第一篇：冶金過程動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

第十二章 冶金動(dòng)力學(xué)概述

一、熱力學(xué)的研究對(duì)象和局限性

研究化學(xué)（冶金）反應(yīng)的方向，?

反應(yīng)能達(dá)到的最大限度，?

外界條件對(duì)反應(yīng)平衡的影響。?

→ 熱力學(xué)只能預(yù)測(cè)反應(yīng)的可能性。無法預(yù)料反應(yīng)能否發(fā)生，?

無法確定反應(yīng)的速率，?

無法了解反應(yīng)的機(jī)理。?

熱力學(xué)只能判斷：這三個(gè)反應(yīng)都能發(fā)生。?

熱力學(xué)無法回答：如何使它發(fā)生？ ?

二、動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象

化學(xué)（冶金）反應(yīng)的速率

?

化學(xué)（冶金）反應(yīng)的機(jī)理（歷程）?

溫度、壓力、催化劑、溶劑及其它外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響 ?

→ 熱力學(xué)的反應(yīng)可能性變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)性。

H2(g)+ 1/2O2(g)= H2O(l)點(diǎn)火，加溫或催化劑 ?

C + O2 = CO2(g)點(diǎn)火，加溫

三、動(dòng)力學(xué)的分類

宏觀（唯象）動(dòng)力學(xué)

?

研究各種宏觀因素（如T, P, C, 催化劑等）對(duì)反應(yīng)速率的影響 微觀（分子）動(dòng)力學(xué) ?

研究反應(yīng)機(jī)理和結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性能間的關(guān)系 介觀動(dòng)力學(xué) ?

四、冶金反應(yīng)的類型

均相反應(yīng)

?

參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。非均相反應(yīng) ?

參與反應(yīng)的各物質(zhì)處于不同的相內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。?

五、反應(yīng)速率（定容反應(yīng)速率）

?

六、反應(yīng)阻力

冶金反應(yīng)通常由一系列步驟組成。

?

每一步驟都有一定的阻力。?

對(duì)于傳質(zhì)步驟，傳質(zhì)系數(shù)的倒數(shù)1/kd相當(dāng)于這一步驟的阻力。?

對(duì)于界面化學(xué)反應(yīng)步驟，反應(yīng)速率常數(shù)的倒數(shù)l/k，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)步驟的?

阻力。

對(duì)于任意一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)過程，若是由前后相接的步驟串聯(lián)組成的串聯(lián)反應(yīng)，?

則總阻力等于各步驟阻力之和。

若任意一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)包括兩個(gè)或多個(gè)平行的途徑組成的步驟，則這一步驟阻?

力的倒數(shù)等于兩個(gè)平行反應(yīng)阻力倒數(shù)之和。

七、反應(yīng)速率的限制性環(huán)節(jié)

在串聯(lián)反應(yīng)中，如某一步驟的阻力比其他步驟的阻力大得多，則整個(gè)反應(yīng)的?

速率就基本上由這一步驟決定——反應(yīng)速率的控速環(huán)節(jié)和限制性環(huán)節(jié)或步驟。

在平行反應(yīng)中，若某一途徑的阻力比其他途徑小得多，反應(yīng)將優(yōu)先以這一途?

徑進(jìn)行。

八、穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法

對(duì)不存在或找不出唯一的限制性環(huán)節(jié)的反應(yīng)過程，常用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法。

?

穩(wěn)態(tài)——對(duì)于串聯(lián)反應(yīng)，經(jīng)歷一段時(shí)間后，其各步驟的速率經(jīng)相互調(diào)整，達(dá)?

到速率相等。

此時(shí)反應(yīng)的中間產(chǎn)物及反應(yīng)體系不同位置上的濃度相對(duì)穩(wěn)定。

準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法——實(shí)際上穩(wěn)態(tài)不存在，各個(gè)步驟速率只是近似相等，稱為?

準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。

在穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)處理方法中，各步驟的阻力都不能忽略。?

串聯(lián)反應(yīng)中總的阻力等于各步驟阻力之和?？偡磻?yīng)的速率等于達(dá)穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)各步驟的速率。?

第十三章 氣(液)/固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

13.1 氣(液)/固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

13.1.1 區(qū)域化學(xué)反應(yīng)速率變化特征

一、收縮未反應(yīng)核模型(液)—固反應(yīng)通式： ? 完整的氣

aA(s)+ bB(g, l)= eE(s)+ dD(g, l)13-1）? 收縮未反應(yīng)核模型（圖

→ 反應(yīng)物A為致密的固體；

→ A(s)的外層生成一層產(chǎn)物E(s)，E(s)表面有一邊界層； → 最外面為反應(yīng)物B和生成物D的氣流或液流。

→ 化學(xué)反應(yīng)由固體表面向內(nèi)逐漸進(jìn)行，反應(yīng)物和產(chǎn)物之間有明顯的界面；

→ 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，產(chǎn)物層厚度逐漸增加，而未反應(yīng)的反應(yīng)物核心逐漸縮小。

? 區(qū)域化學(xué)反應(yīng)

沿固體內(nèi)部相界面附近區(qū)域發(fā)展的化學(xué)反應(yīng) ?

二、完整的氣(液)-固反應(yīng)步驟

(1)反應(yīng)物 B(g,l)由流體相中通過邊界層向反應(yīng)固體產(chǎn)物E(s)?

表面的擴(kuò)散——外擴(kuò)散；

(2)反應(yīng)物B(g,l)通過固體生成物E(s)向反應(yīng)界面的擴(kuò)散——內(nèi)擴(kuò)散；

(3)反應(yīng)物B(g,l)在反應(yīng)界面上與固體A發(fā)生化學(xué)反應(yīng)——界面化學(xué)反應(yīng)；

(4)生成物D由反應(yīng)界面通過固體產(chǎn)物層向外擴(kuò)散；

(5)生成物D(g,l)通過邊界層向外擴(kuò)散。

氣(液)-固相反應(yīng)由上述各步驟連續(xù)進(jìn)行的，總的反應(yīng)速度取決于?

最慢的步驟。

界面化學(xué)反應(yīng)的基本步驟： ?

i)擴(kuò)散到A表面的B被A吸附 A + B = A·B ii)固相A轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔郋 A·B = E·D iii)D在固體E上解吸 E·D = E + D 步驟i)、iii)稱為吸附階段；步驟ii)通稱結(jié)晶-化學(xué)反應(yīng)階段。結(jié)晶-化學(xué)反應(yīng)的自催化特征（圖13-2）。?

→ 誘導(dǎo)期——反應(yīng)只在固體表面上某些活性點(diǎn)進(jìn)行，由于新相晶核生成較困難，反應(yīng)速度增加很緩慢；

→ 加速期——新相晶核較大量生成以后，在晶核上繼續(xù)生長較容易；由于晶體不斷長大，表面積相應(yīng)增加 → 反應(yīng)速度隨著時(shí)間而加速；

→ 減速期——反應(yīng)后期，相界面合攏，進(jìn)一步的反應(yīng)導(dǎo)致反應(yīng)面積縮小，反應(yīng)速度逐漸變慢。

13.1.2 反應(yīng)總動(dòng)力學(xué)方程式及控制步驟

一、反應(yīng)總動(dòng)力學(xué)方程式

? 步驟

1：浸出劑在水溶液中的擴(kuò)散

設(shè)擴(kuò)散邊界層內(nèi)浸出劑的濃度梯度為常數(shù)，則通過邊界層的擴(kuò)散速度為：

或： D1——浸出劑在水溶液中的擴(kuò)散系數(shù)； δ1——擴(kuò)散邊界層的有效厚度。

? 步驟

2：浸出劑通過固體產(chǎn)物層的擴(kuò)散

設(shè)浸出劑在固膜中的濃度梯度為常數(shù)，則浸出劑通過固體產(chǎn)物層的擴(kuò)散速度為：

D2 —— 浸出劑在固膜中的擴(kuò)散系數(shù)； dC/dr—— 浸出劑在固膜中的濃度梯度； C'S —— 浸出劑在反應(yīng)界面上的濃度?；蚋膶懗桑?/p>

? 步驟

3：界面化學(xué)反應(yīng)

假設(shè)正、逆反應(yīng)均為一級(jí)反應(yīng)，則界面化學(xué)反應(yīng)的速率可表示為：

或：

k+、k-——分別為正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速度常數(shù)； C'(D)S——可溶性生成物(D)在反應(yīng)區(qū)的濃度。

? 步驟

4：可溶性生成物（D）通過固膜的擴(kuò)散

設(shè)可溶性生成物（D）在固膜中的濃度梯度為常數(shù)，則D通過固膜的擴(kuò)散速度為：

C(D)S——可溶性生成物（D）在礦物粒表 面的濃度； D'2——可溶性生成物（D）在固膜內(nèi)擴(kuò)散 系數(shù)。

將D通過固膜的擴(kuò)散速度換算為按浸出劑摩爾數(shù)計(jì)算的擴(kuò)散速度：

β——生成1摩爾D物質(zhì)消耗的浸出劑摩爾數(shù)?；蚋膶懗桑?/p>

? 步驟

5：可溶性生成物（D）在水溶液中的擴(kuò)散

設(shè)擴(kuò)散邊界層內(nèi)可溶性生成物（D）的濃度梯度為常數(shù)，則D在水溶液中的擴(kuò)散速度為：

C(D)O——生成物（D）在水溶液中的濃度； D'1——生成物（D）在水溶液中的擴(kuò)散系數(shù)； δ'1——生成物（D）的擴(kuò)散層厚度。

將D在水溶液中的擴(kuò)散速度換算為按浸出劑摩爾數(shù)計(jì)算的擴(kuò)散速度：

β——生成1摩爾D物質(zhì)消耗的浸出劑摩爾數(shù)?；蚋膶懗桑?/p>

?

