熔体氧化

熔体氧化-还原净化(meltpurificationbyoxidationandreduction)

利用氧化-还原反应除去金属熔体中杂质和气体，使金属获得净化的熔体炉内净化方法。

氧化去杂在氧化气氛下，基体金属和杂质元素都会被氧化，按热力学条件部分与氧亲和力大的杂质元素会首先被氧化：

2Me′+O2==2M′eO

部分基体金属同时也被氧化：

2Me+O2==2MeO

式中Me′是杂质元素；Me是基体金属元素。由于杂质的浓度小，直接与氧接触机率小，根据热力学条件Me′可与熔体中的金属氧化物发生置换反应：

MeO+Me′==Me′O+Me

完成这一过程的要求是基体金属氧化物能溶解于金属熔体之中，而杂质氧化物不溶于金属熔体并容易除掉，基体金属氧化物较容易还原。有色金属中，紫铜是用氧化还原净化的典型金属，在氧化气氛下铜极易被氧化：

4Cu+O2==2Cu2O

生成的氧化亚铜溶解于铜液中，铜中的Al、Mn、Zn、Sn、Fe、As、Sb等杂质与氧化亚铜发生置换反应：

3Cu2O+2Al==Al2O3+6Cu

Cu2O+Mn==Mn0+2Cu

Cu2O+Fe==FeO+2Cu

生成的杂质氧化物被除去，紫铜得到净化。

氧化除气在一定的温度和压力下，铜熔体中[H]和[0]之间存在如图所示的互相制约的平衡关系。利用这一关系使铜液增氧，就可以除去铜液中的氢气：

熔体氧化-还原净化

Cu2O+H2==2Cu+H2O↑

紫铜熔炼过程中，常采用添加锰矿石(MnO2)、高锰酸钾(KMnO4)、氧化铜皮(CuO)等氧化剂或向熔体中吹入压缩空气的方法，使铜液氧化除气。

脱氧向熔体中添加与氧亲和力大的物质，使熔体中的金属氧化物还原，本身形成不溶性氧化物而被除去。添加的还原物质叫脱氧剂(R)，脱氧反应为：

MeO+R==Me+RO

常用的脱氧方法分为扩散脱氧、沉淀脱氧和沸腾脱氧3种。扩散脱氧时，在铜液表面加不溶脱氧剂硼化镁(Mg3B2)、碳化钙(CaC2)、木炭和硼渣(Na2B4O6?MgO)等，脱氧反应只在铜液表面靠Cu2O不断向界面扩散进行，脱氧速度慢。沉淀脱氧是向熔体中加入P、si、Al、Ca、Li等可溶性脱氧剂。脱氧反应在整个溶池内进行，脱氧速度快而彻底。沸腾脱氧适用于紫铜的反射炉熔炼，脱氧剂是青木或重油。在还原性气氛下将青木插入铜液，青木干馏分解出大量的H2、CO、CH4，产生强烈的脱氧作用，并生成H2O、CO2等大量气体，引起铜液的剧烈翻腾。为避免熔体再度吸氢，应防止过还原，必须经常观察试样断口，掌握还原程度。