第12期 李鹏程等：Ca0-MgO-Fe0-FeO3SiO,炼钢渣系磷分配比的热力学模型 ·1609· 系实验数据时，也出现较大的误差 △，G9300-r0=-832302+318.672T,Jmol-； 基于炉渣离子-分子共存理论(ion and molecule (5) coexistence theory,IMCT)t9-0,本文建立了CaO- 2P]+5(Fe,0)+4(Ca2++02-)= MgO-FeO-Fe,0,SiO2渣系的磷分配比Lp预报模 (4Ca0P20s)+5t[Fe], 型，即MCT-Lp模型.通过实测的该渣系磷分配比 L,,为与MCT-Lp模型计算的Lp比较，以及与 △.G94e0-p0,=-783768+309.049T,Jmol-: (6) Healy模型a、Suito模型-、Sommerville模 型B及Balajiva模型回六种磷分配比Lp预报模型 2P]+5(Fe,0)+2(Mg2++02-)= 结果相比较，验证了本文建立的MCT-L模型的合 (2Mg0P20,)+5tFe], 理性.本文的最终目的是开发一种基于炉渣离子一 △.G820-0,=45957-26.835T,J小mol-；(7) 分子共存理论9-刘的适合于多种渣系的IMCT-Lp 2P]+5(Fe,0)+3(Mg2++02-)= 预报模型，进而提供一种具有良好脱磷能力的炉渣 (3MgOP,O)+5t [Fe], 成分设计新方法 △.G8w0-0=-511389+272.2307,J小mol-1 1磷分配比模型 (8) 根据炉渣离子-分子共存理论，CaO-Mg0- 根据炉渣离子-分子共存理论9刈，式(1)~ Fe0fe,03SiO2渣系与钢液间的脱磷反应可由氧 (8)相应的反应平衡常数可表示为： 化渣系中所有碱性离子对(Ca2++02-)、(Mg2++ a0,a_Nr,0×1 02-)和(Fe2++02-）表征，这些碱性离子对与炉渣 K9 dicodi No[%p乐= 中铁氧化物Fe,0反应生成八种脱磷产物P205、 3Fe0Pz05、4Fe0·P20s、2Ca0·P203、3Ca0·P20,、 【%P,0,),M,]/∑n: (9) o[%P] 4Ca0P,0,2Mg0P20和3Mg0P,0,·其反应式如 下所示： K品0-P0,= 3pe0-p0,a2 _Vp0p0×1 2P]+5(Fe,0)=(P,0s)+5tFe], arodrcodr NrooNi[%p可f= 4,G9,0=-122412+312.522T,Jmol;(1) 《%P,0)0P0,Mr,0,]/∑： (10) NcoNico [%o P] 2P]+5(Fe,0)+3(Fe2++02-)= (3FeO-P2O)+5t [Fe], K品0-P05= 4F-0-P20,af。 V4Fe0-P205×1 aiodrodi NrcoNio P] △，G8.0-0,=552816+405.2307,Jmol-1: (2) %P,0）MeJ/∑L，(1） NoNo%p可f 2P]+5(Fe,0)+4(Fe2++02-)= (4FeOP2Os)+5t [Fe], K号0-P05= 2c0-0,02_Vc0P0s×1 p2aoF-NooN2o%p可元= △.G840-0=-504243+359.889T,Jmol1； (3) 【%P,0,)xc0-A,Ms]/∑n: (12) NrcoNo [P] 2P]+5(Fe,0)+2(Ca2++02-)= (2Ca0P20,)+5tFe], K30-p05= a3Cao-P20saFe V3ca0-P20,×1 areoacodp NoN2o%p可形= △，G层200-0，=-707619+347.960T,J小mol-1; 【%P,0)0oP,/Mr,J/∑n: (4) NoN2o[%p可'罪 (13) 2P]+5(Fe,0)+3(Ca2++02-)= a4c0-0, V4C0-P205×1 (3Ca0P20,)+5tFe], K9.n4-o2NnN2n%P可7第 12 期 李鹏程等: CaO--MgO--FeO--Fe2O3 --SiO2 炼钢渣系磷分配比的热力学模型 系实验数据时，也出现较大的误差． 基于炉渣离子--分子共存理论( ion and molecule coexistence theory，IMCT) ［19--24］，本文 建 立 了 CaO-- MgO--FeO--Fe2O3 --SiO2 渣系的磷分配比 LP 预报模 型，即 IMCT--LP 模型． 通过实测的该渣系磷分配比 LP ［8，25］与 IMCT--LP 模型 计 算 的 LP 比 较，以 及 与 Healy 模 型［10］、Suito 模 型［11--12］、Sommerville 模 型［3，13］及 Balajiva 模型［2］六种磷分配比 LP 预报模型 结果相比较，验证了本文建立的 IMCT--LP 模型的合 理性． 本文的最终目的是开发一种基于炉渣离子-- 分子共存理论［19--24］的适合于多种渣系的 IMCT--LP 预报模型，进而提供一种具有良好脱磷能力的炉渣 成分设计新方法． 