二、反應(yīng)的控制步驟

浸出速度表達(dá)式（式13-6）中的分母項(xiàng)可視為反應(yīng)的總阻力。?

總阻力為各個(gè)步驟的阻力之和。?

浸出劑外擴(kuò)散阻力 = δ1/D1 浸出劑內(nèi)擴(kuò)散阻力 = δ2/D2 化學(xué)反應(yīng)阻力 = 1/k+ 生成物外擴(kuò)散阻力 = δ2/D'2 生成物內(nèi)擴(kuò)散阻力 = δ1/D'1

當(dāng)反應(yīng)平衡常數(shù)很大，即反應(yīng)基本上不可逆時(shí)，?

k+>> k-（式13-6）可簡化為：

→ 在此情況下，反應(yīng)速度決定于浸出劑的內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散阻力，以及化學(xué)反應(yīng)的阻力，而生成物的向外擴(kuò)散對(duì)浸出過程的速度影響可忽略不計(jì)。

浸出速度決定于其中最慢的步驟 ?

→ 當(dāng)外擴(kuò)散步驟最慢時(shí)，浸出總速度決定于 外擴(kuò)散步驟：

→ 當(dāng)化學(xué)反應(yīng)步驟最慢時(shí)，總速度決定于化學(xué) 反應(yīng)速度：

不論哪一個(gè)步驟成為控制步驟，浸出速度近似等于溶液中浸出劑的?

濃度C0除以該控制步驟的阻力。

13.1.3 影響氣（液）/固相反應(yīng)的因素

一、攪拌速度

液(氣)-固反應(yīng)中，當(dāng)流體的流速低時(shí)，過程常受到穿過邊界層的擴(kuò)?

散控制。

提高攪拌速度可使邊界層厚度減小，擴(kuò)散加快 → 化學(xué)反應(yīng)速度加?

快。

進(jìn)一步加強(qiáng)攪拌時(shí)，擴(kuò)散速度逐漸增加超過化學(xué)反應(yīng)速度后，過程?

受到化學(xué)反應(yīng)步驟控制 → 不再與攪拌有關(guān)。實(shí)例：鋅的酸溶過程（圖13-3）。

?

二、反應(yīng)物濃度或分壓

1、反應(yīng)氣體分壓對(duì)反應(yīng)速率的影響

/固反應(yīng)速率遵循如下關(guān)系： ?

一般情況下，氣 v = kPn P ——反應(yīng)氣體的分壓； n、k ——常數(shù)。I：n = 1 ?

情形

如硅和鐵的氯化(圖13-

4、13-5)，反應(yīng)分兩步進(jìn)行： 硅： Si + Cl2 → SiCl2 SiCl2 + Cl2 → SiCl4 鐵： Fe + Cl2 → FeCl2 2FeCl2 + Cl2 → Fe2Cl6 ?

II：n = 0.5~0.7 ?

情形

如碳的氧化（C→CO）及鎢、鉬和鉭的氯化（圖13-

6、圖13-7）II，速度控制步驟一般是氣體分子的解離： ?

對(duì)于情形 G2 → 2G 隨后的固體與單原子氣體的反應(yīng)是快速步驟?！?單原子氣體的濃度：[G] = K0.5[G2]0.5 → 反應(yīng)速度： v = P0.5

?

反應(yīng)速度與氣體分壓的關(guān)系可隨溫度而變化。例如 Si + 2F2 → SiF4（圖13-8）在120℃時(shí)，v = kP 在170~ 600℃時(shí)，v = kP0.6

2、反應(yīng)劑濃度對(duì)反應(yīng)機(jī)理的影響

溶液濃度低時(shí)，反應(yīng)劑向固體表面的擴(kuò)散速度很小，?

→ 擴(kuò)散為速度控制步驟，→ 反應(yīng)速度受攪拌的影響很大； 高濃度時(shí)，擴(kuò)散速度超過化學(xué)反應(yīng)速度，?

→ 過程為化學(xué)反應(yīng)控制，→ 反應(yīng)速度與攪拌無關(guān)。

實(shí)例：氧化銅在硫酸中的溶解（圖13-9）?

3、反應(yīng)劑濃度對(duì)表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)的影響

?

三、溫度

反應(yīng)速率常數(shù)與溫度的關(guān)系——Arrhenius公式： ?

k = A·exp(– E/RT)（式13-11）lnk = lnA – E/RT（式13-12）k——反應(yīng)速率常數(shù)；A——頻率因數(shù)； E——反應(yīng)的活化能；R——?dú)怏w常數(shù)。

活化能越大，由于溫度變化引起的速率常數(shù)變化越大。?

速率常數(shù)的大小取決于E、A和T三個(gè)因素。?

反應(yīng)速率的大小取決于k、C(濃度)和反應(yīng)級(jí)數(shù)n。?

由lnk-1/T直線的斜率可計(jì)算活化能E值； ?

由lnk-1/T直線的截距可求出頻率因數(shù)A的值?；罨堋话惴肿幼?yōu)榛罨肿铀璧淖钚∧芰俊?

可根據(jù)活化能判斷反應(yīng)過程的控制步驟： ?

→ 擴(kuò)散步驟控制時(shí)，活化能通常小于10 kJmol-1； → 界面化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)，活化能通常大于40 kJmol-1； → 混合控制時(shí)，活化能一般為：10~40 kJmol-1。

許多反應(yīng)過程在低溫下為化學(xué)反應(yīng)控制，在高溫下則為擴(kuò)散控制。?

如：硅的氯化過程（圖13-11）

→ 化學(xué)反應(yīng)的活化能較大，溫度升高時(shí)化學(xué)反應(yīng)的速 度增加得更快而最終超過擴(kuò)散速度。

某些過程lnk-1/T直線在低溫下的斜率較在高溫下小。?

如：鉭的氯化反應(yīng)（圖13-12）在370℃以下的活化能為84 kJmol-1； 在370-450℃活化能為121 kJmol-1。→ 化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理發(fā)生了變化。低溫氯化產(chǎn)物為TaCl4，高溫氯化產(chǎn)物為TaCl3。當(dāng)液體或氣體的流速較快時(shí)，外擴(kuò)散通常不是限制性步驟； ?

當(dāng)溫度較高、化學(xué)反應(yīng)速度快、產(chǎn)物層較厚、產(chǎn)物較致密時(shí)，內(nèi)擴(kuò)?

散速度慢而成為限制性環(huán)節(jié)

——反應(yīng)受內(nèi)擴(kuò)散控制（反應(yīng)處于擴(kuò)散區(qū)）；

當(dāng)溫度較低、產(chǎn)物疏松時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散速度快，結(jié)晶化學(xué)反應(yīng)可能成為?

限制性環(huán)節(jié)

——反應(yīng)受動(dòng)力學(xué)控制（反應(yīng)處于動(dòng)力學(xué)區(qū)）。

四、固體性質(zhì)與外界手段 ——如表面性質(zhì) ?固體性質(zhì)

大多數(shù)硫化礦對(duì)水的濕潤性不好 → 在浸出、吸附等過程中，反應(yīng)劑在固體表面的吸附性差。

→ 加入表面活性劑等（如木質(zhì)素磺酸鈉）改善 其濕潤性。物理雜質(zhì) ?

如黃鐵礦的化學(xué)活性質(zhì)差，但在浸出時(shí)可與主金屬礦（重金屬硫化礦）接觸構(gòu)成腐蝕微電池而促進(jìn)其溶解。

→ 浸出黃銅礦時(shí)加入碳粒，促進(jìn)銅的浸出（圖 13-13）。

化學(xué)雜質(zhì) ?

化學(xué)雜質(zhì)的存在通常會(huì)導(dǎo)致其化學(xué)活性的提高。

如：鐵閃鋅礦（閃鋅礦晶格中~10%的鋅被鐵取代）在硫酸高鐵溶液中的浸出（圖13-14）。

晶體缺陷（空位、間隙原子、位錯(cuò)、晶格畸變等）?

