基于共存理论的熔渣组元活度的预测_毕业论文(编辑修改稿)

基于共存理论的熔渣组元活度的预测_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

图 CaOSiO2渣系相图 质量平衡为： A= 321 zzzy  () 321 32 zzzxB  () 由式 ()~()得作用浓度的计算模型为：          xBxAxxBAKxAxxBAKxxBAK  212233   3 Ax ()      3322213 xKxAxKxAxK AxxBy   ， yAx xKd  ，   yAx xKd 2222  ，   yAx xKd 3333  () 各组元的作用浓度为： Ax xnC a O  ，Ax ynS iO  22 () 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 基于共存理论的熔渣 中 组元活度的预测 9 CaOSiO2渣系计算结果及结论 在 1773K下，反应（ ）、（ ）、（ ）的平衡常数 K由对应的 G =RTlnK计算得出，计算结果列入表。 采用 Matlab编程（程 序见附录 Ⅰ ），求解模型（ ）中不同 A、 B值下未知作用浓度 nCaO，计算结果列入表。 由建立的模型预测的 CaO作用浓度与实测的 CaO活度之间差别绘制于图 中，进一步计算按式（ ）计算其相对误差、按式（ ）计算偏差，结果一并列入表。 表 1773K下 CaOSiO2熔体组元 CaO作用浓度 预测用数据 平衡常数代号 平衡常数值 K1 K2 K3 温度 /K 1773 表 1773K下 CaOSiO2熔体组元 CaO作用浓度 预测结果 CaO 的摩尔浓度（ A） CaO 的实验测定活度 x nCaO模型预测值 CaO 作用浓度计算值与活度实验测定值之间的相对误差 % CaO 作用浓度计算值与活度实验测定值之间的偏差 0 x C a OaCaO/NCaO 图 1773K 下 CaO SiO2熔体中组元的预测作用浓度与实验测定的活度对比 (CaO计算的作用浓度 N（ — ）与实测活度 a（ ● ） ) 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 基于共存理论的熔渣 中 组元活度的预测 10 计算发现，通过建立的模型预 测的 CaOSiO2二元体系中 CaO作用浓度 与实测活度值之间相对误差为 %，偏差为。 由图 ，除了第一、二浓度下 CaO预测作用浓度与实验测定的活度值相关很小。 结果表明 ， 基于熔渣共存理论建立 CaOSiO2二元体系中 CaO作用浓度预测较为合理。 MnOSiO2渣系的结构单元和计算模型 MnOSiO2渣系的性质 MnOSiO2渣系具有重要的性质，实践意义以及理论价值，因为 Mn在炼钢的过程中既是合金元素而且还是重要的脱氧剂，它可以用作指示炼钢的温度高低情况，也就 是在渣钢间分配的时候 MnOSiO2渣系。 长期以来，由于本实验的复杂性及计算的庞大，因为使得研究进展十分缓慢，但知道近代，科研工作者们开始对此有了突破性的了解，实验进展得以加快。 在此，我们也是通过 MnOSiO2渣系各组元浓度的计算模型，从而探究更多 Mn的性质。 [8] 从这个二元渣系的相图（ 见图 ）可以看出， MnOSiO2渣系是由固相、液相和固液共存三部分组成。 该相图随着温度从 1850℃ 开始下降，液相中开始析出晶体 MnO，之后发生一系列共晶、包晶反应，出现中间产物，直到最后完全转变成 SiO2。 在不同的 温度下，其存在的组分都是不同的，因而其性质也会跟随着发生改变，可以看出，此渣系有着较好的耐高温性质。 [1] 图 MnOSiO2渣系相图 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 基于共存理论的熔渣 中 组元活度的预测 11 MnOSiO2渣系计算模型 由图 ， MnOSiO2渣系仅仅看有无固液相同的成分熔点，还并不能表明 MnOSiO2在渣系内部所起的作用，所以只是凭靠相图来判断此渣系的结构单元是并不准确的。 下面就先假设熔渣中是存在有 MnSiO3和 Mn2SiO4。 假设：熔渣成分为 2SiOxA，  MnOxB ； 以熔渣成分表示的各结构单元摩尔分数为 x= MnOx ， y=2SiOx，3MnSiO1 xd ，422 SiOMnxd ； 归一后的作用浓度是MnOnn1 ， 22 SiOnn  ， 33 MnSiOnn  ， 424 SiOMnnn  ； x =平衡时各结构单元的总摩尔分数。 由共存理论则： MnOSiO2渣系的化学平衡方程式为： （  22 OMn ） + 2SiO =（ 3MnSiO ） Ax xyKdnn nK , 1121 31  () 2（  22 OMn ） + 2SiO =（ 42SiOMn ）  2222221 42 , Ax yxKdnnnK  () 质量平衡为： 21 ddyA  () 21 2ddxB  () 平衡总摩尔分数：   Axddyxx 22 21 () 熔渣的各组元作用浓度： AxdnAx dnAx ynAx xnS i OMnM n S i OS i OM n O  2,2,2, 21 4232 () 通过上述方程整理得：         2122  AxxBxAxxBAKxxBAK () MnOSiO2渣系计算结果及结论 在 1873K下，反 应（ ）、（ ） 的平衡常数 K见 表。 