1、爐渣(slag)礦中的脈石、爐料中的熔劑和其他造渣組分在火法冶金過程中形成的金屬硅酸鹽、亞鐵酸鹽和鋁酸鹽等混合物。此外，爐渣還含有少量的金屬硫化物、金屬和氣體。從廣義說，有色金屬的吹煉渣、黃渣、蒸餾罐渣、精煉渣等都屬有色金屬冶金爐渣。爐渣富集了爐料中的脈石成分和不希望進入主金屬的雜質，是一個成分復雜的多元體系。爐渣的主要成分為氧化物。可將構成爐渣的氧化物分為酸性氧化物(如SiO2、Fe2O。等)、堿性氧化物(如FeO、CaO、MgO等)和兩性氧化物(如Al2O3、ZnO等)。它們之間的區別在于各氧化物對氧離子的親疏關系，容易放出氧離子的為堿性氧化物，反之為酸性氧化物。這些氧化物相互結合成各種化

2、合物、固溶體及共晶混合物。爐渣組成的來源 有色金屬冶金爐渣中的組分主要來源于五個方面：(1)礦石或精礦中的脈石，如SiO2、CaO、Al2O3、MgO等；(2)爐料在熔煉過程中生成的氧化物，如FeO、Fe3O4等；(3)為滿足熔煉需要而加入的熔劑，如SiO2、CaO、FeO、Fe3O4等；(4)熔蝕或沖刷下來的爐襯材料，如MgO、SiO2、Al2O3等；(5)燃料燃燒的灰分，如Al2O3、SiO2等。有色金屬冶金爐渣屬FeOCaOSiO2系，主要是由FeO、CaO、SiO2組成的硅酸鹽，三者之和約占渣量7585，有時甚至達90。因此，渣的性質在很大程度上由這三個組分所決定。在冶煉過程中的作用

3、爐渣是火法冶金的必然產物，其量又相當大。例如反射爐煉銅產出的爐渣約為熔锍質量的200500。爐渣在冶煉過程中主要起八方面的作用。(1)熔融爐渣富集了爐料中幾乎全部的脈石和大部分的雜質，并在造渣過程中完成了金屬的某些熔煉和精煉過程。例如銅、鎳硫化礦造锍熔煉時，銅、鎳等硫化物與硫化亞鐵富集為熔锍，而鐵的氧化物與脈石、熔劑和燃料灰分等形成熔渣。(2)熔煉生成的金屬或锍熔體液滴分散在熔渣中，它們的匯合長大和澄清分離都是在熔渣介質中進行的。因此，熔渣對熔煉生成的金屬或熔锍與造渣成分分離的程度起著重要的作用。(3)覆蓋在金屬或熔锍表面的熔渣層起保護金屬和熔锍的作用。(4)熔渣在冶煉過程中除富集爐料中的脈石

4、等成分外，有時還起富集有價組分的作用，如鈦精礦還原熔煉所得的高鈦渣，以及吹煉含釩和含鈮的生鐵所得的釩渣和鈮渣等都是提取鈦、釩和鈮等的原料。(5)熔渣在一些冶煉過程中還起著特殊作用，在燒結焙燒過程中造渣成分起到粘合結塊的作用；在鼓風爐熔煉過程中，爐渣的組成基本上決定了爐內的溫度，低熔點渣型的強化熔煉只能提高爐子生產能力而不能提高爐內溫度，要提高爐內溫度必須選擇熔點高的渣型；在電爐熔煉時，爐渣起電阻發熱體作用。(6)爐渣的性質決定著熔煉過程的燃料消耗量，熱焓量大的和熔點高的爐渣，熔煉的燃料消耗量也增加。(7)爐渣的性質和熔煉產出的渣量是影響金屬回收率的一個重要因素，因為渣含金屬的損失是冶金過程中金

5、屬損失的主要途徑。(8)爐渣對爐襯的化學侵蝕和機械沖刷，會影響爐子的使用壽命。由此可見，爐渣是直接影響冶煉產品質量、生產率、金屬回收率、冶煉過程能否順行等的重要因素。性質 爐渣的主要性質有熔點、粘度、密度、熱焓、界(表)面張力、電導率、密度等。爐渣的粘度影響到冶煉能否順利進行，也影響到金屬或锍能否充分地通過渣層沉降分離。向爐渣添加定量的CaO或FeO等堿性氧化物會降低其粘度，但卻增加渣量。爐渣粘度一般以小而適當的為好。爐渣的導電率對電爐操作影響極大。鈉離子對爐渣導電率的增加非常有效，而SiO2卻會引起爐渣導電率的下降。當爐渣中氧化鐵含量增加時，除離子導電外，還出現電子導電。爐渣的表面張力以及與