→ 晶體缺的存在通常會(huì)導(dǎo)致其化學(xué)活性的提高。

如：在H2SO4溶液中使用K2Cr2O7浸出黃銅礦的速度常數(shù)與晶體中位錯(cuò)缺陷密度有關(guān)（圖13-15）。→ 產(chǎn)生晶體缺陷的手段

沖擊波、靜壓力、高能球磨——機(jī)械活化；

添加雜質(zhì)化合物使晶格受到干擾破壞；

使用化學(xué)方法將晶格中的某些元素除去。

催化劑 ?

作用——改變反應(yīng)途徑，使反應(yīng)沿更易于發(fā)生的途徑 進(jìn)行。硫化鋅精礦在硫酸溶液中的氧化浸出 ?

→ 氧氣氧化浸出

2ZnS + O2 + 2H+ = Zn2+ + S + H2O 反應(yīng)條件：~200℃，氧分壓 1MPa以上?！?使用硝酸作催化劑浸出

3ZnS + 2HNO3 + 6H+ = 3Zn2+ + 3S + 2NO(g)+ 4H2O 2NO(g)+ O2 = 2NO2(g)3NO2(g)+ H2O = 2HNO3 + NO(g)反應(yīng)條件：~100℃，氧分壓~0.2MPa。

?變價(jià)金屬離子的自催化效應(yīng)

→ 有氧存在條件下銅在稀硫酸溶液中的溶解 Cu + 2H+ + 0.5O2 = Cu2+ + H2O 生成的Cu2+與金屬銅作用生成Cu+： Cu2+ + Cu = 2Cu+ Cu+又迅速氧化而再生成Cu2+：

2Cu+ + 2H+ + 0.5O2 = 2Cu2+ + H2O

銅在稀硫酸溶液中的溶解速度不斷增大（圖13-16）?！?黃銅礦在氨/硫酸銨溶液中的浸出（圖13-17）

13.2 化學(xué)反應(yīng)控制

一個(gè)致密固體顆粒，表面各處化學(xué)活性相同。與氣體或液體發(fā)生反應(yīng)時(shí)，化?

學(xué)反應(yīng)的速度為： rC=KSCn

rC ——化學(xué)反應(yīng)（如浸出焙燒、還原等）速度； k ——表面化學(xué)反應(yīng)速度； S ——反應(yīng)界面面積； C ——反應(yīng)物的濃度； n ——反應(yīng)級(jí)數(shù)。

使用(式13-18)的前提條件 ?

→ 反應(yīng)物固體顆粒為單一粒度

→ 流動(dòng)相反應(yīng)劑大大過量——濃度可視為不變

→ 固體顆粒為致密球形，且在各方向上的化學(xué)性質(zhì)相同。立方體的固體顆粒 ?

用立方體邊長的一半0.5a0代替(式13-18)中的r0。一般情形： ?

1-(1-R)1/n=Kt

→ 對(duì)于三維的情況，n = 3； → 對(duì)于二維的情況，n = 2；

→ 對(duì)于三個(gè)維度方向上性質(zhì)有一定差異的情況（如橢球體），n = 2~3。

應(yīng)用實(shí)例

Na2CO3溶液浸出白鎢礦 ?

→ 粒度對(duì)浸出分?jǐn)?shù)的影響（圖13-18）→ 溫度對(duì)浸出分?jǐn)?shù)的影響（圖 13-19）

→ 不同粒度時(shí)的1-(1-R)1/3-t關(guān)系圖（圖13-20）→ 不同溫度時(shí)的1-(1-R)1/3-t關(guān)系圖（圖13-21）

求得相應(yīng)條件下的綜合速度常數(shù)K。→ 表觀速度常數(shù)與粒度倒數(shù)的關(guān)系（圖13-22）→ lnK-1/T 圖，即 Arrhenius圖（圖13-23）

表觀活化能為69.9kJmol-1。

對(duì)于多數(shù)浸出反應(yīng)，表面化學(xué)反應(yīng)控制時(shí)表觀活化 能值約為30~85 ?

kJmol-1。

黃鐵礦熱分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（圖13-24）?

MnCO3熱分解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（圖13-25）?

13.3 外擴(kuò)散控制

?

13.4 內(nèi)擴(kuò)散控制 ?

硫酸高鐵浸出黃銅礦的動(dòng)力學(xué)曲線（圖13-26）。?

→ 過程受通過產(chǎn)物硫?qū)拥臄U(kuò)散控制。

擴(kuò)散控制時(shí)，浸出反應(yīng)的表觀活化能一般為8~30 kJ·mol–1。?

若使用硫酸高鐵浸出硫化礦，生成的元素硫結(jié)構(gòu)致密、構(gòu)成擴(kuò)散的阻滯膜，?

使浸出受到擴(kuò)散控制；

當(dāng)使用氯化高鐵浸出硫化礦時(shí)，生成的元素硫結(jié)構(gòu)疏松多孔，浸出大多受到?

表面化學(xué)反應(yīng)控制。?

13.5 混合控制 ?

?當(dāng)

k ≈ D2時(shí)，過程受固相內(nèi)擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)混合控制：

反應(yīng)時(shí)間加合定律 ?

當(dāng)氣(液)-固反應(yīng)受氣(液)體通過邊界層的外擴(kuò)散步驟、氣(液)體通過固體產(chǎn)物層的內(nèi)擴(kuò)散步驟以及界面化學(xué)反應(yīng)步驟混合控制時(shí)，達(dá)到某一轉(zhuǎn)化率R所需時(shí)間等于該反應(yīng)分別只受上述各步驟單獨(dú)控制時(shí)，達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需反應(yīng)時(shí)間之和。?當(dāng)

k ≈ D2 ≈ D1時(shí)，過程受通過邊界層的外擴(kuò)散、固相內(nèi)擴(kuò)散和界面化學(xué)反應(yīng)混合控制時(shí)：

第十四章 液(氣)/液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

一、雙膜理論

A、B是兩個(gè)不相混合的流動(dòng)相。?

A相內(nèi)反應(yīng)物濃度為CA；在相界面上，濃度下降為C*A。?

A相內(nèi)邊界層的厚度為δ1，擴(kuò)散系數(shù)為D1。

相界面上生成物的濃度為C*B；B相內(nèi)，濃度下降到CB。?

B相內(nèi)邊界層的厚度為δ2，擴(kuò)散系數(shù)為D2。整個(gè)液(氣)/液反應(yīng)過程包括由三個(gè)連續(xù)的步驟：

?

→ 反應(yīng)物由A相本體向相界面的擴(kuò)散 → 界面化學(xué)反應(yīng)

→ 生成物由相界面向B相本體的擴(kuò)散

二、反應(yīng)物擴(kuò)散與界面化學(xué)反應(yīng)混合控制

?

三、產(chǎn)物擴(kuò)散與界面化學(xué)反應(yīng)混合控制 ?四、三個(gè)步驟混合控制

?

五、鎳锍的選擇性氧化

δN；

?熔池內(nèi)原子由內(nèi)部向表面擴(kuò)散，在接近表面時(shí)有一濃度邊界層

O2及SO2氣體； ?熔池表面之上有

D氣 很大 ?爐氣處于氧氣流吹動(dòng)之下，氣相濃度邊界層很薄，氣相擴(kuò)散系數(shù)

→ 氣相濃度邊界層中的擴(kuò)散不會(huì)構(gòu)成反應(yīng)的限制 性環(huán)節(jié)。在液?

/氣界面上發(fā)生鎳锍的氧化反應(yīng)

高溫下界面化學(xué)反應(yīng)速度很快，速率常數(shù)k很大 → 界面化學(xué)反應(yīng)亦不構(gòu)成反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。

當(dāng)鎳锍氧化反應(yīng)受熔池內(nèi)反應(yīng)物[S]的傳質(zhì)步驟控制時(shí)，反應(yīng)的總速率為： ?

A——熔池表面面積；

C[S]——熔池內(nèi)部的[S]濃度；

C*[S]——熔池表面與SO2及O2平衡的[S]濃度； β液——液相傳質(zhì)系數(shù)

用質(zhì)量%表示[S]的濃度時(shí)： ?

或改寫成： ?

[%S] ——熔池內(nèi)部S濃度（%）；

[%S]*——熔池表面與SO2及O2平衡時(shí)S的濃度，%； V ——熔池（鎳锍）體積； ρ ——鎳锍密度； W ——鎳锍重量。?

第十五章 結(jié)晶過程

12.1 新相成核

沉淀與結(jié)晶

沉淀——一般指向溶液中加入試劑使溶液中的組分與試劑結(jié)合形成難溶化?

