D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.11.017 第33卷第11期 北京科技大学学报 Vol.33 No.11 2011年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2011 CaO-MnO一SiO,渣系作用浓度的计算模型 马小春✉成国光张鉴 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:dumaxing(@mail.com 摘要基于炉渣结构的共存理论，建立了CaO-MnO-SiO,三元渣系组元作用浓度的计算模型，考察了碱度、温度对组元MnO 作用浓度No的影响.结果表明：模型计算值No与文献实测活度值αo非常吻合，说明本模型能够较好地反映该渣系的结 构本质：当B<2.0时，No随着碱度的增加而增加；当碱度B=2.0时，NMo达到最大值：当B>2.0时，No随着碱度的增加而 降低：在低碱度范围内，碱度对N的影响更为明显：温度对N的影响则不是很明显 关键词炼钢：渣系：共存理论：计算模型：活度 分类号TF701.3 Calculating model of action concentration for the slag system CaO-MnO-SiO, MA Xiao-chun,CHENG Guo-guang,ZHANG Jian School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:dumaxing@gmail.com ABSTRACT Based on the coexistence theory of slag structure,a calculating model of action concentration was established for the slag system Cao-MnO-SiO.The effects of basicity B and temperature on the action concentration of MnO,No were analyzed.The results show that the calculated values of No are in good agreement with the measured activity values ofindicating that this cal- culating model can wholly embody the characteristics of the slag system.No increases with the basicity when B<2.0,and reaches the maximum value when B is 2.0,then decreases with the basicity when B2.0.In the range of low basicity,the influence of basicity on Nyo is more apparent.No obvious influence of temperature on Nyo was observed. KEY WORDS steelmaking:slag systems:coexistence theory:calculation models:activity Ca0-Mn0-SiO2是炼钢过程中的基本渣系，也 子的事实，建立离子、简单分子和复杂分子之间的化 是锰铁合金生产过程中的重要渣系.该渣系的热力 学平衡关系，根据已有的化学平衡热力学数据，计算 学性质受到冶金工作者的广泛关注.Uchida等m通 出平衡反应后组元的摩尔分数，并定义其为作用浓 过钢一渣平衡实验，测定了1400℃温度下该渣系中 度（相当于活度）. MnO的活度.Abraham等回、，Mehta和Richardson) 因此，本文根据炉渣结构共存理论和相关的热 通过气-渣-金平衡试验，分别测定了1500~1600℃ 力学数据，建立Ca0-MnO-SiO2三元渣系作用浓度 和1650℃温度下该渣系中Mn0的活度.Ding和 的计算模型，为该渣系的热力学性质研究提供理论 Olsen则通过渣-金平衡实验和气一渣-金平衡实 参考 验，研究了锰铁合金生产过程中该渣系的平衡反应 1 CaO-MnO-SiO,渣系作用浓度计算模型 关系.然而，系统地描述该渣系热力学性质计算模 的建立 型的报道却较少 近年来提出的炉渣结构共存理论因，在研究炉 1.1渣系组元的确定 渣热力学性质方面取得了与实际较为符合的研究结 查阅了Ca0-SiO2、Mn0-SiO2和Ca0-Mn0- 果6.其实质是基于炉渣中既存在分子又存在离 Si0,等有关相图@，确定了本渣系能生成的稳定复 收稿日期：201009-28第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 11 Nov． 2011 CaO-- MnO-- SiO2 渣系作用浓度的计算模型 马小春 成国光 张 鉴 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: dumaxing@ gmail． com 摘 要 基于炉渣结构的共存理论，建立了 CaO--MnO--SiO2三元渣系组元作用浓度的计算模型，考察了碱度、温度对组元 MnO 作用浓度 NMnO的影响． 结果表明: 模型计算值 NMnO与文献实测活度值 aMnO非常吻合，说明本模型能够较好地反映该渣系的结 构本质; 当 B ＜ 2. 0 时，NMnO随着碱度的增加而增加; 当碱度 B = 2. 0 时，NMnO达到最大值; 当 B ＞ 2. 0 时，NMnO随着碱度的增加而 降低; 在低碱度范围内，碱度对 NMnO的影响更为明显; 温度对 NMnO的影响则不是很明显． 关键词 炼钢; 渣系; 共存理论; 计算模型; 活度 分类号 TF701. 3 Calculating model of action concentration for the slag system CaO-MnO-SiO2 MA Xiao-chun ，CHENG Guo-guang，ZHANG Jian School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: dumaxing@ gmail． com ABSTRACT Based on the coexistence theory of slag structure，a calculating model of action concentration was established for the slag system CaO-MnO-SiO2 ． The effects of basicity B and temperature on the action concentration of MnO，NMnO，were analyzed． The results show that the calculated values of NMnO are in good agreement with the measured activity values of aMnO，indicating that this cal￾culating model can wholly embody the characteristics of the slag system． NMnO increases with the basicity when B ＜ 2. 0，and reaches the maximum value when B is 2. 0，then decreases with the basicity when B ＞ 2. 0. In the range of low basicity，the influence of basicity on NMnO is more apparent． No obvious influence of temperature on NMnO was observed． KEY WORDS steelmaking; slag systems; coexistence theory; calculation models; activity 收稿日期: 2010--09--28 CaO--MnO--SiO2 是炼钢过程中的基本渣系，也 是锰铁合金生产过程中的重要渣系． 该渣系的热力 学性质受到冶金工作者的广泛关注． Uchida 等［1］通 过钢--渣平衡实验，测定了 1 400 ℃ 温度下该渣系中 MnO 的活度． Abraham 等［2］、Mehta 和 Richardson ［3］ 通过气--渣--金平衡试验，分别测定了 1 500 ～ 1 600 ℃ 和 1 650 ℃ 温度下该渣系中 MnO 的活度． Ding 和 Olsen ［4］则通过渣--金平衡实验和气--渣--金平衡实 验，研究了锰铁合金生产过程中该渣系的平衡反应 关系． 然而，系统地描述该渣系热力学性质计算模 型的报道却较少． 近年来提出的炉渣结构共存理论［5］，在研究炉 渣热力学性质方面取得了与实际较为符合的研究结 果［6--9］． 其实质是基于炉渣中既存在分子又存在离 子的事实，建立离子、简单分子和复杂分子之间的化 学平衡关系，根据已有的化学平衡热力学数据，计算 出平衡反应后组元的摩尔分数，并定义其为作用浓 度( 相当于活度) ． 因此，本文根据炉渣结构共存理论和相关的热 力学数据，建立 CaO--MnO--SiO2 三元渣系作用浓度 的计算模型，为该渣系的热力学性质研究提供理论 参考． 1 CaO--MnO--SiO2 渣系作用浓度计算模型 的建立 1. 1 渣系组元的确定 查阅 了 CaO--SiO2、MnO--SiO2 和 CaO--MnO-- SiO2 等有关相图［10］，确定了本渣系能生成的稳定复 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.11.017