.1570 北京科技大学学报 第35卷 模型22-23、拟化学模型24-32、正规溶液模型33 反应方程式、标准摩尔Gibbs自由能、物质的量、 和离子模型B4-3对.其中部分模型已经被应用于商 质量作用浓度和反应平衡常数总结如表2. 业软件如FactSage和MTDATA,并可较准确预报 100g炉渣中结构单元总平衡物质的量∑n:可 多组元复杂渣系的平衡反应计算3.然而，大多数 由下式计算： ae,o预报模型均涉及人工拟合或定义的参数，适 ∑n=2m1+n2+2n+2n4+5+2n6+n7+ns+ 用范围有限，无法推广到所有渣系 nc1+nc2+···+nc36. ) 结构单元的质量作用浓度N6-8,37-41定义为 为了验证基于炉渣离子和分子共存理论 封闭体系中结构单元i的平衡物质的量与所有结构 (ICT)6-8,37-4纠提出的综合铁氧化质量作用浓 单元总的平衡物质的量之比，炉渣中结构单元i或 度NFe,O表征炉渣氧化性的可能性和精度，本研究 离子对(Me2++02-)的N:可由下式计算： 建立了以CaO-Si02-Mg0-FeO-Fe2O3-Mn0-Al2O3- ni P2O5渣系为代表的MCT-N:模型，并选用文献 N,二ni (2) 报道的14种不同渣系实测铁氧化物活度ape:0与 NMeo NMe2+,Meo No2-,Meo IMCT-VN,模型计算的Nre,o进行比较，其余13种 PMe+Meo+no2-.Me2nMeO 渣系的IMCT-N:模型可由该模型简化得到.研究 ∑ni ∑n (3) 结果可望为表征复杂治金渣系氧化性提供一种基 100 g CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3- 于IMCT的新方法. P2O5渣系8种组元的质量守恒方程可表征为 b1=(N1+3Ne+2Nc2+Ne3+3Ne4+ 114种含Fe0渣系中铁氧化物的活度 12Ne5 Nc6 Ne7 Nes 2Nc18 Nc19+ 从相关文献中可查找到14种含Fe0的渣系： Ne20+Ne21+2Ne22+3Ne23+2Nc25+ Ca0-Fe0-Fe20,(s1)、Ca0-Si02-Fe0-Fe20,(s2)、 2Ne29+3Ne3o+4Ne31)ni=(Ni+ CaO-SiO2-MgO-FeO-Al2O.[10](s3)CaO-SiO2-FeO- 3KN3N2+2KN2N2+KeNN2+ Fe2O3-MnO [11](s4).CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3- 3K9NN,+12K号NN7+K品N1N+ Al20g2(s5)、Si02-Fe0-Fe203g-Mn04(s6)、Ca0- KeNN3+KNN9+2KesN?N2N7+ SiO2-MgO-FeO-P2O13](s7)MgO-FeO-Fe2O3- KegNN7N2+KoNN2N3 K81NN3N2+ P20,同(s8)、Ca0-Si02-Fe04,21(s9)、Ca0-Fe0- 2K82NN3N好+3K8NNN+ Fe20g-P20,同(s10)、Si02-Fe0-Fe20,9(s11、Ca0- 2K85N2N5+2KgN2N8+3KoNiN8+ Si02-Mg0-Fe:0-A20,(s12)、Ca0-Si02-Mg0- 4K31N4Ns)∑n:=n吧ao, Fe:O-Al2O4](s13)CaO-SiOz-MgO-FeO-Fe2O3- (4) Mm0-Al203-P20,可(s14).本文将这14种渣系归纳 b2 =(N2 Nc1 Ne2 Nc3 Neg Ne1o Ne12+ 为CaO-SiO2-Mg0-Fe0-Fe203-Mn0-Al203-P20,可 Nc14+Nc15+2Nc17+Nc18+2Nc19+Ne20+ 并建立MCT-N:模型计算Nre,o.