合物析出。如：

鋅浸出液的凈化除鐵——加入鋅焙砂中和游離酸導(dǎo)致使鋅浸出液的pH值上?

升，因溶液中Fe3+和OH-離子積超過溶度積而將鐵以Fe(OH)3形式沉淀出來。

鎢酸鈉溶液的脫磷與脫砷——向鎢酸鈉溶液中加入MgCl2溶液，使雜質(zhì)磷、?

砷酸根離子以鎂鹽沉淀形式除去。

鎳溶液的脫銅——向鎳溶液中加入S2-離子使銅離子以溶度積很小的硫化?

銅形式沉淀除去。

以沉淀形式制取主產(chǎn)品——向稀土的氯化物溶液中加入草酸根離子，沉淀得?

到稀土草酸鹽產(chǎn)品。

結(jié)晶——一般指通過濃縮、改變溫度等條件使溶液過飽和而結(jié)晶析出。?

從(NH4)2WO4溶液制備仲鎢酸銨： ?

由于溫度升高，溶液中的游離氨不斷揮發(fā)導(dǎo)致pH下降，水分的揮發(fā)使溶液濃度上升，從而仲鎢酸銨不斷結(jié)晶出來。鋁酸鈉溶液的分解過程： ?

高濃度溶液經(jīng)稀釋后，堿度下降，對(duì)氫氧化鋁飽和；進(jìn)一步降低體系溫度，過飽和度大大增加，析出氫氧化鋁。

沉淀與結(jié)晶的本質(zhì)： ?

因溶液過飽和，溶質(zhì)以固體形態(tài)析出。

一、過飽和溶液

溶液過飽和的原因——微細(xì)顆粒的溶解度大于大顆粒的溶解度。?

液滴的飽和蒸汽壓與液面曲率半徑的關(guān)系： ?

σ ——液滴的表面張力； M ——液滴的摩爾質(zhì)量； ρ ——液滴的密度； r1, r2 ——液滴的半徑

從飽和蒸氣中產(chǎn)生液滴的凝結(jié)過程 ?

開始凝結(jié)出的液滴很小，其蒸汽壓及化學(xué)勢(shì)都很大，與正常飽和蒸氣不平衡 → 正常飽和蒸氣對(duì)微小液滴不飽和。→ 微小液滴將蒸發(fā)消失。

→ 要使蒸汽凝結(jié)析出，必須使蒸汽過飽和。

從液體中產(chǎn)生氣泡的沸騰或氣化過程 ?

→ 開始產(chǎn)生的氣泡很小，而小氣泡凹面的飽和蒸氣壓比平面為小?！?要使氣泡從均相流體中開始形成長大并逸出，必須使微小氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓與外壓相等。

體系溫度應(yīng)高于正常沸點(diǎn)（過熱）。物質(zhì)的蒸氣壓與其濃度的關(guān)系——亨利定律： ?

固體顆?；蛞旱蔚娜芙舛扰c其半徑的關(guān)系： ?

微小固體顆粒或液滴的溶解度較大顆粒的大。?

在正常飽和溶液條件下不能結(jié)晶，只有溶液過飽和時(shí)才可。?

從過飽和溶液中結(jié)晶須首先形成核心——成核。?

均相成核——反應(yīng)產(chǎn)物在均勻相內(nèi)成核。?

異相成核——以溶液中的夾雜物顆?；蚱渌滔啾砻妫ㄈ缛萜鞯谋砻娴龋?

結(jié)晶的核心。

當(dāng)溶液的過飽和率小時(shí)，以異相成核為主； ?

隨著過飽和率增加，均相成核增加，逐漸變?yōu)橐跃喑珊藶橹鳌?/p>

二、均相成核

三、異相成核

溶質(zhì)結(jié)晶時(shí)，也可將溶液中的夾雜物或其它固相表面為基底形成核心，此時(shí)?

結(jié)晶過程所需的表面能遠(yuǎn)比自動(dòng)成核小。→ 即使過飽和率較小也能形核、結(jié)晶。異相成核的難易程度主要取決于下列因素： ?

→ 夾雜物粒度的大小

→ 基底晶格與結(jié)晶物晶格的相容性

兩者晶體組成、結(jié)構(gòu)越相近，異相成核越容易。

→ 加入結(jié)晶物晶體作為成核的基底是最理想的。

如氧化鋁生產(chǎn)中分解拜耳法溶液制備Al(OH)3。

12.2 晶粒的長大

溶質(zhì)分子（或離子）的結(jié)晶過程：

?

1)通過對(duì)流、擴(kuò)散到達(dá)晶體表面； 2)在晶體表面吸附；

3)吸附分子或離子在表面遷移； 4)結(jié)合進(jìn)入晶格，晶粒長大。

結(jié)晶生長的速度決定于其中最慢的步驟。?

步驟1)最慢——傳質(zhì)控制； 步驟2)或3)、4)最慢——界面生長控制。

當(dāng)粒度小于~5μm時(shí)，攪拌過程中溶液與晶體表面的相對(duì)速度很小 → 長?

大速度往往與攪拌速度幾乎無關(guān)。

擴(kuò)散控制時(shí)，影響結(jié)晶速度的主要因素 ?

→ 絕對(duì)過飽和度，即過飽和濃度S與飽和濃度S0之差 → 擴(kuò)散系數(shù)D → 結(jié)晶溫度T

這些參數(shù)增加時(shí)，結(jié)晶速度隨之增加。界面生長控制的主要影響因素 ?

→ 結(jié)晶溫度：溫度升高，生長速度增加；

→ 相對(duì)過飽和度γ(=S/S0)： γ增加，生長速度增加。

當(dāng)最慢過程為表面吸附時(shí)，長大速度∝ γ；

當(dāng)界面螺旋生長過程最慢時(shí)，長大速度∝ γ2。

12.3 結(jié)晶過程的綜合速率

?假設(shè)

→ 過飽溶液中共含有待結(jié)晶溶質(zhì)質(zhì)量為m0； → 經(jīng) t 時(shí)刻后有分?jǐn)?shù) R 轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵?/p>

→ 晶體粒子的生長為各向同性，即生成的晶體呈球形。

?在dt 時(shí)間內(nèi)形成晶核數(shù)Nt 與溶液中尚存的溶質(zhì)(1-R)m0 以及形成新相的速率 I 成正比：

?在dt時(shí)間內(nèi)形成的晶體的質(zhì)量為：

mcry —— 單個(gè)晶粒的質(zhì)量。?

方程在推導(dǎo)時(shí)認(rèn)為I 和v 為常數(shù)； ?Avrami

?隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行，溶液的過飽和度不斷下降，成核及晶體生長的推動(dòng)力都在

下降 → I 和v 不為常數(shù)： R = 1-exp(-ktn)(式2-17)k——與新相成核速率及晶體生長速度有關(guān)的系數(shù)； n— Avrami指數(shù)。?由式

12-16或12-17得出R-t 關(guān)系的S 形曲線（圖12-2）。→ 初期(誘導(dǎo)期)：可供生長的界面較小，轉(zhuǎn)化速率很低。

→ 中期(快速增長期)：一方面原有晶核已獲得不同程度的長大；另一方面又不斷有新的晶核生成。界面面積顯著增大，使結(jié)晶速率出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。

→ 后期(減慢期)：可供用以構(gòu)筑晶體的溶質(zhì)已消耗殆盡，速度逐漸減慢而趨于0。

12.4 影響產(chǎn)物化學(xué)組成、粒度及形貌的因素

一、產(chǎn)物化學(xué)組成的影響因素

第二篇：實(shí)驗(yàn)二浸出過程動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

鋅焙砂浸出過程動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

鋅焙砂浸出就是使ZnO盡量溶解，并希望其它組分不溶解或溶解后又再沉淀進(jìn)入渣中，達(dá)到鋅與這些雜質(zhì)組分有效分離的目的。

本實(shí)驗(yàn)通過鋅焙砂的浸出，了解鋅焙砂的粒度、浸出溫度、浸出時(shí)間、酸度對(duì)浸出率的影響，繪制浸出率-時(shí)間（η-t）關(guān)系曲線圖，根據(jù)數(shù)據(jù)判斷該浸出過程屬于哪個(gè)速度控制階段控制，加深對(duì)浸出過程動(dòng)力學(xué)理論知識(shí)的理解，同時(shí)熟悉分析鋅的基本方法。

二實(shí)驗(yàn)原理

氧化物料的浸出反應(yīng)，屬于液-固兩相反應(yīng)，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)采用硫酸溶液浸出鋅，化學(xué)反應(yīng)式為：

