·176 北京科技大学学报 第32卷 0°+0+号=N+号o2+0 知，随着碱度(-)的增加，C增加.当氨以结合 氮形式进入熔渣时，式(3)或式(5)的反应发生，此 K=(4p脸6)(4-·4ok) (3) 时渣中氮容量由式(4)和(6)决定，随着碱度(42-) C=(%N)人R)= 的增加，氮容量降低，目前工艺中精炼渣主要以 K…aoa-(a·6o) (4) C0SD2AbO3基渣系为主，所以熔渣中脱氨主要通 20+2N:=N+号0+0 过氨与渣中网状形成物生成结合氨的形式脱除 K=(4-·)(-·k) 2讨论分析 (5) C=(%N)(k)=K-(a.-) 2.1熔渣氮容量C与光学碱度关系 熔渣的氨容量C作为温度和熔渣成分的函数 (6) 已被认可，但关于氨容量熔渣温度和成分的准确函 其中，式(1)中0、N分别为熔渣中自由氧离子 数描述却很少，光学碱度表示熔渣中氧的相对自由 和自由氨离子，P2、2分别为渣钢界面氧分压和氨 程度.由多种氧化物或其他化合物组成的炉渣，其 分压，42-、4-分别为0、N3离子在熔渣中的活 碱度和渣中的0活度有关，它是熔渣成分的函数， 度，K为反应(1)的平衡常数；式(2)中C为熔渣 熔渣光学碱度与硫容量、磷容量的关系已被学者证 的氮容量，(%N)、{-分别为N3离子在熔渣中 实，与氮容量的关系并没有较完整统一的认识.因 含量和活度系数：式(3)中0°为桥接氧，0为非桥 此，用熔渣的光学碱度和温度来描述不同渣系的氨 接氧，N°为桥接氮，K3)为反应(3)的平衡常数：式 容量是有意义的，熔渣的光学碱度由下式计算得 (4)冲(%N°)、分别为熔渣中N°含量和活度系 出，部分氧化物的光学碱度见表1 数；式(5)中N为非桥接氨，K5)为反应(5)的平衡 26X (7) 常数；式(6)中(%N)、(-分别为熔渣中N含量 和活度系数 式中，△为氧化物的光学碱度，x为氧化物中阳离 氮以自由氮离子形式进入熔渣时，式(1)的反 子的摩尔分数，x为氧化物的摩尔分数，，为氧化 应发生，此时渣中氨容量由式(2)决定，由式(2)可 物中的原子数 表1部分氧化物的光学碱度 Table 1 Optical basicity of oxiles K20 NaO Ba0 MnO FeO TD2 Ak03 CaO MgO S02 1.37 1.15 1.15 0.60 0.48 0.60 0.60 1.00 0.8 0.48 对1723,17731823和1873K下不同文献 。1723K实验值28刚41823K实验值B 中3-实验数据的gC和△作回归，得到下式（相 -1723K预测值 一-1823K预测值 。173K实验值&1873K实验值2 关系数R=0.9565),见图1实验值和预测gC值 --1773K预测值 一1873K预测值 关系如图2所示. -10.5 -11.0 4分 gC=-24.12A2+25.77A-38827.10个+2.67 -11.5 (8) -12.0 + 图1表明氨容量随着光学碱度的增加而降低， -2 13.0 说明氮与渣中SD2、AbO3等氧化物形成网络结构： -13.5 相同成分渣系随着温度降低氨容量有明显降低， -14.0 图2表明实验值和预测值的关系，平均偏差 -14.5 <1.%,反应了较好的预测水平.Stadn ichenko和 -15.0 .450.500.550.600.650.700.750.80 U tochk in13对不同渣系1873K下gC与A回归得 图1不同温度下Cw与A关系 到下式，相关系数R=0.9639,与式(8)预测值的相 Fig 1 Relationship be tween lgCx and A at different temnperatres 关系数R=0.9565也较接近，从而证明式(8)的可 靠性， 1gC=-3.027-12.16M (9)北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 Ｏ 0＋Ｏ － ＋ 1 2 Ｎ2＝Ｎ 0＋ 1 2 Ｏ 2－ ＋ 3 4 Ｏ2‚ Ｋ（3） ＝（ａＮ0·ｐ 3／4 Ｏ2·ａ 1／2 Ｏ2－ ）／（ａＯ－·ａＯ0·ｐ 1／2 Ｎ2 ） （3） ＣＮ ＝（％Ｎ 0 ）·ｐ 3／4 Ｏ2 ／（ｐ 1／2 Ｎ2 ）＝ Ｋ（3）·ａＯ0·ａＯ－ ／（ａ 1／2 Ｏ2－·ｆＮ0 ） （4） 2Ｏ － ＋ 1 2 Ｎ2＝Ｎ － ＋ 1 2 Ｏ 2－ ＋ 3 4 Ｏ2‚ Ｋ（5） ＝（ａＮ－·ｐ 3／4 Ｏ2·ａ 1／2 Ｏ2－ ）／（ａ 2 Ｏ－·ｐ 1／2 Ｎ2 ） （5） ＣＮ ＝（％Ｎ － ）·ｐ 3／4 Ｏ2 ／（ｐ 1／2 Ｎ2 ）＝Ｋ（5）·ａ 2 Ｏ－ ／（ａ 1／2 Ｏ2－·ｆＮ－ ） （6） 其中‚式 （1）中 Ｏ 2－、Ｎ 3－分别为熔渣中自由氧离子 和自由氮离子‚ｐＯ2、ｐＮ2分别为渣钢界面氧分压和氮 分压‚ａＯ2－、ａＮ3－分别为 Ｏ 2－、Ｎ 3－离子在熔渣中的活 度‚Ｋ（1）为反应 （1）的平衡常数；式 （2）中 ＣＮ 为熔渣 的氮容量‚（％Ｎ 3－ ）、ｆＮ3－分别为 Ｎ 3－离子在熔渣中 含量和活度系数；式 （3）中 Ｏ 0 为桥接氧‚Ｏ －为非桥 接氧‚Ｎ 0为桥接氮‚Ｋ（3）为反应 （3）的平衡常数；式 （4）中 （％Ｎ 0 ）、ｆＮ0分别为熔渣中 Ｎ 0 含量和活度系 数；式 （5）中 Ｎ －为非桥接氮‚Ｋ（5）为反应 （5）的平衡 常数；式 （6）中 （％Ｎ － ）、ｆＮ－分别为熔渣中 Ｎ －含量 和活度系数． 氮以自由氮离子形式进入熔渣时‚式 （1）的反 应发生‚此时渣中氮容量由式 （2）决定‚由式 （2）可 知‚随着碱度 （ａＯ2－ ）的增加‚ＣＮ 增加．当氮以结合 氮形式进入熔渣时‚式 （3）或式 （5）的反应发生‚此 时渣中氮容量由式 （4）和 （6）决定‚随着碱度 （ａＯ2－ ） 的增加‚氮容量降低．目前工艺中精炼渣主要以 ＣａＯ--ＳｉＯ2--Ａｌ2Ｏ3基渣系为主‚所以熔渣中脱氮主要通 过氮与渣中网状形成物生成结合氮的形式脱除． 2 讨论分析 2∙1熔渣氮容量 ＣＮ 与光学碱度关系 熔渣的氮容量 ＣＮ 作为温度和熔渣成分的函数 已被认可‚但关于氮容量熔渣温度和成分的准确函 数描述却很少．光学碱度表示熔渣中氧的相对自由 程度．由多种氧化物或其他化合物组成的炉渣‚其 碱度和渣中的 Ｏ 2－活度有关‚它是熔渣成分的函数． 熔渣光学碱度与硫容量、磷容量的关系已被学者证 实‚与氮容量的关系并没有较完整统一的认识．因 此‚用熔渣的光学碱度和温度来描述不同渣系的氮 容量是有意义的．熔渣的光学碱度由下式计算得 出‚部分氧化物的光学碱度见表 1． Λ＝∑ ｎ ｉ＝1 ｘｉΛｉ‚ｘｉ＝ ｎＯｘ′ｉ ∑ｎＯｘ′ｉ （7） 式中‚Λｉ为氧化物的光学碱度‚ｘｉ为氧化物中阳离 子的摩尔分数‚ｘ′ｉ为氧化物的摩尔分数‚ｎＯ 为氧化 物中的原子数． 表 1 部分氧化物的光学碱度 Ｔａｂｌｅ1 Ｏｐｔｉｃａｌｂａｓｉｃｉｔｙｏｆｏｘｉｄｅｓ Ｋ2Ｏ Ｎａ2Ｏ ＢａＯ ＭｎＯ ＦｅＯ ＴｉＯ2 Ａｌ2Ｏ3 ＣａＯ ＭｇＯ ＳｉＯ2 1∙37 1∙15 1∙15 0∙60 0∙48 0∙60 0∙60 1∙00 0∙8 0∙48 对 1723‚1773‚1823和 1873Ｋ下不同文献 中 ［3--13］实验数据的 ｌｇＣＮ 和 Λ作回归‚得到下式 （相 关系数 Ｒ＝0∙9565）‚见图 1‚实验值和预测 ｌｇＣＮ 值 关系如图 2所示． ｌｇＣＮ ＝－24∙12Λ 2＋25∙77Λ－38827∙10／Ｔ＋2∙67 （8） 图 1表明氮容量随着光学碱度的增加而降低‚ 说明氮与渣中 ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3 等氧化物形成网络结构； 相同成分渣系随着温度降低氮容量有明显降低． 图 2表 明 实 验 值 和 预 测 值 的 关 系‚平 均 偏 差 ＜1∙6％‚反应了较好的预测水平．Ｓｔａｄｎｉｃｈｅｎｋｏ和 Ｕｔｏｃｈｋｉｎ ［13］对不同渣系 1873Ｋ下 ｌｇＣＮ 与 Λ回归得 到下式‚相关系数 Ｒ＝0∙9639‚与式 （8）预测值的相 关系数 Ｒ＝0∙9565也较接近‚从而证明式 （8）的可 靠性． 图 1 不同温度下 ｌｇＣＮ 与 Λ关系 Ｆｉｇ．1 ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌｇＣＮ ａｎｄΛａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｌｇＣＮ ＝－3∙027－12∙16Λ （9） ·176·