工程科学学报.第42卷，第9期：1149-1156.2020年9月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.9:1149-1156,September 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.27.001;http://cje.ustb.edu.cn 基于熔渣结构的多元渣系黏度模型 唐续龙”，张梅四，郭敏，王习东) 1)中国恩菲工程技术有限公司.北京1000382)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1000833)北京大学工学院.北京100871 ☒通信作者，E-mail:zhangmei@ustb.edu.cn 摘要黏度是治金熔渣的基本物理性质，其大小直接影响到反应速率、熔渣分离效果等治炼过程.通过深人探索熔渣黏度 与其结构的关系，在分析熔渣黏度与其(NBOT)比值（即单个聚合物粒子所拥有的非桥氧数量）相互关系的基础上，本文提出 基于(NBOT)比值的多元熔渣黏度计算模型.首先建立SiO-∑M,O简单渣系的黏度计算模型，通过拟合纯氧化物和 SiO2-M,0二元渣系的黏度数据得到模型参数，拟合平均误差在9%~18.5%之间：随后将该模型扩展至SiO2-Al203-∑M,0多 元渣系的黏度计算，针对A12O3在熔渣中同时表现出酸性氧化物和碱性氧化物的特点，在计算SO2-Al2O-M,0三元渣系黏 度时，将其中的AlO3拆分为酸性物质和碱性物质来计算(NBOT)比值和黏度活化能.在SiO2-M,O二元系模型参数的基础 上，通过拟合SiO-Al20-M,0三元渣系的黏度数据得到含Al2O3渣系的模型参数，拟合平均误差在10%~25%之间.利用该 模型计算了SiO2-Al,0g-CaO-MgO-Fe0-Na2O-Kz0-Li2O-BaO-SrO-MnO多元复杂渣系及其子体系的黏度值，计算平均误 差在25%以内.取得了较好的预报效果.本模型基于熔渣结构理论，并借鉴了经验模型的数据处理方式，在预报效果和适用 范围上都优于传统经验模型，在计算方式上比结构模型要简单 关键词聚合度：NBOT)比值；黏度模型：黏度：熔渣 分类号TF02 Structurally-based viscosity model for multicomponent slag systems TANG Xu-long",ZHANG Me,GUO Min,WANG Xi-dong 1)China ENFI Engineering Corporation,Beijing 100038,China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 3)College of Engineering,Peking University,Beijing 100871,China Corresponding author,E-mail:zhangmei@ustb.edu.cn ABSTRACT Viscosity is a physical property of fluids and shows resistance to flow.In metallurgical slag,it directly affects various parameters of a metallurgical process such as reaction rate,separation effect,etc.The estimation of viscosity by models during a production process is considered to be much more effective owing to the production fluctuations and complexities of the slag composition.Many viscosity models have been developed in the past,such as the structural model with a wide range of adaptability and complex calculation process and the empirical and semiempirical models with simple structure and a narrow range of adaptability.The present paper proposed a new method to calculate the structural parameter (NBO/T)ratio (the amount of nonbridging oxygen per tetrahedral-coordinated atom),based on which the relationship between the viscosity of molten slag and (NBO/T)ratio was investigated. First,the viscosity model was applied to SiOMO slags,with the model parameters obtained by fitting the viscosity data of pure oxide and SiO-M,O binary slag,and the average deviations were in the range of9%-18.5%.Then,the model was extended to calculate the viscosity of SiO-Al2O3-EM,O,a multicomponent complex aluminosilicate system,and Al2O;was split into acid and basic oxides. Then the oxides were used for calculating the (NBO/T)ratio and viscosity activation energy based on the amphoteric behavior of Al2O3 收稿日期：2019-09-27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51972019)：山西联合重点基金资助项目(U1810205)基于熔渣结构的多元渣系黏度模型 唐续龙1)，张    梅2) 苣，郭    敏2)，王习东3) 1) 中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038    2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083    3) 北京大学工学院，北京 100871 苣通信作者，E–mail：zhangmei@ustb.edu.cn 摘    要    黏度是冶金熔渣的基本物理性质，其大小直接影响到反应速率、熔渣分离效果等冶炼过程. 通过深入探索熔渣黏度 与其结构的关系，在分析熔渣黏度与其 (NBO/T) 比值（即单个聚合物粒子所拥有的非桥氧数量）相互关系的基础上，本文提出 基于（NBO/T）比值的多元熔渣黏度计算模型. 首先建立 SiO2–∑MxO 简单渣系的黏度计算模型，通过拟合纯氧化物和 SiO2–MxO 二元渣系的黏度数据得到模型参数，拟合平均误差在 9%～18.5% 之间；随后将该模型扩展至 SiO2–Al2O3–∑MxO 多 元渣系的黏度计算，针对 Al2O3 在熔渣中同时表现出酸性氧化物和碱性氧化物的特点，在计算 SiO2–Al2O3–MxO 三元渣系黏 度时，将其中的 Al2O3 拆分为酸性物质和碱性物质来计算（NBO/T）比值和黏度活化能. 在 SiO2–MxO 二元系模型参数的基础 上，通过拟合 SiO2–Al2O3–MxO 三元渣系的黏度数据得到含 Al2O3 渣系的模型参数，拟合平均误差在 10%～25% 之间. 利用该 模型计算了 SiO2–Al2O3–CaO–MgO–FeO–Na2O–K2O–Li2O–BaO–SrO–MnO 多元复杂渣系及其子体系的黏度值，计算平均误 差在 25% 以内，取得了较好的预报效果. 本模型基于熔渣结构理论，并借鉴了经验模型的数据处理方式，在预报效果和适用 范围上都优于传统经验模型，在计算方式上比结构模型要简单. 关键词    聚合度；(NBO/T) 比值；黏度模型；黏度；熔渣 分类号    TF02 Structurally-based viscosity model for multicomponent slag systems TANG Xu-long1) ，ZHANG Mei2) 苣 ，GUO Min2) ，WANG Xi-dong3) 1) China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, China 苣 Corresponding author, E–mail: zhangmei@ustb.edu.cn ABSTRACT    Viscosity is a physical property of fluids and shows resistance to flow. In metallurgical slag, it directly affects various parameters  of  a  metallurgical  process  such  as  reaction  rate,  separation  effect,  etc.  The  estimation  of  viscosity  by  models  during  a production  process  is  considered  to  be  much  more  effective  owing  to  the  production  fluctuations  and  complexities  of  the  slag composition. Many viscosity models have been developed in the past, such as the structural model with a wide range of adaptability and complex calculation process and the empirical and semiempirical models with simple structure and a narrow range of adaptability. The present  paper  proposed  a  new  method  to  calculate  the  structural  parameter  (NBO/T)  ratio  (the  amount  of  nonbridging  oxygen  per tetrahedral-coordinated atom), based on which the relationship between the viscosity of molten slag and (NBO/T) ratio was investigated. First, the viscosity model was applied to SiO2–ΣMxO slags, with the model parameters obtained by fitting the viscosity data of pure oxide and SiO2–MxO binary slag, and the average deviations were in the range of 9%–18.5%. Then, the model was extended to calculate the viscosity of SiO2–Al2O3–ΣMxO, a multicomponent complex aluminosilicate system, and Al2O3 was split into acid and basic oxides. Then the oxides were used for calculating the (NBO/T) ratio and viscosity activation energy based on the amphoteric behavior of Al2O3 收稿日期: 2019−09−27 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51972019）；山西联合重点基金资助项目（U1810205） 工程科学学报，第 42 卷，第 9 期：1149−1156，2020 年 9 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 9: 1149−1156, September 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.27.001; http://cje.ustb.edu.cn