6、金屬或锍之間的界面張力等，與金屬或锍顆粒在渣中的懸浮有關。因而，它與密度、粘度等一起是評價主金屬在渣中損失的重要性質。爐渣的熔點隨其高熔點物質的含量增加而升高，它和熱焓一起影響著冶煉過程的能耗。對造渣的要求由于爐渣是構成熔煉產物的基體，它的性質在很大程度上決定著熔煉的效果。而爐渣性質主要受它的組成和熔煉溫度的影響。所謂造渣，就是通過加適量的熔劑，如石英石、石灰石和鐵礦石(或黃鐵礦燒渣)來獲得最佳組成爐渣的過程。對造渣的要求（1) 要滿足冶金過程的需要，使爐料中的無價和有害組分最大限度地集中溶解在熔渣中，而盡可能少地溶解或夾帶爐料中的有價金屬；(2)造渣費用最低，即選用的渣型消耗的熔劑最少，產出

7、的渣量最少，燃料消耗最少；(3)爐渣的形成溫度和流動溫度要與熔煉工藝相適應；(4)所造的渣型具有小而適當的粘度和小的密度，這是為使爐內冶金反應充分完成和熔融金屬與爐渣的良好分離所必須的；(5)所造渣型對爐體的腐蝕性最小。爐渣的結構理論 已提出過幾種熔融爐渣結構學說，主要有分子學說和離子學說兩種。分子學說 這是以固體爐渣的相分析和化學分析結果為依據于1934年最早提出的熔渣結構學說。分子學說把熔渣看成是各種氧化物分子(如SiO2、FeO、CaO等)和它們之間的化合物分子(如2FeOSiO2、2CaOSiO2等)組成的理想溶液，渣中酸堿氧化物相互作用形成的復雜氧化物之間處于化學動平衡，只有自由氧化

8、物(如FeO、CaO等)才能參予金屬相的相互反應，此時自由氧化物以實際濃度出現，所以金屬與爐渣間的反應可以應用理想溶液的有關定律。分子學說缺乏更廣泛的實驗基礎，設想的某些化合物又無實驗驗證，認為組成如此復雜的熔體是理想溶液，更是缺乏事實依據。但這種學說也能簡單地、定量或半定量地解釋一些實驗現象，如渣的氧化能力、脫硫能力和酸堿性等，因而直到目前仍有一定的實用價值。離子學說 1912年蘇聯學者瓦紐柯夫()提出的熔渣離子化理論，認為熔渣是由簡單的離子和復雜的配位離子構成，質點間相互作用為離子的相互作用，所以渣金屬相間的相互作用是電化學性質的作用。熔渣中金屬氧化物的金屬呈正離子，如Ca2+、Fe2+、

9、Mg2+等。而氧在堿性渣中以O2存在，有可能形成配位離子的元素(如Si4+、Al3+、Fe3+等)存在時，則形成配位離子，其主要的如，式中x、y、z值由OSi比值即爐渣的酸堿度確定。當Osi=2時為SiO2結構，在熔融狀態下無離子性質，硅和氧的化合價都達飽和。渣中堿性氧化物增加，離子斷裂為更簡單的離子。至OSi=4時成為最簡單的，此時四個氧的價數都不飽和。1945年蘇聯學者焦姆金(MN)提出熔渣完全離子溶液學說，稱模型。其要點為：(1)溶液完全電離成電荷總數相等的正負離子，故溶液總體不帶電；(2)每個離子僅為帶有相反電荷的離子所包圍，即正負離子均勻相間排列；(3)電荷符號相同的離子，不論其電荷數多少，它與鄰近離子的相互作用完全等同。所以，溶液中正負離子不能互換位置，同符號離子的位置可互換而不會改變體系的能量。該模型揭露了離子熔體質點載有正負電荷的本質，但忽略了電荷符號相同而種類不同離子(如Fe2+和Ca2+、O2和S2)之間的差異，故與真實離子熔體(如熔渣)存有偏差。但它提供了一種對實際爐渣比較的標準。馬松(CRMasson)在1965年提出并在1970年改進的馬松模型，又稱全鏈結構型。該模型假定熔體中離子活度等于其離子分數，硅氧配位離子之間發生一系列的聚合反應并達到平衡，每個聚合反應的平衡常數都相等。并由此得出各種復雜離子濃度的理論