CaO-SiO2渣系作用浓度的计算模型

根据炉渣结构的共存理论和CaO-SiO₂渣系相图制定了不同温度区间的作用浓度计算模型。在炼钢温度下计算结果表明,考虑2个硅酸盐(CaSiO₃和Ca₂SiO₄)或3个硅酸盐(CaSiO₃,Ca₂SiO₄和Ca₃SiO₅)的计算模型都是合用的。比较不同计算方案结果证明,用本文回归所得的热力学数据比用文献数据更能符合实际,所以对文献数据应进一步研究。硅酸盐作用浓度的最大值与相图中固液相同成分熔点的位置一致,说明硅酸盐对本渣系的熔点具有极为重要的影响,炉渣总质点数随碱度而变化中出现最小值的原因是炉渣中进行了多个结构质点结合成一个分子的反应。     

FeO-Fe2O3-SiO2渣系的作用浓度计算模型

根据共存理论的基本观点,从FeOn-SiO₂渣系的相图和粘度数据及FeOn-Fe₂O₃相图确定了本渣系的结构单元为Fe²⁺,O^2-简单离子和SiO₂,Fe₂O₃,Fe₃O₄及Fe₂SiO₄分子。在此基础上利用Fe₂SiO₄和Fe₃O₄的标准生成自由能数据推导了计算Feo-Fe₂O₃-SiO₂渣系各组元作用浓度的模型。
计算的NFe_tO与实测的αFe_tO符合,且NFe_tO、NSiO₂、NFe₂SiO₄和炉渣总质点数∑n随${B_1}=\\frac{{\\Sigma n{\\rm{FeO}}}}{{\\Sigma n{\\rm{Si}}{{\\rm{O}}_2}}}$而改变,而NFe₂O₃和NFe₂O₄随${B_2}=\\frac{{\\Sigma n{\\rm{FeO}}}}{{\\Sigma n{\\rm{F}}{{\\rm{e}}_2}{{\\rm{O}}_3}}}$而改变,表明Fe₂SiO₄和Fe₃O₄的混合是理想的,两者间的相互影响是不大的。     

CaO-MgO-MnO-FeO-CaF2-Al2O3-SiO2渣系粘度的计算模型

依据炉渣结构的共存理论与不同温度和成分下熔渣CaO-MgO-MgO-FeO-CaF₂-Al₂O₃-SiO₂的实测粘度制定了本渣系作用浓度和粘度的计算模型.计算结果符合实际,证明作用浓度计算模型可以反映本渣系的实际结构;粘度模型也正确地反映了本渣系粘度与温度及各结构单元作用浓度的正确关系.     

高炉CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣与铁液间硫分配比的热力学模型

 炉渣离子与分子共存理论认为,CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣中结构单元或离子对的作用浓度能够像传统意义上的熔渣活度一样表征化学反应能力。通过建立1773K时高炉CaO-SiO2-Al2O3-MgO-TiO2渣中结构单元或离子对的作用浓度控制方程,运用Matlab进行求解,进而建立了该渣系计算渣铁间硫分配比的通用热力学模型。此外,该模型能够定量计算出CaO和MgO各自对渣铁间硫分配比的热力学贡献率。建立的模型的计算结果表明,当TiO2含量增加时渣铁间硫分配比及CaO的热力学贡献率逐渐降低,而MgO的贡献率逐渐上升。     

基于IMCT理论的CaO-SiO2-MgO-Al2O3-Na2O渣系的脱硫热力学模型

 为了精确表征含Na2O渣系的脱硫能力，改善脱硫效果，基于熔渣离子与分子共存理论（IMCT）建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-Na2O渣系结构单元的作用浓度计算模型和1 753 K时该渣系的脱硫热力学模型。并对渣系的总硫分配比及各自硫分配比的影响因素进行了讨论分析。理论结果表明，除LS， MgS外，随着Al2O3质量分数的增加，该渣系的脱硫能力明显下降，而MgO和Na2O质量分数的增加，对提高渣系的脱硫能力具有明显的促进作用。此外，少量的Na2O即可表现出很强的脱硫效果，这为含有Na2O的冶金二次资源在铁水脱硫过程中的应用以及铁水脱硫渣系的优化提供了必要的理论依据。     

CaO-MgO-FeO-Al_2O_3-SiO_2-P_2O_5渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型

在富氧顶吹熔融还原冶炼高磷铁矿的工艺研究中,以共存理论为基础,结合全选主元松弛迭代法,利用VB 6.0计算了CaO-MgO-FeO-Al2O3-SiO2-P2O5渣系中结构单元或离子对的质量作用浓度,并建立了该渣系与碳饱和铁液间硫分配比的热力学模型,由该模型计算的硫分配比与工艺中实测的硫分配比吻合程度较好,说明利用共存理论所建立的脱硫模型能适用在熔融还原高效脱磷熔渣。     

CaO-MgO-CaF2-Al2O3-SiO2五元渣系粘度的计算模型

依据炉渣结构的共存理论和五元渣系CaO-MgO-CaF₂-SiO₂-Al₂O₃在不同温度和成分下的实测粘度值,制定了本渣系的作用浓度和粘度计算模型.计算结果符合实际,证明计算模型可以反映CaO-MgO-CaF₂-Al₂O₃-SiO₂渣系的实际结构与粘度、结构单元的作用浓度及温度之间的正确关系.     

