D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.05.012 第22卷第5期 北京科技大学学报 Vol.22 No.5 2000年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2000 CaO-MgO-MnO-FeO-CaF2-Al2OSiO2 渣系粘度的计算模型 李金锡 张鉴 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要依据炉渣结构的共存理论与不同温度和成分下熔渣CaO-MgO-MnO-FeO-CaF,-Al,O- SO,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， 关键词共存理论：结构单元：作用浓度 分类号T044.6 文献标识码：A 埋弧精炼渣具有良好的精炼能力，被广泛 CaF2,CaO.Mgo.SiO2,3CaO.Al2O3,12CaO.7 应用于电弧炉治炼和炉外精炼中.埋弧精炼渣 Al2O3,CaO.2Al,O,,CaO6Al2O,,3ALO,2SiO2, 往往是多元系高碱度的炉渣，其物理性质对炉 3Ca0·SiOz,Ca0·Mg0.2Si02,2Ca0.Mg0 渣的精炼能力具有十分重要的影响.但由于测 ·2Si02,3CaO-Mg0·2Si0z,Ca0·Al,0,2Si0z, 量炉渣物理性质的困难，对多元渣系物理性质 2CaO.Al2O,SiO2,MnO.Al2O,MnO-SiO2,2 Mn 方面的研究报道较少，因此制定这方面的炉 O.SiO2,FeO-AlO3,2FeO-SiOz. 渣物理性质模型很有必要. 1.2作用浓度计算模型 CaO-MgO-MnO-FeO-Al,0,-SiO:CaF2渣系 令熔渣的成分为b:=∑xco,b2=∑xMo, 的成分接近于精炼渣系的成分，建立该渣系的 b,=ExMh0,b4=∑xfo,b,=∑xcs,a1=∑xuo, 粘度计算模型不仅可以进行炉渣粘度的估算， a2=xso；平衡时的作用浓度为 而且可以探讨影响炉渣粘度的各因素之间的关 N=Nco,N2 NMgo N3 NMo,N NRo 系，为改进埋弧渣的性能提供理论基础 Ns Ncar,,Ns NALO,,N=NsIo,,Ns Noo-sio., 1结构单元和作用浓度的计算模型 N=NMgo-so.,No Nco-ALO,N:=NMgo-Aio. Nz=N3CO-ALO.CaF,N3=Naco-so.,Nu=NaMgo-so, 1.1结构单元 Nis=Nico-TALO.coF.Ns=Nco-Mgo-so.N=Nco-AL. 本着熔渣化学结构决定其物理性质的原则， Ns=Nico-TLO.,Ns=NCo-2A0.N2o=NCo-sALO., 在制定粘度计算模型之前，首先制定本渣系的 N=NiALO.20.N=N3Co-Sio.N2=NCo-Mgo-2s. 作用浓度计算模型 N24=N3C0.Me02Si0,N6=Nc0-A02Si0,N2xC0A0,-50, 根据炉渣结构的共存理论1，查阅CaO- Na=NMO-ALO N2=NMpo-Sio.No=NZMno-so.,Na1= Al0g-Mg0-Si02、CaO-Al0,CaF2、CaO-MnO- Noo.,N2=Nros5io,∑x=平衡总摩尔分数.则 SiO2,CaO-FeO-SiO,等相图，确定本渣系的结构 有化学平衡 单元为 (Ca2+O2)+SiO2(=CaO.SiO Ns=KiN:N(1) 简单离子：Ca,Mg,Mn2,Fe2F-,O2-. △G=-81416-10.498T,J/mol 分子化合物：Al2O3,SiO2,Ca0·SiO2,Mg0. (Mg"+O-)+SiOx)=Mgo-SiOx N=K2N2N(2) SiO2,CaO-AlO,Mg0·Al,O,3CaO·3Al0 △G9=-36425+1.675T,J/mo11 CaF2,2CaO.SiO2,2MgO-SiO2,11Ca0.7Al2O, (Ca2+02-)+Al2O3=CaO.Al,Ox) N1o=K3N;Ns (3) 2000-01-26收稿李金锡男，26岁，顾士 △G9=-18120-18.62T,J/mol第 22 卷 第 5期 2 00 年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u nr a lOf U n扮 e sr iyt o f cs i e n c e a n d l艳c h n o l o yg B eij ni g 从】 IJ Z N 0 . 5 O C L 2 000 C a O 司竹 9 0 一执厦n o 一 e o 一C a F Z , A 1 2 O 犷 5 10 2 渣系粘度 的计算模型 李金锡 张 鉴 北京科技大学冶金学院 , 北京 10X() 83 摘 要 依据 炉渣 结 构的 共存 理论 与不 同温度 和成 分下熔渣 C a o -] 功匹卜M n C 卜F e C卜C aF 厂A 1 2 0 犷 is q 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 . 关键 词 共存 理 论 : 结 构单 元 : 作 用浓 度 分类 号 T O 科.6 文献标 识码 : A 埋弧精炼 渣具有 良好 的精 炼能力 , 被广泛 应用于 电弧炉冶炼和 炉外 精炼 中 . 