采用 Matlab编程，其程序类似于求 MnOSiO2渣系中组元 CaO作用浓度可以编出 ，此略，由此求解模型 （ ） 中不同 A、 B值下 MnO作用浓度 nMnO，计算结果列入表。 对模型预测的 nMnO与对应 MnO实验测定的活度进行比较，结果见图 ，计算的相对误差、偏差结果列入表。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 基于共存理论的熔渣 中 组元活度的预测 12 表 1873K下 MnOSiO2熔体组元 MnO作用浓度 预测用数据 平衡常数代号 平衡常数值 K1 K2 温度 /K 1873 表 1873K下 CaOSiO2熔体组元 CaO作用浓度 预测结果 MnO 的摩尔浓度 MnO 的实验测定活度 x nMnO MnO 作用浓度计算值与活度实验测定值之间的相对误差 % MnO 作用浓度计算值与活度实验测定值之间的偏差 010 1x M n OaMnO/NMnO 图 1873K 下 MnOSiO2熔体中组元的预测作用 浓度与实验测定的活度对比 (MnO计算的作用浓度 N（ — ）与实测活度 a（ ● ） ) 计算发现， 在 1600℃ 下 ， 通过建立的模型预测的 MnOSiO2二元体系中 MnO作用浓度 与实测活度值之间相对误差为 %，偏差为 ，结果表明了基于熔渣共存理论建立 MnOSiO2二元体系中 MnO作用浓度预测合理。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 基于共存理论的熔渣 中 组元活度的预测 13 PbOSiO2渣系的结构单元和计算模型 PbOSiO2渣系的性质 PbOSiO2渣系是炼铅工业中十分重要的渣系，同样，在冶金领域也有着广阔的前景，因而此渣系受到足 够的重视，更细致的研究也正在进行中。 我们可以从此相图中看出，本渣系存在有 Pb2+、 O2简单离子以及 SiO PbSiO Pb2SiO4和MnPb4SiO6四种分子型的混合物。 在不同的温度下，存在不同的状态，随温度的上升和下降固液之间时刻进行着变化，而 PbO的浓度也随之改变。 通过相图 （图） 得知结构单元，从而利用熔渣共存理论模型来得出计算的熔渣作用浓度与实测活度的对比情况。 [6] 图 PbOSiO2渣系相图 PbOSiO2渣系组元活度预测模型建立 由相图图 ， PbOSiO2渣系存在有 SiO PbSiO Pb2SiO4和 MnPb4SiO6四种分子型的混合物。 因而本渣系的结构单元是： Pb2+、 O2简单离子以及 SiOPbSiO3以 Pb2SiO4和 MnPb4SiO6四种分子。 [1] 根据以上的结构单元，可以假设：熔渣成分为 2SiOxA，  PbOxB ； 以熔渣成分表示的各结构单元摩尔分数为 x= PbOx ， y=2SiOx，3PbSiO1 xd ，422 SiOPbxd ；643 SiOPbxd ； 归一后的作用浓度是 PbOnn1 ，22 SiOnn ，33 PbSiOnn ，424 SiOPbnn ，645 SiOPbnn ； x =平衡时各结构单元的总摩尔分数。 由共存理论则： PbOSiO2渣系的化学平衡方程式为： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 基于共存理论的熔渣 中 组元活度的预测 14 （  22 OPb ） + 2SiO =（ 3PbSiO ） yAx xKdnnnK , 1121 31  ()  0G J/mol 2（  22 OPb ） + 2SiO =（ 42SiOPb ）  2222221 42 , Ax yxKdnnnK  ()  69 494G J/mol 4（  22 OPb ） + 2SiO =（ 64SiOPb ）  4433241 53 , Ax yxKdnnnK  () 231064 567 11 8  G J/mol 质量平衡为： 012413221221121  nnKnnKnnKnn () 321 dddyA  () 321 42 dddxB  () 平衡总摩尔分数：   Axdddyxx 22 321 () 通过上述方程整理由式（ ）和式（ ）得：       2413221221121  nnKBAnnKBAnnKBABnAn () 式（ ） +式（ ）得： （ ）           2413221221121 nnBAKnnBAKnnBAKnBnA  PbOSiO2渣系计算结果及结论 在 1273K下，反应 （ ）、（ ）、（ ） 的平衡常数 K K K3由对应的 G =RTlnK计算得出，计算结果列入表。 采用模型（ ）、（ ）求解模型不同 A、 B值下 PbO作用浓度 nPbO，采用 Matlab编程求解，其程序见附录 Ⅱ ，计算结果列入表。 对模型预测的 nPbO与对应 PbO实验测定的活度进行比较，结果见 图 ，计算的相对误差、偏差结果列入表。 计算发现， 在 1273K下 ， 通过建立的模型。