CaO-SiO2-MgO-Al2O3炼铁渣系硫化物容量的热力学模型

基于炉渣离子-分子共存理论(IMCT)建立了CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃炼铁渣系的硫化物容量预报模型,即IMCT-CS₂-模型,比较了该渣系1773 K时实测的硫化物容量、IMCT-CS₂-模型预报的硫化物容量及其他五种硫化物容量模型的计算结果.结果表明,由IMCT-CS₂-模型预报的1773K时CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃炼铁渣系的硫化物容量更精确.本文建立的IMCT-CS₂-模型不仅可计算该渣系的总硫化物容量,而且可计算该渣系中自由CaO和MgO各自的硫化物容量.1 773 K时CaO-SiO₂-MgO-Al₂O₃炼铁渣系中Al₂O₃质量分数由10%增加到17%,CaO质量分数由38%增加到44%,MgO质量分数由12%降低到4%可使自由CaO对该渣系的总硫化物容量贡献率由97%提高到99%,同时使自由MgO的贡献率由3%降低到1%.     

MnO-SiO2渣系物理性质计算模型

以炉渣结构的共存理论为基础,通过对MnO-SiO₂渣系结构单元的确定、热力学数据的选取以及结合线性回归的方法,建立了MnO-SiO₂渣系在1400~1600℃温度和一定浓度范围内的物理性质(粘度、表面张力和电导率)的计算模型.在上述范围内模型计算的理论数值与文献的实测结果符合良好,而且比目前应用的炉渣物理性质的经验或半经验公式更为系统和精确.     

MnO-SiO2,MgO-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2熔渣粘度的计算模型

根据炉结构的共存理论与不同温度和成分下MnO-SiO₂,MgO-SiO₂和CaO-Al₂O₃-SiO₂三渣系的实测粘度,制定了这些渣系的粘度计算模型.计算结果符合实际,证明这些模型可以正确地反映相应渣系粘度与各结构单元作用浓度和温度间的关系.     

A thermodynamic model for calculation of sulfur distribution ratio between CaO- SiO2- Al2O3- Na2O- TiO2- (MgO) slags and carbon saturated hot metal

The ion and molecule coexistence theory (IMCT) indicates that the mass action concentrations of structural units or ion couples in slags can represent the chemical reaction ability as the traditional slags activity.By establishing the mass action concentrations equations of structural units or ion couples in the CaO- SiO2- Al2O3- Na2O- TiO2- (MgO) slags, the mass action concentrations were solved by Matlab, so as to build a thermodynamic model for calculating the sulfur distribution ratio between slags and carbon saturated hot metal under 1450??.The calculated sulfur distribution ratio of model agrees well with the experimental sulfur distribution ratio, which can help to predict the sulfur distribution ratio between slags and carbon saturated hot metal.The thermodynamic model can quantitatively determine the respective sulfur distribution ratio of CaO, Na2O and total sulfur distribution ratio in slags.Through the calculated results, the influencing factors on total sulfur distribution ratio were analyzed. In addition, the model can quantitatively calculate the contribution of CaO and Na2O on total sulfur distribution ratio, and qualitatively describe their trend affected by other factors.     

CaO基含V2O5及TiO2脱磷终渣磷酸盐赋存形式

以Ca O基含V₂O₅、Ti O₂脱磷终渣为研究对象, 采用共存理论建立磷富集程度R_ci-cj模型, 并与实际渣系的磷酸盐赋存形式进行对比研究.结果表明:随着碱度的增加, 3CaO·P₂O₅的质量作用浓度逐渐降低, 4CaO·P₂O₅的质量作用浓度逐渐增加, 而2CaO·Si O₂的质量作用浓度呈现出先增加后降低的趋势;C₃P+C₄P的富集可能性范围87%⁹4%, C₂S既是主要的硅酸钙化合物也是形成富磷产物必不可少的物质, 磷酸盐富集相中主要以C₂S-C₃P和C₂S-C₄P的形式存在于炉渣中, 结合扫描电镜 (SEM) 结果、X射线衍射 (XRD) 分析与假设, 计算可得深灰色富磷区域内的含P₂O₅固溶体为2CaO·Si O₂-3CaO·P₂O₅和2CaO·Si O₂-4CaO·P₂O₅, 此结果与理论计算相吻合.     

CaO-Al2O3-SiO2熔渣的作用浓度计算模型

根据相图和炉渣结构的共存理论,推导了CaO-Al₂O₃-SiO₂渣系作用浓度的计算模型,计算的N_CaO和N_SiO2与相应的实测α_CaO和α_SiO2基本符合,从而证明所得模型可以反映本渣系的结构本质。与此同时,还发现生成正硅酸盐(2CaO·SiO₂)的碱度因Al2O3的增加而变大的事实和本渣系有∑n较小的活跃部分。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。