идеальных газовых смесях и идеальных растворах
Константа равновесия смеси идеальных газов
Закон Дальтона. Соотношения для смесей идеальных газов
Равновесие с участием газовых смесей или жидких растворов и чистых твердых фаз
Объединенные выражения первого и второго законов термодинамики
Различные формы записи объединенных выражений
Характеристические функции и дифференциальные соотношения взаимности термодинамики
Максимальная и минимальная работы процесса. Термодинамические потенциалы
Условия равновесия термодинамической системы. Термодинамическое сродство
Связь между изобарной и изохорной теплоемкостями в общем виде
Максимальная и минимальная теплоты процесса
Третий закон термодинамики
Применение третьего закона термодинамики для расчета химического равновесия
Термохимия
Формы записи уравнений химических реакций в общем виде
Понятие протекания химической реакции
Изохорный и изобарный тепловые эффекты химических реакций и связь между ними
Зависимости тепловых эффектов ХР от температуры. Формула Кирхгофа
Растворы. Законы Рауля и Генри
Активность. Коэффициент активности
Правила фаз Гиббса. Характеристика диаграмм состояния
Скорость химической реакции. Закон действующих масс
Уравнение Аррениуса. Энергия активации
Предэкспоненциальный множитель
Обратимые реакции
Каталитические реакции
Адиабатические и неадиабатические реакции. Трансмиссионный коэффициент
Метод активированного комплекса. Выражение константы скорости через статистические суммы
Энергия активации. Энтальпия и энтропия активации
Скорости бимолекулярных реакций по методу активированного комплекса
Число столкновений молекул. Стерический фактор
Предэкспоненциальный множитель газовых мономолекулярных реакций
Мономолекулярные реакции
Сложные реакции
Длина свободного пробега
Теплопроводность
Теплоемкость единицы объема
Диффузия
Броуновское движение, его связь с диффузией
Диффузионная кинетика
Диффузия в порах, объемная и кнудсеновская
Адсорбция
Адсорбционная формула Гиббса
Теплота адсорбции
Изотерма Брунауэра, Эммета и Теллера
Электрохимические реакции. Емкость двойного электрического слоя
Термодинамика гальванического элемента
Перенапряжение. Уравнение Тафеля
Электрокапиллярность. Формула Липмана
Электролиз. Поляризация
Концентрационная поляризация
Законы электролиза Фарадея
Электрическая проводимость растворов электролитов
Электродные потенциалы. Формула Нернста
Электрохимические потенциалы
Диффузионные потенциалы
Коэффициент активности в растворах электролитов
Активность ионов в расплаве
Модель Дебая-Хюккеля. Модель ионов в растворе
Пирометаллургические процессы
Восстановительные процессы
Газовое восстановление оксидов нелетучих металлов
Восстановление оксидов летучих металлов
Восстановление оксидов из расплавов
Восстановление в присутствии твердого углерода
Плазменное восстановление
Окислительные процессы
Окисление твёрдых сульфидов
Окисление сульфидов в расплавах
Автогенные процессы
Металлургические шлаки
Свойства шлаков и их системы
Шлаковые расплавы цветной металлургии
Взаимодействие в системе «металл (штейн)-шлак-газ»
Равновесное распределение металлов в расплавах «металл-шлак»
Равновесное распределение цветных металлов в расплавах «штейн-шлак-газ»
Механические потери металлов со шлаком
Строение и свойства границы «металл (штейн)-шлак»
Пути снижения потерь металлов со шлаками
Регулирование окислительного потенциала промышленных шлаков
Влияние температуры на снижение потерь металлов с промышленными шлаками
Влияние состава шлака на потери металлов со шлаком
Влияние состава штейна на потери металлов со шлаком
Коалесценция капель штейна в штейно-шлаковой эмульсии
Управление величиной штейно-шлаковой эмульсии
Литература
