第二章 炉渣结构理论.ppt

炉渣的结构理论 一、分子结构理论 一、分子结构理论 一、分子结构理论 一、分子结构理论 一、分子结构理论 二、离子结构理论 二、离子结构理论 二、离子结构理论 二、离子结构理论 二、离子结构理论 硅氧复合离子的结构、形状及参数 二、离子结构理论 二、离子结构理论 二、离子结构理论 三、分子、离子共存理论 三、分子、离子共存理论 三、分子、离子共存理论 例子 三、分子、离子共存理论 三、分子、离子共存理论 钢铁冶金研究所特殊钢冶金学术方向 Northeastern University 主讲人：龚 伟 第二章 炉渣结构理论 钢 铁 冶 金 研 究 所 基本观点 熔渣由简单离子（Na+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Fe2+等），（O2-、S2-、F-等）和SiO2，硅酸盐、磷酸盐，铝酸盐等分子组成 ； 简单离子与分子之间进行着动平衡反应，如对硅酸盐来说有： 将Me2+和O2-同置于括号内并加起来的原因是CaO、MgO、MnO和FeO在固态下即以类似NaCl的面心立方离子晶格存在，它们由固态变液态时的离子化过程不起主导作用，即下述反应很少进行： MeO = Me2+ + O2- 这就表明不论在固态或液态下，自由的Me2+和O2-均能保持独立而不结合成MeO分子，因为表示MeO浓度时就不能采用离子理论的形式，即： aMeO = NMeO = NMeO2+×NO2- 而应该采用以下的形式： NMeO = NMeO2+ + NO2 正负离子的这种性质称为它们的独立性。 其次由于形成Me2SiO4或MeSiO3时需要Me2+和O2-协同参加，因为单独增加Me2+或O2-的任何一个不论到多大的浓度均不能促使形成更多的硅酸盐。这就是Me2+和O2-在成盐时的协同性。 熔渣内部的化学反应服从质量作用定律。 因此，利用已知的热力学数据，结合质量作用定律，可以预测熔渣中每个结构单元的作用浓度（相当于实测的活度），从而可以比较确切地表示熔渣中各组元的反应能力。 CaO-Al2O3相图 在炼钢温度有五个组元，分别为： CaO?Al2O3； 12CaO?7Al2O3； 3CaO?Al2O3； CaO?2Al2O3； CaO?6Al2O3 CaO-Al2O3渣系的结构单元为： Ca2+、O2-、Al2O3、CaO?Al2O3、12CaO?7Al2O3、3CaO?Al2O3、CaO?2Al2O3、CaO?6Al2O3 3(Ca2++O2-)+Al2O3= 3CaO·Al2O3 ΔGo1＝-2540-24.66T，J/mol 12(Ca2++O2-)+7Al2O3=12CaO·7Al2O3 ΔGo2＝-72982-207.8T, J/mol 钢铁冶金研究所特殊钢冶金学术方向