MeO+H2SO4=MeSO4＋H2O 對(duì)于液固反應(yīng)體系,一般分五個(gè)步驟進(jìn)行,即擴(kuò)散-吸附-化學(xué)反應(yīng)-解吸-擴(kuò)散.在這五個(gè)步驟中最慢的那個(gè)環(huán)節(jié)就是決定反應(yīng)速度快慢的關(guān)鍵,我們稱之為控制性步驟.本實(shí)驗(yàn)中,主要是化學(xué)反應(yīng)與擴(kuò)散.影響浸出速度的因素有:浸出液溫度、顆粒大小、攪拌、溶劑濃度等 在一定范圍，適當(dāng)提高反應(yīng)體系溫度、減小顆粒尺寸、加強(qiáng)攪拌、提高溶劑濃度可以起到提高反應(yīng)速度的效果。

鋅焙砂的浸出是顆粒體積不斷縮小的過程，根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)可以得出該“縮核模型”的速度表達(dá)式為：

1-(1-α)1/3=(1/3)KS0τ

α-浸出率；

τ-反應(yīng)時(shí)間；

K-單位面積的浸出速度；

S0-顆粒起始面積。

通過分析化驗(yàn)得出鋅的浸出率，代入上述公式，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否使等式兩邊相等。如果符合，證明鋅焙砂的浸出在該條件下屬于化學(xué)反應(yīng)控制。

三 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑 ① 儀器等

變頻電動(dòng)攪拌器、滴定臺(tái)、滴定管、移液管、洗耳球、錐型瓶、電爐、坩堝鉗、玻璃漏斗、濾紙、吹氣瓶 ②試劑藥品

1.硫酸 2.鋅焙砂 3.醋酸 4.醋酸鈉 5.乙二胺四乙酸二鈉

6.鋅標(biāo)準(zhǔn)液（1mg/ml）7.氨水8.乙醇 9.二甲酚橙 1.0甲基橙 11.KF 12 H2O2 13維生素C 14硫脲 15鹽酸 16氯化銨

四 實(shí)驗(yàn)步驟 用電子天平準(zhǔn)確稱取某一粒度范圍的鋅焙砂4.85g,放入溫度恒定（室溫~80℃）、盛有400ml濃度為100g/L的硫酸溶液的燒杯中； 開動(dòng)電動(dòng)攪拌器，控制轉(zhuǎn)速在200-350r/min,使之勻速攪拌;3 每隔一段時(shí)間（5-10min）,用移液管準(zhǔn)確取樣2-4ml,分析溶液中鋅的含量； 4 待實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到所需時(shí)間或氧化鋅溶解完畢，既停止實(shí)驗(yàn)，關(guān)閉所有設(shè)備電源； 5 將所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，作出浸出率與時(shí)間的關(guān)系曲線，并據(jù)此判斷該條件下浸出的控制性步驟。清理實(shí)驗(yàn)室，并獲得指導(dǎo)人員許可后方可離開。

鋅的分析方法

鋅的分析步驟： 1試劑的配制

醋酸-醋酸鈉緩沖液（PH=5.5-6）

結(jié)晶NaAc 200g+HAc 9ml+水，配制成1000ml；

乙二胺四乙酸二鈉溶液（0.0154M）帶結(jié)晶水的乙二胺四乙酸二鈉0.0154mol加水溶解并定容成1000ml；

鋅標(biāo)準(zhǔn)液（2mg/ml）準(zhǔn)確稱取高純鋅（99.99%）2g,倒入容量瓶中，緩慢加入鹽酸使之溶解，定容為1000ml；

二甲酚橙指示劑(0.5%)0.5g二甲酚橙指示劑溶解在乙醇與水（按70份乙醇與30份水配比）中定容為100ml；

甲基橙指示劑（0.1%）0.1g甲基橙用去離子水溶解配制成100ml;氨水（V/V）

1:1 鹽酸（V/V）

1:1 KF溶液

25%

100ml水溶解KF25g； 維生素C溶液

100g/L。2分析步驟

吸取浸出液2-3ml于250ml錐型瓶中，加水稀釋至100ml,加氨水10ml搖勻,緩慢加入H2O2 4ml，加熱微沸，趁熱過濾，濾紙用水洗滌后棄之，濾液加入1g氯化銨后趕氨除H2O2，必須趕氨到溶液無氨味，體積大約控制30~40ml，加熱過程必須不斷搖動(dòng)錐型瓶。稍冷，加入KF溶液2ml，搖勻，加入甲基橙2滴,若指示顏色為黃色，用鹽酸調(diào)節(jié)至剛好變紅為止，然后用氨水滴至剛變?yōu)辄S色，并過量一滴，加入飽和的硫脲5ml，維生素C溶液5ml，HAc-NaAc緩沖液20ml,二甲酚橙溶液2~3滴，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)液滴定至溶液由紫色變?yōu)榱咙S色為終點(diǎn)。

計(jì)算溶液中鋅的含量m(g/L)：

m=V*T/G 式中；

V-消耗乙二胺四乙酸二鈉溶液的體積，ml；

T-乙二胺四乙酸二鈉滴定液對(duì)鋅的滴定度，mg/ml；

G-所取測(cè)試溶液的體積，ml。

第三篇：冶金工程--冶金過程強(qiáng)化論文

冶金過程強(qiáng)化論文

學(xué)院：冶金科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：冶金工程 姓名： 學(xué)號(hào)：

銅冶煉及過程強(qiáng)化

（中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院

內(nèi)容摘要:目前國內(nèi)的銅冶煉技術(shù)有了很大的提高，廠房的建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備也逐漸走向機(jī)械化、自動(dòng)化、大型化，在銅锍熔煉、冰銅吹煉、火法精煉、電解以及含硫煙氣的回收制酸等生產(chǎn)工藝方面都有了很大的提高，再加上引進(jìn)國外的設(shè)備使得我國目前銅的產(chǎn)量和生產(chǎn)技術(shù)都處于世界前列。國內(nèi)現(xiàn)在主要還是以火法煉銅為主，濕法近幾年也有了很大的進(jìn)步。相比起國外我國的銅產(chǎn)業(yè)還有許多要改進(jìn)和完善的地方，如各個(gè)流程的過程的強(qiáng)化以及廢物、低品位資源的利用，雖然有差距但是我相信我國的銅業(yè)將來會(huì)有很好的發(fā)展前景走向世界頂尖行列。

關(guān)鍵詞：銅

銅冶煉

銅冶煉過程強(qiáng)化

一、銅礦的選取及精礦的制備

世界上存在的銅礦石主要分為硫化銅礦和氧化銅礦二種，礦石中銅的品味都比較低，需要經(jīng)過處理。一般礦石從礦山采出要經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎成大小不一的的礦石，首先經(jīng)過重力選礦分出較小的礦石，把小的礦石經(jīng)過浮選工藝選出，再經(jīng)過洗滌過濾得到濕的精礦，然后把濕礦經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯干燥即可得到顆粒較小銅品位較高的精礦了。若硫化銅礦，回收率可達(dá)90%以上；若氧化銅礦，回收率一般只有60%~70%左右。

二、銅的造锍熔煉

把得到的銅精礦和石英以及燃料一起加入煉銅的爐子中，現(xiàn)在大多數(shù)為閃速爐或奧斯邁特爐，燃料用來補(bǔ)充爐內(nèi)的熱量一般硫化礦的反應(yīng)產(chǎn)生的熱量足夠了，此時(shí)礦料會(huì)在高溫下熔化散落在已經(jīng)融化的礦料上，爐底會(huì)有鼓風(fēng)裝置，風(fēng)從風(fēng)帽強(qiáng)力吹入熔融的礦料中，新礦被卷入熔體中形成氣—固—液三相完成一系列反應(yīng)，主要目的是使礦中的鐵氧化并與熔劑二氧化硅造渣除去，這一過程會(huì)除去脈石并生產(chǎn)出銅锍，國內(nèi)稱作冰銅，即（Cu2SFeS），在爐內(nèi)銅锍層密度大在下而渣層密度小在上，銅锍從相應(yīng)的口倒出。

CuFeS2?Cu2S?2FeS?SCu2O?FeS?CuS?FeO2FeS?3O2?SiO2?2FeO*SiO2?SO22FeO?SiO2?2FeO*SiO2

三、銅锍的吹煉

吹煉分為兩個(gè)過程：一個(gè)是造渣期，另一個(gè)是造銅期。

（1）造渣期：把上一階段的銅锍轉(zhuǎn)入吹煉爐中，將一定壓力的空氣吹入液態(tài)銅锍中，使硫化亞鐵被氧化成氧化亞鐵再與二氧化硅形成渣除去，過程會(huì)放出大量熱。

2FeS?3O2?2FeO?2SO2FeO?SiO2?FeO*SiO2(造渣)

（2）造銅期：硫化亞銅被氧氣氧化成氧化亞銅并再與硫化亞銅反應(yīng)生成金屬粗銅，錘煉溫度為1200~1250度，可以靠硫化物氧化反應(yīng)放的熱來維持體系的溫度。