表1列出了上 2Nc21+2Ne22+2Ne23+5Nc24)∑n:=(N2+ 述14种含Fe0渣系组元的成分范围、实验温度范 K号NN2+K8NN2+K8N1N2+K号N2N+ 围、实验次数和文献来源，共计656组数据. KeoN2N3+Ke2N2N2+Ke4N2N6+KesN2Na+ 2Ke7N2N+KesN2N2N7+2kegNN2N7+ 2 基于CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3- KeoNN2N3 +2Ke1N1N3N2+2K2N2N2N3+ MnO-Al2O3-P2O5渣系建立的IMCT- 2K3gNNN5K84N学NN)∑ni=nSo2, (5) N:模型 -(N+2N+Nao+N+No+Nat 100 g CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3- Vc22+Nc23+2Nc24+Ne27+2Ne35+3Nc36) P2O5渣系中上述8种组元CaO、SiO2、MgO、FeO、 ∑n:=(5N3+2K8N2学+KaN2N3+ Fe2O3、MnO、Al2O3和P2O5的初始物质的量分 KeN3N7+KoN1N2Ns +K8NiN3N2+ 别为b1=n吧a0、b2=n唱io2、bg=n吸g0、b4= Ke2N2N2N3 KegN3N2N3+2K4N3N2N2+ n唱0bs=n唱e2oa、bg=n唱in0b,=nAlaOa和 K7N3N2KN3N8+3K6NN8) bs=n唱，0·同时，该渣系的36种复杂分子的化学 ∑n:=nMgO (6)· 1570 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 模型 [22−23]、拟化学模型 [24−32]、正规溶液模型 [33] 和离子模型 [34−35] . 其中部分模型已经被应用于商 业软件如 FactSage 和 MTDATA，并可较准确预报 多组元复杂渣系的平衡反应计算 [36] . 然而，大多数 aFetO 预报模型均涉及人工拟合或定义的参数，适 用范围有限，无法推广到所有渣系. 为 了 验 证 基 于 炉 渣 离 子 和 分 子 共 存 理 论 (IMCT)[6−8,37−41] 提出的综合铁氧化质量作用浓 度 NFetO 表征炉渣氧化性的可能性和精度，本研究 建立了以 CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3- P2O5 渣系为代表的 IMCT-Ni 模型，并选用文献 报道的 14 种不同渣系实测铁氧化物活度 aFetO 与 IMCT-Ni 模型计算的 NFetO 进行比较，其余 13 种 渣系的 IMCT-Ni 模型可由该模型简化得到. 研究 结果可望为表征复杂冶金渣系氧化性提供一种基 于 IMCT 的新方法. 1 14 种含 FetO 渣系中铁氧化物的活度 从相关文献中可查找到 14 种含 FetO 的渣系： CaO-FeO-Fe2O [3] 3 (s1)、CaO-SiO2-FeO-Fe2O [9] 3 (s2)、 CaO-SiO2-MgO-FeO-Al2O [10] 3 (s3)、CaO-SiO2-FeO￾Fe2O3-MnO [11] (s4)、 CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3- Al2O [12] 3 (s5)、SiO2-FeO-Fe2O3-MnO [4] (s6)、CaO￾SiO2-MgO-FeO-P2O [13] 5 (s7)、 MgO-FeO-Fe2O3- P2O [5] 5 (s8)、CaO-SiO2-FeO [14,21] (s9)、CaO-FeO￾Fe2O3-P2O [5] 5 (s10)、SiO2-FeO-Fe2O [9] 3 (s11)、CaO￾SiO2-MgO-FetO-Al2O [1] 3 (s12)、 CaO-SiO2-MgO￾FetO-Al2O [14] 3 (s13) 和 CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3- MnO-Al2O3-P2O [7] 5 (s14). 本文将这 14 种渣系归纳 为 CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3-P2O [7] 5 并建立 IMCT-Ni 模型计算 NFetO. 