埋弧精炼渣 往往 是多元系高碱度 的炉渣 , 其物 理性质对炉 渣 的精 炼能力具 有 十分重 要的影 响 . 但 由于 测 量炉 渣物 理性质 的 困 难 , 对 多元渣 系物理性质 方面 的研 究报道较 少 【冈 , 因此制 定这方面 的炉 渣物理 性质模 型很有必 要 . C a o 卜 M g C 卜M n C 卜F e C卜 A 1 2 0 二5 10 2曰 C aF Z渣系 的成分接近于 精 炼渣系 的成分 , 建立该渣 系的 粘 度计算模 型不仅 可 以进 行炉渣粘 度 的估 算 , 而且可 以探讨影 响炉渣 粘度的各因 素之间 的关 系 , 为改进埋弧渣 的性 能提供理论 基础 . 1 结构单元和作用 浓度 的计算模型 L l 结构单元 本着熔渣化学 结构决定 其物理 性质 的原 则 , 在制定粘度 计算模型之 前 , 首先制定本渣 系的 作用浓度 计算模型 . 根据炉渣 结构 的共 存理论 【不 5] , 查 阅 C a C卜 A 1 2 0 3一M g ( ) 5 10 2 、 C a o 卜 A 1 2 0 3一 C aF Z 、 C a o 卜N n[ ( ) 51 0 2 , C a C 卜 Fe o 一 51 0 2 等相 图 , 确 定 本渣系的 结 构 单元为 简单离 子 : C a , + , M 扩 + , M n Z+ , F e , + , F 一 , 0 ,一 分子化 合物 : A 1 2 o , , 5 10 2 , C ao · 5 10 2 , M g o · 5 10 2 , C a O · A 1 2 0 3 , M g o · A 1 2 0 3 , 3C a o · 3 A 1 2 0 , · C a F Z , ZC a O · 5 10 2 , Z M g O · 5 10 2 , 1 I C a o · 7 A 1 2 0 3 ` 2 00 -0 01 一 2 6 收稿 李金锡 男 , 26 岁 , 硕士 C aF Z , C aO · M g O · 5 10 2 , 3 C a O · A 1 2 0 3 , 12 C a 0 · 7 A 1 2 0 3 , C a o · 2A 1 2 0 3 , C a o · 6A 1 2 0 3 , 3 A 1 2 0 3 · 2 5 10 2 , 3 C a o · 5 10 2 , C a o · M g o · 2 5 10 2 , Z C a o · M g o · 2 5 10 2 , 3 C a O · M g o · 2 5 10 2 , C a o · A 1 2 0 3 · 2 5 10 2 , ZC a o · A 1 2 0 , · 5 10 2 , M ll 0 · A 1 2 0 3 , M h o · 5 10 2 , 2 M i l 0 · 5 10 : , Fe o · A 1 2 0 3 , ZF e o · 5 10 2 . 1.2 作用 浓度计算模型 令 熔 渣 的 成 分 为 b , = 艺枷 , b Z = 艺翔。 b 3 = 艺戈 M On , b ; = 艺寿` , b s = 艺工C aF 二 , a , = 艺戈人Lq , 伪 一 艺xs ` 平衡 时的作用浓度为 凡 = 从田 , 从 一 编四 , 凡 = 刀漏。 , 风 = 林阅 , 丛 二 从叭 , N6 二 凡 卜。 , , 凡 = Ns 。 , Ns = 从加 . isq , 凡 一 编四 isa 凡 。 二 从叨 . IA。 , 筑 , 一 编四 . 、 。 , 凡 : 一 凡的 . 3^ 呱 caF 凡 3 一 从cao isa , 凡 4 二 从卿 . isQ , 凡 5 = 凡 I C o 7 o caFJ , 凡 6 = 从` ` goM ` s 。 凡 : = 凡cao . 、 。 , 凡 。 = 凡 Z c o . 7 、 、 , 凡 , = 入乙 。 , 以 。 , 从 。 一 从阅 . * 八 , 从 , 一 从、 、 25 1, , 从 : 一凡cao . isa , 从 」一 从` . 卿 . 25 。 , 瓜 一 从的 . 卿 . is2 q , 从 ` = Nc ao 、 、 s2 心 , 从 c ao 朋 , ias , 从 8 = 编 阅 . 。 、 , 从 , 一 瓜阅 . isa , 凡 。 = 从施。 . isa , 凡 1 = 解。 。 , 瓜 二 从 F司 t isa , 艺x 二平衡总摩尔分数 . 则 有化学平衡 : (C 扩 + + 0 2一 )( . +) 5 10 2( . ) = C a O · S i0 sz( ) 从 = K ,抓 凡 ( l ) △ G护= 一 8 1 4 16 一 1 0 . 4 9 8 T, J /m o l [ ` 〕 (M才 + + 口 一 ) 。 +) 5 10 2。 = M g o · 5 10 2 (s) 凡 = 凡从凡 ( 2 ) △研 = 一 3 6 4 2 5 + 1 . 6 7 5 ,T J /m o l 〔, , ( C扩+ 0 2一 ) 《 .汁A儿0 3 (。 = C a o · A 1 2 0 3(s) 凡 。 = 凡筑从 (3 ) △必 = 一 1 8 12 0 一 18 . 6 2 T, J/m o l [ 4 ] DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 05. 012