2Cu2S?3O2?2Cu2O?2SO2Cu2S?2Cu2O?6Cu(粗銅)?SO2

四、粗銅的火法精煉

粗銅是銅锍在轉(zhuǎn)爐吹煉后再鑄造成型的產(chǎn)品，含銅約為98.5%，其外表粗糙且含有氣孔，由此得名，也叫做泡銅。首先粗銅要經(jīng)過鼓風(fēng)氧化和重油還原。多數(shù)的雜質(zhì)和氧的親和力大于銅，且雜質(zhì)氧化物在銅中的溶解度比較小，關(guān)鍵要控制氧化亞銅的濃度達(dá)到飽和，雜質(zhì)金屬的濃度就越小。還原過程是用重油、天然氣、液化石油氣、木炭粉等作還原劑吹入銅液中使氧化亞銅還原。銅還原過程含氧量控制在0.03%~0.05%過還原會(huì)使液態(tài)銅吸收的氫氣劇烈增加，造成二次充氣。

五、電解精煉銅

從煉銅的一系列步驟得到的銅還含有0.5%~1.5%的雜質(zhì)，導(dǎo)電性能不好不滿足要求，需經(jīng)過電解精煉除去。

（1）主要原料：粗銅、精銅片、電解液。（2）主要設(shè)備：電解槽

（3）反應(yīng)原理：含雜質(zhì)的粗銅作陽極，用純銅薄片做陰極，以硫酸銅做電解液，在通直流電。

陽極：Cu?2e?Cu陰極：Cu2?2?

?2e?Cu

因此陽極溶解，陰極銅片越來越厚，純度可達(dá)99.99%。金、銀等貴金屬不發(fā)生放電反應(yīng)因而進(jìn)入電解液后再形成陽極泥堆在電解槽底部，再把陽極泥處理可得到貴金屬，整個(gè)過程的電解液需循環(huán)處理，為了能去除電解液中的陽極泥并保持電解液的溫度和濃度。陰極上只有比銅電位更正的金屬才能優(yōu)先析出，而陰極上的過電位使氫的電位比銅負(fù)要后析出，所以陰極上基本是銅析出。

銅電解流程

六、銅產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，特別是電子、通信以及電氣等行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的需求量也越來越大，特別是銅從1995年的195萬噸增加到2012年的450萬噸，超過美國等國家成為世界第一銅消費(fèi)國。雖然我國銅的生產(chǎn)量與消費(fèi)量均居世界前列，但礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)要求，需要大量進(jìn)口原料。目前世界上生產(chǎn)銅精礦的國家有50多個(gè)，但銅礦山生產(chǎn)銅能力超過10萬噸的不超過20個(gè)，近十余年來世界銅礦的不斷發(fā)現(xiàn)，為銅的冶煉提供了更多的原料，但世界的銅礦需要量還是處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

七、銅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景

銅冶煉生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是：（1）工藝流程長設(shè)備多（2）過程腐蝕強(qiáng)，影響設(shè)備壽命（3）三廢的排放量大污染較嚴(yán)重。

銅冶煉是一個(gè)氧化和還原的過程，會(huì)直接間接接觸腐蝕的液體或高溫的烘烤，為延長壽命可以選用耐腐蝕耐高溫的設(shè)備材料，做好設(shè)備的維護(hù)與檢修，采取防腐措施。生產(chǎn)中的二氧化硫進(jìn)入煙氣要提高煙塵的回收率增加硫酸的產(chǎn)量，并且減少污染氣體的排。對(duì)于廢渣盡量減少渣含銅，剩下的可以用作鑄石、水泥等建筑材料，也可填充礦坑，總之要提高飛舞的利用率。廢水中也含有許多貴金屬離子，應(yīng)該提高回收技術(shù)處理回收貴金屬使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，減少損失。企業(yè)的管理制度要完善合理，無論哪個(gè)方面都要做好，這樣銅的發(fā)展才能快速。

八、銅冶煉的過程強(qiáng)化

在選礦時(shí)可以把礦石磨得更細(xì)點(diǎn)，提高浮選技術(shù)得到品味更高的銅精礦，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的構(gòu)造和耐火材料，使過程更機(jī)械化、自動(dòng)化，熔煉過程和吹煉過程要采取更有效細(xì)微的改變，提高各步驟的速率，工程設(shè)計(jì)要盡量降低投資，增加熱量和廢物的利用。

【參考文獻(xiàn)】：

1、張訓(xùn)鵬，《冶金工程概論》，中南大學(xué)出版社，2009年3月。

2、彭容秋，《銅冶金》，中南大學(xué)出版社，2004年12月1日。

第四篇：動(dòng)力學(xué)論文

《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》小論文

利用對(duì)稱性求解動(dòng)力問題

組員姓名：

專業(yè)班級(jí):

土木班

指導(dǎo)老師：

完成時(shí)間：2014年X月

《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》小論文

——?jiǎng)恿τ?jì)算中對(duì)稱性的運(yùn)用問題

一、摘要

用柔度法計(jì)算對(duì)稱結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和周期時(shí)，選取半結(jié)構(gòu)可以簡化計(jì)算。學(xué)習(xí)之初，對(duì)如何建立等效的半結(jié)構(gòu)模型存在一些疑問，通過老師的講解以及自己的摸索，逐漸形成了一個(gè)比較清晰的概念，這篇小論文將就這一問題和如何選取對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)小結(jié)。

二、對(duì)稱法理論分析簡介

1.利用對(duì)稱性求解多自由度體系的自振頻率及其相應(yīng)的主振型

（a）

結(jié)構(gòu)對(duì)稱，質(zhì)量分布也對(duì)稱。該類結(jié)構(gòu)不僅可以利用對(duì)稱性求自振頻率和主振型；而且應(yīng)充分的利用對(duì)稱性進(jìn)行簡化計(jì)算。

圖（1）

圖1為一對(duì)稱結(jié)構(gòu)，質(zhì)量分布也對(duì)稱，其自由振動(dòng)的微分方程為

yi=-j=14mjyjδij

（i=1,2,3,4）

（a）

由于對(duì)稱性，有：

m1=m4，m2=m3

δ11=δ44，δ22=δ33，δ13=δ42，δ21=δ34

根據(jù)位移互等定理，有δij=δji（i不等于j）。將式（a）的第一式和第四式相加，第二式和第三式相加，分別得：

y1’=-m1y1’δ11‘-m2y2’δ12’

（b）

y2’=-m1y1’δ21‘-m2y2’δ22‘

（b）

式中：

y1’=y1+y4，y2’=y2+y3

δ11，=δ11+δ14，δ22，=δ22+δ23

δ12，=δ21，=δ12+δ13=δ21+δ24

再將式（a）的第一式減去第四式，第二式減去第三式，分別可得：

y1‘’=-m1y1‘’δ11‘’-m2y2‘’δ12‘’

（c）

y2‘’=-m1y1‘’δ21‘’-m2y2‘’δ22‘’

（c）

式中：

y1‘’=y1-y4，y2‘’=y2-y3

δ11‘’=δ11-δ14，δ22‘’=δ22-δ23，δ12‘’=δ21‘’=δ12-δ13=δ21-δ24

至此，把一組四元二階方程式（a)簡化為兩組二元二階微分方程式（b)和(c)，也就是說，求四個(gè)自由度體系的頻率和主振型簡化成求兩個(gè)自由度體系的頻率和主振型。

利用對(duì)稱性計(jì)算頻率和主振型時(shí)，通?？扇“脒吔Y(jié)構(gòu)計(jì)算。圖1所示體系，其主振型不外乎圖2，3和4，5所示的四種形式。圖2，3為對(duì)稱振型，圖4，5為對(duì)稱振型。它們分別可取圖6和7所示的半邊結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算.下面給一算例：

例：求圖示結(jié)構(gòu)的自振頻率及相應(yīng)的主振型，EI為常數(shù)

圖一

圖二

對(duì)稱結(jié)構(gòu)，計(jì)算正對(duì)稱振型時(shí)，B截面既不能轉(zhuǎn)動(dòng)，又不能移動(dòng)，如圖二，可取半邊結(jié)構(gòu)如下圖三

圖三

圖四

計(jì)算反對(duì)稱振型時(shí)，振型如圖五，B截面只能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能移動(dòng)，可取半邊結(jié)構(gòu)如圖六

圖六

圖五

圖七

兩種振型見圖二和圖五，由計(jì)算結(jié)果可知，該結(jié)構(gòu)反對(duì)稱主振型為第一主振型，其對(duì)應(yīng)頻率為第一主頻率。

因此不管是靜定結(jié)構(gòu)還是超靜定結(jié)構(gòu)，是計(jì)算靜態(tài)問題還是動(dòng)態(tài)問題，對(duì)稱結(jié)構(gòu)在計(jì)算時(shí)通?？梢院喕覀儜?yīng)充分利用對(duì)稱性，使求解得以簡化，以加快解題速度，達(dá)到更好的效果。