表 1 列出了上 述 14 种含 FetO 渣系组元的成分范围、实验温度范 围、实验次数和文献来源，共计 656 组数据. 2 基于CaO-SiO2-MgO- FeO-Fe2O3- MnO-Al2O3-P2O5 渣系建立的 IMCT￾Ni 模型 100 g CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3- P2O5 渣系中上述 8 种组元 CaO、SiO2、MgO、FeO、 Fe2O3、MnO、Al2O3 和 P2O5 的初始物质的量分 别为 b1 = n 0 CaO、b2 = n 0 SiO2、b3 = n 0 MgO、b4 = n 0 FeO、b5 = n 0 Fe2O3、b6 = n 0 MnO、b7 = n 0 Al2O3 和 b8 = n 0 P2O5 . 同时，该渣系的 36 种复杂分子的化学 反应方程式、标准摩尔 Gibbs 自由能、物质的量、 质量作用浓度和反应平衡常数总结如表 2. 100 g 炉渣中结构单元总平衡物质的量 Pni 可 由下式计算 X : ni = 2n1 + n2 + 2n3 + 2n4 + n5 + 2n6 + n7 + n8+ nc1 + nc2 + · · · + nc36. (1) 结构单元的质量作用浓度 N [6−8,37−41] i 定义为 封闭体系中结构单元 i 的平衡物质的量与所有结构 单元总的平衡物质的量之比，炉渣中结构单元 i 或 离子对 (Me2++O2−) 的 Ni 可由下式计算： Ni = P ni ni , (2) NMeO = NMe2+,MeO + NO2−,MeO = nMe2+,MeO P + nO2−,MeO ni = 2 P nMeO ni . (3) 100 g CaO-SiO2-MgO-FeO-Fe2O3-MnO-Al2O3- P2O5 渣系 8 种组元的质量守恒方程可表征为 b1 = (1 2 N1 + 3Nc1 + 2Nc2 + Nc3 + 3Nc4+ 12Nc5 + Nc6 + Nc7 + Nc8 + 2Nc18 + Nc19+ Nc20 + Nc21 + 2Nc22 + 3Nc23 + 2Nc25+ 2Nc29 + 3Nc30 + 4Nc31) Pni = (1 2 N1+ 3K ª c1N3 1 N2 + 2K ª c2N2 1 N2 + K ª c3N1N2+ 3K ª c4N3 1 N7 + 12K ª c5N12 1 N7 7 + K ª c6N1N7+ K ª c7N1N2 7 + K ª c8N1N6 7 + 2K ª c18N2 1 N2N7+ K ª c19N1N7N2 2 + K ª c20N1N2N3 + K ª c21N1N3N2 2 + 2K ª c22N2 1 N3N2 2 + 3K ª c23N3 1 N2 2 N3+ 2K ª c25N2 1 N5 + 2K ª c29N2 1 N8 + 3K ª c30N3 1 N8+ 4K ª c31N4 1 N8) Pni = n 0 CaO, (4) b2 = (N2 + Nc1 + Nc2 + Nc3 + Nc9 + Nc10 + Nc12+ Nc14 + Nc15 + 2Nc17 + Nc18 + 2Nc19 + Nc20+ 2Nc21 + 2Nc22 + 2Nc23 + 5Nc24) Pni = (N2+ K ª c1N3 1 N2 + K ª c2N2 1 N2 + K ª c3N1N2 + K ª c9N2N2 3 + K ª c10N2N3 + K ª c12N2N2 4 + K ª c14N2N6 + K ª c15N2N2 6 + 2K ª c17N2 2 N3 7 + K ª c18N2 1 N2N7 + 2K ª c19N1N2 2 N7+ K ª c20N1N2N3 + 2K ª c21N1N3N2 2 + 2K ª c22N2 1 N2 2 N3+ 2K ª c23N3 1 N2 2 N + 3 5K ª c24N2 3 N2 7 N5 2 ) Pni = n 0 SiO2 , (5) b3 = (1 2 N3 + 2Nc9 + Nc10 + Nc11 + Nc20 + Nc21+ Nc22 + Nc23 + 2Nc24 + Nc27 + 2Nc35 + 3Nc36)· Pni =(1 2 N3 + 2K ª c9N2N2 3 + K ª c10N2N3+ K ª c11N3N7 + K ª c20N1N2N3 + K ª c21N1N3N2 2 + K ª c22N2 1 N2 2 N3 + K ª c23N3 1 N2 2 N3 + 2K ª c24N2 3 N2 7 N5 2 + K ª c27N3N + 5 2K ª c35N2 3 N8 + 3K ª c36N3 3 N8)· Pni = n 0 MgO, (6)