1 磷分配比模型 根据 炉 渣 离 子--分 子 共 存 理 论，CaO--MgO-- FeO--Fe2O3 --SiO2 渣系与钢液间的脱磷反应可由氧 化渣系中所有碱性离子对( Ca2 + + O2 － ) 、( Mg2 + + O2 － ) 和( Fe2 + + O2 － ) 表征，这些碱性离子对与炉渣 中铁氧 化 物 Fet O 反应生成八种脱磷产物 P2O5、 3FeO·P2O5、4FeO·P2O5、2CaO·P2O5、3CaO·P2O5、 4CaO·P2O5、2MgO·P2O5和 3MgO·P2O5 ． 其反应式如 下所示: 2［P］+ 5( FetO) ( P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，P2O5 = － 122412 + 312. 522T，J·mol － 1 ; ( 1) 2［P］+ 5( FetO) + 3( Fe2 + + O2 － )  ( 3FeO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，3FeO·P2O5 = "552816 + 405. 230T，J·mol － 1 ; ( 2) 2［P］+ 5( FetO) + 4( Fe2 + + O2 － )  ( 4FeO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，4FeO·P2O5 = － 504243 + 359. 889T，J·mol － 1 ; ( 3) 2［P］+ 5( FetO) + 2( Ca2 + + O2 － )  ( 2CaO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，2CaO·P2O5 = － 707619 + 347. 960T，J·mol － 1 ; ( 4) 2［P］+ 5( FetO) + 3( Ca2 + + O2 － )  ( 3CaO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，3CaO·P2O5 = － 832302 + 318. 672T，J·mol － 1 ; ( 5) 2［P］+ 5( FetO) + 4( Ca2 + + O2 － )  ( 4CaO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，4CaO·P2O5 = － 783768 + 309. 049T，J·mol － 1 ; ( 6) 2［P］+ 5( FetO) + 2( Mg2 + + O2 － )  ( 2MgO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，2MgO·P2O5 = 45957 － 26. 835T，J·mol － 1 ; ( 7) 2［P］+ 5( FetO) + 3( Mg2 + + O2 － )  ( 3MgO·P2O5 ) + 5t［Fe］， ΔrG m，3MgO·P2O5 = － 511389 + 272. 230T，J·mol － 1 ( 8) 根据炉渣离子--分子共存理论［19--24］，式( 1) ～ ( 8) 相应的反应平衡常数可表示为: K P2O5 = aP2O5 a5t Fe a5 Fet Oa2 P = NP2O5 × 1 N5 Fet O［% P］2 f 2 P = ［( % P2O5 ) P2O5 /MP2O5 ］ ∑ni N5 Fet O［% P］2 f 2 P ， ( 9) K 3FeO·P2O5 = a3FeO·P2O5 a5t Fe a5 Fet Oa3 FeOa2 P = N3FeO·P2O5 × 1 N5 Fet ON3 FeO［% P］2 f 2 P = ［( % P2O5 ) 3FeO·P2O5 /MP2O5 ］ ∑ni N5 Fet ON3 FeO［% P］2 f 2 P ， ( 10) K 4FeO·P2O5 = a4FeO·P2O5 at Fe a5 Fet Oa4 FeOa2 P = N4FeO·P2O5 × 1 N5 Fet ON4 FeO［% P］2 f 2 P = ［( % P2O5 ) 4FeO·P2O5 /MP2O5 ］ ∑ni N5 Fet ON4 FeO［% P］2 f 2 P ， ( 11) K 2CaO·P2O5 = a2CaO·P2O5 a5t Fe a5 Fet Oa2 CaOa2 P = N2CaO·P2O5 × 1 N5 Fet ON2 CaO［% P］2 f 2 P = ［( % P2O5 ) 2CaO·P2O5 /MP2O5 ］ ∑ni N5 Fet ON2 CaO［% P］2 f 2 P ， ( 12) K 3CaO·P2O5 = a3CaO·P2O5 a5t Fe a5 Fet Oa3 CaOa2 P = N3CaO·P2O5 × 1 N5 Fet ON3 CaO［% P］2 f 2 P = ［( % P2O5 ) 3CaO·P2O5 /MP2O5 ］ ∑ni N5 Fet ON3 CaO［% P］2 f 2 P ， ( 13) K 4CaO·P2O5 = a4CaO·P2O5 a5t Fe a5 Fet Oa4 CaOa2 P = N4CaO·P2O5 × 1 N5 Fet ON4 CaO［% P］2 f 2 P = · 9061 ·