但對(duì)稱法中還有很多值得商榷的小問題，以例題的形式開始討論：

三、建立等效半結(jié)構(gòu)模型

1、自由振動(dòng)時(shí)半結(jié)構(gòu)的選取

例1

試求圖示剛架的自振頻率。

L

EI

EI

EI

L

m

m

解：（1）結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可取半結(jié)構(gòu)。計(jì)算簡圖如下：

根據(jù)柔度系數(shù)的定義，在質(zhì)量m處作用單位力，畫出結(jié)構(gòu)的彎矩圖，圖乘即得到柔度系數(shù)。

EIE

EI

EI

L

L/2

半結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

彎矩圖

需注意，由于取了半結(jié)構(gòu)，在計(jì)算自振頻率時(shí)，質(zhì)量應(yīng)由原來的2m變?yōu)閙進(jìn)行計(jì)算。

（2）求整個(gè)結(jié)構(gòu)的柔度系數(shù)，計(jì)算簡圖如下：

計(jì)算簡圖

彎矩圖

繪彎矩圖時(shí)，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。但最終對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖乘。

注意，此題實(shí)際上并沒有取半結(jié)構(gòu)，因此計(jì)算頻率時(shí)質(zhì)量仍為2m，雖然柔度系數(shù)為取半結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)的二倍，但與質(zhì)量相乘可以約分，所得結(jié)果與取半結(jié)構(gòu)計(jì)算是一樣的。

（3）結(jié)論：

①

計(jì)算對(duì)稱結(jié)構(gòu)的自振頻率時(shí)，如果取半結(jié)構(gòu)，則質(zhì)量應(yīng)為原來的二分之一；對(duì)于半結(jié)構(gòu)求柔度系數(shù)，應(yīng)按柔度系數(shù)的定義在結(jié)構(gòu)上施加單位力，繪出半結(jié)構(gòu)的彎矩圖并圖乘，即所有的計(jì)算都是基于半結(jié)構(gòu)的；

②

若僅僅對(duì)于繪彎矩圖階段取半結(jié)構(gòu)，則單位力應(yīng)變?yōu)樵瓉淼亩种唬蟪稣麄€(gè)結(jié)構(gòu)的彎矩圖并圖乘，即計(jì)算是基于整個(gè)結(jié)構(gòu)的，因此最后求頻率時(shí)質(zhì)量不變，實(shí)際上對(duì)于整個(gè)題目而言并沒有取半結(jié)構(gòu)；

2、受迫振動(dòng)時(shí)半結(jié)構(gòu)的選取

例2

圖示結(jié)構(gòu)在柱頂有電動(dòng)機(jī)，試求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的最大水平位移和柱端彎矩的幅值。已知電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量集中于柱頂，W=20kN，電動(dòng)機(jī)水平離心力的幅值，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，柱的線剛度。

h=6m

W

I=∞

解：（1）此題結(jié)構(gòu)對(duì)稱，仍可取半結(jié)構(gòu)計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)形式（水平振動(dòng)），其半結(jié)構(gòu)的選取以及彎矩圖如下所示。

半結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

彎矩圖

圖乘，得：

注意，由于取了半結(jié)構(gòu)，質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话耄ǎ饬Ψ狄矐?yīng)取原來的二分之一，即。

（2）求整個(gè)結(jié)構(gòu)的柔度系數(shù)，僅在繪彎矩圖時(shí)取半結(jié)構(gòu)。則與例1相同，求柔度系數(shù)時(shí)施加在半結(jié)構(gòu)的單位力變?yōu)?，但結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與施加在結(jié)構(gòu)上的外力大小不變。計(jì)算過程如下。

彎矩圖

圖乘得：

注意，解法二實(shí)際上仍是基于整個(gè)結(jié)構(gòu)的，僅僅在繪彎矩圖時(shí)應(yīng)用了對(duì)稱性，因此質(zhì)量與外力均不變。

（3）結(jié)論：

受迫振動(dòng)時(shí)，有外力作用于對(duì)稱結(jié)構(gòu)上，如果選取半結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，則不僅質(zhì)量變?yōu)樵瓉硪话?，外力幅值也?yīng)變?yōu)樵瓉淼亩种?。但外力的頻率不變。

四、總結(jié)

如何選取半結(jié)構(gòu)（如什么時(shí)候該用滑動(dòng)支座和鉸支座），選取半結(jié)構(gòu)之后各物理量應(yīng)如何做出相應(yīng)變化（如，求柔度系數(shù)時(shí)單位力是否變?yōu)樵瓉硪话?，外力幅值是否變化等），以及如何避免?jì)算結(jié)果與正確值相差二倍。對(duì)此，我們組經(jīng)過討論以及在做題的過程中也思考了很多。其實(shí)，現(xiàn)在看來，這個(gè)問題就變得很簡單了，只要明白，如果一開始就利用對(duì)稱性取了半結(jié)構(gòu)，那么后面的求解都是基于半結(jié)構(gòu)的；而如果僅僅在求柔度系數(shù)繪彎矩圖時(shí)取半結(jié)構(gòu)，那么計(jì)算還是基于整個(gè)結(jié)構(gòu)的，這樣就能明白到底哪些量應(yīng)變?yōu)樵瓉淼囊话?，哪些不用變了。最后感謝龍老師對(duì)我們的諄諄教誨，讓我們對(duì)結(jié)構(gòu)有了更深的了解。

第五篇：服裝動(dòng)力學(xué)作業(yè)

服裝動(dòng)力學(xué)作業(yè)之

市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告

——Z服裝設(shè)計(jì)與營銷一班

談天豪 Z09400127 關(guān)于Zara的零售店調(diào)查報(bào)告

1.Zara的商店類型

Zara零售店屬于GDA PLAZA商場(chǎng)之間的一家店中店，符合中國式零售店的特色，都是在綜合性百貨商店GDA PLAZA商場(chǎng)中開啟的一家服裝零售店。它既是服裝品牌，也是專營ZARA品牌服裝的連鎖零售品牌.盡管ZARA品牌的專賣店只占Inditex公司所有分店數(shù)的三分之一，但是其銷售額卻占總銷售額的70％左右。

2.該商店的目標(biāo)消費(fèi)人群

地理因素分析（Geographic）：Zara 零售店位于杭州市區(qū)的最中心武林廣場(chǎng)商業(yè)區(qū)，在銀泰與百大的對(duì)面，在天橋下來的對(duì)口，位于轉(zhuǎn)角；杭州市是浙江的省會(huì)城市；尤其是市區(qū)，人口密集，人流量非常大,據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)顯示，客流量在10萬以上每天；杭州氣候溫和，雨天較少，平時(shí)適宜逛街；并且與H&M正對(duì)。隨著H&M登陸杭州后日益受到關(guān)注。Zara的客流量也同時(shí)劇增。它在杭州市場(chǎng)的地位日益增長。

人口統(tǒng)計(jì)因素（Demographic）: 消費(fèi)群在18-24的青少年到35到49的中年人之間；性別大多為女性消費(fèi)者，男性消費(fèi)者也有；面向世界各國的消費(fèi)群，所有喜歡休閑風(fēng)格的人群；收入在月收入RMB1000-10000；職業(yè)大多為上班族，學(xué)生，白領(lǐng)；受到過高等教育；不分國籍；不分人種。

心理因素（Psychographic）:屬于社會(huì)的中高階級(jí)人群；生活方式屬于休閑類為主，平時(shí)活動(dòng)較多，運(yùn)動(dòng)較多，不是很正式；喜愛西班牙風(fēng)格以及喜愛運(yùn)動(dòng)休閑生活方式的人群為主，心理年齡年輕。

消費(fèi)行為因素(Behavioral):在非正式場(chǎng)合所穿的較休閑運(yùn)動(dòng)服裝；可以穿著多次，使用頻率高且久，可以擁有較長時(shí)間段；使用破壞狀況較輕微者；對(duì)品牌擁有一定的忠誠度，ZARA直屬于大賣場(chǎng)，該大賣場(chǎng)擁有品牌專有性；較多年輕女性成為了ZARA這個(gè)品牌忠誠的追捧者。3.ZARA零售店的結(jié)構(gòu)

門口有條形碼檢驗(yàn)門，有效的熱鬧環(huán)境下的偷竊以及顧客不小心帶出門的服裝，并且擁有一個(gè)穿西裝的門衛(wèi)，負(fù)責(zé)管理顧客不帶易弄臟類食物入內(nèi)以及大致的導(dǎo)購； 進(jìn)門時(shí)女裝，大廳中間有49，139的標(biāo)牌，下面擺放此種價(jià)格的內(nèi)衣和襯衣； 左邊有精品的女裝，還有TRF和DENIE風(fēng)格類服裝； 右邊為試衣間和毛衣群；

走過標(biāo)有MEN的墻壁，里面是男裝

最接近男女裝邊界的小桌子上掛了一兩頂帽子，還擺放了內(nèi)褲；

四周靠墻掛著一幅，桌子上放著線衫，襯衫寡欲大廳中央的桌子邊上呈“S”形狀的衣架上，也有部分外套掛在那里；

角落里百分那個(gè)的是部分帽子和皮帶累飾品；

靠近最里面的墻壁上有柜臺(tái)上面擺放了鞋子，鞋柜下懸掛了褲子。另外，中間的珠子上都貼有全身鏡。

各種衣服、褲子、帽子、內(nèi)褲、穿插在一起，已有重復(fù)的款式不同的擺放。

4.ZARA的營銷策略

時(shí)尚程度（Fashion Cycle Emphasis）:ZARA是西班牙的品牌，屬于時(shí)尚循環(huán)(Fashion Cycle)的累積階段(Culmination Stages)中加速階段(Acceleration)至廣泛接受的階段(Acceptance)之間

質(zhì)量水平（Quality）: ZARA生產(chǎn)基地設(shè)在西班牙，只有最基本款式的20服裝在亞洲等低成本地區(qū)生產(chǎn)。ZARA自己設(shè)立了20個(gè)高度自動(dòng)化的染色、剪裁中心，而把人力密集型的工作外包給周邊500家小工廠甚至家庭作坊，而把這20個(gè)染色、裁剪中心與周邊小工廠連接起來的物流系統(tǒng)堪稱一絕。在西班牙方圓200英里的生產(chǎn)基地，集中了 20家布料剪裁和印染中心，500家代工的終端廠。ZARA把這200英里的地下都挖空，架設(shè)地下傳送帶網(wǎng)絡(luò)。每天根據(jù)新訂單，把最時(shí)興的布料準(zhǔn)時(shí)送達(dá)終端廠，保證了總體上的前導(dǎo)時(shí)間要求。在質(zhì)量上面是很多服裝公司無法匹敵的。價(jià)格檔次（Price Range）：Better And Moderate MENS 外套按做工和款式、原材料有569至1399不等 毛線外套衫569 襯衫399 襯里的內(nèi)衣299 帽子內(nèi)褲139 鞋子399-699不等 WOMENS 內(nèi)衣 49 129 外套 359 599 襯衫 299 TRF DENNIE 比較時(shí)尚 價(jià)格在499-999不等

產(chǎn)品的花色，品種的廣度和深度（Depth&Breadth）: McFashion 快速平價(jià) 大量 廣而淺

“多款式、小批量”，ZARA每年都要推出12000多種服裝產(chǎn)品。種類非常廣，但是并不深，而且每種服裝產(chǎn)品的數(shù)量都很少，ZARA實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)規(guī)模的突破，款多量少，成為當(dāng)紅的商業(yè)模式。ZARA以其靈敏供應(yīng)鏈，創(chuàng)造了長尾市場(chǎng)的新樣板。品牌策略（Band Policies）：

ZARA是西班牙Inditex集團(tuán)旗下的一個(gè)子公司，它既是服裝品牌，也是專營ZARA品牌服裝的連鎖零售品牌。在QC方面做得很好，ZARA的靈敏供應(yīng)鏈系統(tǒng)，大大提高了ZARA的前導(dǎo)時(shí)間。前導(dǎo)時(shí)間是從設(shè)計(jì)到把成衣擺在柜臺(tái)上出售的時(shí)間。中國服裝業(yè)一般為6～9個(gè)月，國際名牌一般可到120天，而ZARA最厲害時(shí)最短只有7天，一般為12天。這是具有決定意義的12天。它的營銷策略有顧客導(dǎo)向；垂直一體化；高效的組織管理；強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)的速度和靈活性；不做廣告不打折等。專有性（Exclusivity）：杭州只有國大和利星擁有ZARA品牌的零售店，對(duì)于杭州的國大和利星來說，擁有較強(qiáng)的品牌專有性

ZARA的經(jīng)營策略

營業(yè)時(shí)間：上午十點(diǎn)到晚上十點(diǎn)，節(jié)假日不休

商品包裝： ZARA的服裝都是采用只帶有”ZARA”字樣的黑色硬質(zhì)紙袋包裝，有利于顧客的攜帶且牢靠實(shí)用。

消費(fèi)幫助： 一般情況下，由顧客自由的挑選服裝，如果詢問門口和收銀臺(tái)的柜臺(tái)工作人員，他們提供導(dǎo)購服務(wù)和推薦。在更衣室出也有工作人員負(fù)責(zé)改衣修衣。大廳內(nèi)有少數(shù)工作人員負(fù)責(zé)折疊好顧客弄亂的衣服。

試衣間： 入口處有工作人員和桌子，桌子上擺放試穿后的衣服，工作人員負(fù)責(zé)折疊后返送柜臺(tái)。邊上有一兩個(gè)小座位?？梢陨宰餍菹⒌却?。試衣間內(nèi)有光線明亮的黃色熾燈，試衣間為2-5平方米的小房間，純黑色的墻壁隔墻，墻上有較大的全身鏡，墻壁上有掛鉤可以擺放換下的衣物，有拖鞋可以穿出試衣間外。

洗手間： 與整個(gè)樓層共用公共衛(wèi)生間，內(nèi)無獨(dú)立衛(wèi)生間

價(jià)格吊牌：上標(biāo)有尺碼：比如，大寫黑體字36 USA4 MEX6 UX8，標(biāo)有各地區(qū)的不同尺碼標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品編號(hào):ART 0754/028/712;條形碼;標(biāo)價(jià)；一般為一張吊牌，黑色印有”ZARA COLLECTION”字樣，另附小包紐扣，也有兩張吊牌的一黑一白也都印有簡單的”ZARA COLLECTION”字樣

商品陳列：門口的櫥柜里最醒目位置擺放了人臺(tái)模特，擺放了最新款式的服裝和標(biāo)價(jià)。在內(nèi)部大廳也都有此款服裝或者產(chǎn)品，大廳中較為引人注目的落地式的呈”S”形的衣架，上端立有吸引顧客的價(jià)格牌，標(biāo)有”49”,”129”等字樣，價(jià)格便宜的衣物，突出了ZARA價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。不同顏色不同款式不同類型的服裝被分類懸掛在不同的貨架之后總，突出了服裝的色彩和造型，在布置上有穿插，在購買一樣產(chǎn)品式可以同時(shí)挑選不同類型的不同產(chǎn)品，提高單位顧客的購買數(shù)量。并且同種物品也重復(fù)出現(xiàn)在顧客眼中，提高單位物品的出售率。給顧客一種逛街的快速購物感覺。提高購物的效率。

店堂氛圍：ZARA屬于店中店類型，但是在門口第一家店，占據(jù)了最好的地理位置。門口的ZARA門面雖然低調(diào)，但顯示出高雅富有野性的氣息。門口造有臺(tái)階，很有氣魄。店內(nèi)裝潢以黑色為主色調(diào)，為暗色系的裝修風(fēng)格，配上亮黃色的燈光。裝修簡潔富有個(gè)性。大堂內(nèi)的音樂史西班牙略帶野性的輕快型音樂。給人振奮、充滿活力的購物感覺。

促銷：低價(jià)的內(nèi)衣 :標(biāo)有49.129字樣的柜臺(tái)，在S型的衣架上面，坐落于大廳中央，很吸引人的注目，給人第一感覺廉價(jià)打折：當(dāng)整個(gè)大廈打折時(shí)段，ZARA也會(huì)參與整個(gè)活動(dòng)當(dāng)中，即時(shí)，購物場(chǎng)面十分浩大。

改進(jìn)意見：當(dāng)H&M與ZARA門對(duì)門的進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，必須擁有更光更快速的反應(yīng)（QC）。H&M一向以快速廉價(jià)大量為競(jìng)爭(zhēng)的模式。在快速反應(yīng)上面，如果ZARA沒有跟上時(shí)，不夠迅速，那么這場(chǎng)競(jìng)賽的輸贏顯然就會(huì)分出結(jié)果，這結(jié)果必定讓ZARA失望。

必須更加的廉價(jià)，或者提高自身的檔次，我認(rèn)為后者比較可取。與H&M比較價(jià)格不是明智之舉，只能消耗大量的利潤換取更多不必要的損失。然而另辟蹊徑，提高檔次，不與H&M正面交鋒，是一個(gè)可行的明智之舉。

改善購物的環(huán)境，提高個(gè)性化的程度。在購物環(huán)境上面，ZARA的裝修、布置風(fēng)格明顯戰(zhàn)勝H&M，只要保持這個(gè)不輸，并且更加的個(gè)性化使購物環(huán)境更擁有西班牙的風(fēng)格，又迎合中國消費(fèi)者的喜好。我相信顧客會(huì)更加多。

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談天豪